Le BMS d'une batterie lithium : protections, équilibrage passif ou actif, BMS connecté
Le BMS (« Battery Management System », système de gestion de la batterie) est la carte électronique qui veille sur les cellules d'une batterie lithium. On le connaît surtout quand il coupe. Pourtant il fait bien plus : il mesure, protège, équilibre, et sur les modèles récents, il raconte la vie de la batterie. Ce guide ouvre la boîte.
L'essentiel
- Le BMS mesure la tension de chaque groupe de cellules, le courant et les températures.
- Il coupe la charge ou la décharge par des transistors quand une limite est franchie.
- Il équilibre les cellules pour qu'elles restent au même niveau de charge : en dissipant l'excédent (passif) ou en le transférant (actif).
- Un BMS connecté permet de lire l'état de chaque cellule depuis un téléphone ou un contrôleur.
Ce que le BMS mesure
- La tension de chaque groupe de cellules en série : c'est la mesure la plus importante, car c'est le groupe le plus faible qui fixe les limites de toute la batterie.
- Le courant, en charge et en décharge, en général par une résistance de mesure.
- Les températures, par des sondes placées entre les cellules et sur ses propres composants de puissance.
Les protections
| Protection | Déclenchée par | Effet |
|---|---|---|
| Surcharge | Un groupe au-dessus de sa tension maximale | Coupe la charge |
| Décharge profonde | Un groupe sous sa tension minimale | Coupe la décharge |
| Surintensité en décharge | Courant au-delà de la limite, au-delà d'un certain temps | Coupe la décharge |
| Court-circuit | Courant extrême | Coupe en quelques microsecondes |
| Surintensité en charge | Courant de charge trop fort, y compris au freinage électrique | Coupe la charge |
| Température | Trop chaud, ou trop froid pour charger | Coupe la charge ou la décharge |
La coupure se fait par des transistors de puissance placés sur le moins de la batterie. Certains BMS ont une seule sortie pour la charge et la décharge (port commun), d'autres deux sorties séparées : le port de charge peut alors avoir une limite de courant bien plus faible. Les coupures en accélération sont détaillées dans notre guide batterie et BMS qui coupent, et l'effet sur le freinage dans celui sur le freinage régénératif.
Pourquoi équilibrer
Aucune cellule n'est parfaitement identique à sa voisine. Au fil des cycles, de légères différences de capacité et d'autodécharge font dériver les groupes : l'un arrive plein avant les autres, un autre se vide le premier. Sans correction, la batterie perd de la capacité utile (la charge s'arrête au premier groupe plein, la décharge au premier groupe vide) et les groupes extrêmes s'usent plus vite.
L'équilibrage passif
Le plus courant. En fin de charge, le BMS branche une petite résistance sur les groupes les plus hauts pour dissiper leur excédent en chaleur, jusqu'à ce que les autres les rattrapent. C'est simple et fiable, mais lent : le courant d'équilibrage est faible. Il ne corrige que de petits écarts, et seulement quand la batterie est chargée à fond régulièrement.
L'équilibrage actif
Le BMS transfère de l'énergie des groupes les plus chargés vers les moins chargés, par des circuits à condensateurs ou à inductances. Il gaspille moins, travaille avec des courants plus élevés et peut agir à tout moment, pas seulement en fin de charge. Il est plus complexe et plus cher. On le rencontre sur les grosses batteries et en complément de BMS existants.
Le conseil de l'atelier
Une batterie à équilibrage passif doit être chargée à 100 % de temps en temps, et laissée en charge un moment après le voyant « plein » : c'est à ce moment-là que l'équilibrage travaille. Une batterie toujours chargée à 80 % ne s'équilibre presque jamais.
Le BMS connecté
Les BMS récents, dits « intelligents », communiquent par Bluetooth ou par une liaison filaire. On y lit la tension de chaque groupe, le courant, les températures, le nombre de cycles et les défauts enregistrés. C'est un outil de diagnostic précieux : un groupe qui s'écarte des autres se voit tout de suite.
Relié au contrôleur, un BMS connecté permet aussi d'aller plus loin : le contrôleur peut adapter sa puissance à l'état réel de la batterie, au lieu de la découvrir au moment où le BMS coupe. Nos contrôleurs RageLink, par exemple, se connecteront au BMS de la batterie.
Questions fréquentes
Ma batterie perd de l'autonomie, est-ce un problème d'équilibrage ?
C'est possible. Avec un BMS connecté, comparez la tension des groupes batterie pleine : un écart net signale un déséquilibre ou une cellule fatiguée. Plusieurs charges complètes peuvent le corriger si l'écart est faible.
Un BMS actif est-il toujours préférable ?
Pas forcément. Sur une batterie de cellules bien appariées et chargée régulièrement à fond, un équilibrage passif suffit. L'actif prend son intérêt sur les grosses batteries et les cellules qui dérivent.
Peut-on changer le BMS d'une batterie ?
Oui, mais c'est une intervention délicate sur des cellules chargées, à confier à un spécialiste. Le nouveau BMS doit correspondre au nombre de cellules en série, à la chimie et aux courants de la batterie.