L'importance de l'équilibreur de batterie au lithium

En parcourant cette page, vous avez peut-être déjà vu « égaliseur de batterie lithium », mais vous ne savez pas à quoi il sert ni quel est son principe de fonctionnement. Dans cet article, nous vous présenterons quelques notions de base sur l'égaliseur de batterie lithium et ses tendances.

Qu'est-ce qu'un équilibreur de batterie au lithium ?

Un égaliseur de batterie au lithium est un dispositif ou un circuit qui égalise les niveaux de charge des cellules individuelles d'un bloc-batterie lithium-ion ou lithium-polymère.

Comment fonctionnent les équilibreurs de batteries au lithium ?

Le principe de fonctionnement de l'égaliseur de batterie au lithium surveille les niveaux de tension des cellules individuelles d'un bloc-batterie Li-ion ou Li-polymère et redistribue activement la charge entre les cellules pour obtenir un équilibre.

Voici un principe général de leur fonctionnement :

① Surveillance de la tension : L'égaliseur surveille en permanence la tension de chaque cellule de la batterie. Il utilise généralement une combinaison de circuits de détection de tension et d'un convertisseur analogique-numérique pour mesurer précisément la tension de chaque cellule.

② Détection de déséquilibre : L'égaliseur compare les niveaux de tension des batteries pour déterminer tout déséquilibre significatif. Il calcule la différence de tension entre les cellules afin d'identifier celles qui sont surchargées ou sous-chargées par rapport à la tension moyenne.

③ Transfert d'énergie : Lorsqu'un déséquilibre est détecté, l'égaliseur déclenche le transfert d'énergie. Il utilise généralement des composants électroniques de puissance tels que des commutateurs, des MOSFET (transistors à effet de champ à semi-conducteurs à oxyde métallique) ou des relais pour rediriger le courant entre les batteries.

④ Courant d'égalisation : En transférant le courant, il permet à la batterie à tension élevée de se décharger tout en chargeant la batterie à tension inférieure. L'égaliseur permet à l'excédent de charge de passer de la batterie à tension élevée à la batterie à tension inférieure. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que les niveaux de tension de toutes les cellules atteignent l'équilibre.

⑤ Algorithme de contrôle : L'égaliseur utilise un algorithme de contrôle pour gérer le transfert d'énergie. Cet algorithme détermine le moment, la durée et l'amplitude du transfert de courant en fonction de la différence de tension entre les cellules. Il applique un courant d'équilibrage contrôlé pour éviter toute surcharge ou décharge de la batterie.

⑥ Seuil d'équilibrage : Un équilibreur peut avoir un seuil de tension prédéfini qui déclenche le processus d'équilibrage. Ces seuils peuvent être configurés par l'utilisateur ou préprogrammés pour des chimies et des exigences de batterie spécifiques. L'équilibreur s'active lorsque la différence de tension entre les cellules dépasse un seuil défini.

⑦ Surveillance continue : Pendant toute la durée de la charge ou de la décharge, l'égaliseur surveille en permanence le niveau de tension de la batterie afin de maintenir l'équilibre. Il ajuste l'alimentation en fonction des besoins pour tenir compte des variations de tension ou de tout nouveau déséquilibre éventuel.

Il convient de noter que la mise en œuvre et la stratégie de contrôle spécifiques d'un équilibreur de batterie au lithium peuvent varier selon la conception de l'équilibreur, la configuration du bloc-batterie et les exigences de l'application. Les équilibreurs avancés peuvent intégrer des fonctionnalités supplémentaires telles que la surveillance de la température, le diagnostic de l'état de la batterie et la protection contre les surintensités afin d'améliorer encore les performances et la sécurité du bloc-batterie.

Pourquoi les batteries au lithium ont-elles besoin d'un équilibreur ?

Les batteries au lithium nécessitent un équilibreur pour plusieurs raisons importantes :

① Batterie déséquilibrée : Généralement, les batteries au lithium sont composées de plusieurs cellules connectées en série pour atteindre la tension requise. Cependant, des variations de fabrication, de capacité et d'utilisation peuvent entraîner des déséquilibres entre les batteries. Certaines cellules peuvent avoir une tension plus élevée que d'autres, ce qui entraîne une répartition inégale de la charge. Les équilibreurs permettent de corriger ces déséquilibres.

② Optimisation de la capacité : En cas de déséquilibre des cellules d'une batterie, certaines peuvent atteindre leur capacité de charge maximale avant d'autres. Cela signifie que la capacité utile globale de la batterie est limitée par la cellule de plus faible capacité. En équilibrant les cellules, la pleine capacité de la batterie peut être utilisée efficacement, maximisant ainsi l'utilisation de l'énergie disponible.

③ Amélioration des performances : L'équilibrage des cellules contribue à améliorer les performances de votre batterie. Il garantit que chaque cellule fonctionne dans sa plage de tension optimale, améliorant ainsi la puissance globale et l'efficacité énergétique de la batterie. Cela se traduit par de meilleures performances dans des applications telles que les véhicules électriques, l'électronique portable et les systèmes de stockage d'énergies renouvelables.

④ Sécurité renforcée : Les batteries déséquilibrées présentent un risque pour la sécurité. Une batterie surchargée peut provoquer un emballement thermique, générant une chaleur incontrôlable et pouvant prendre feu ou exploser. L'équilibrage des batteries empêche la surcharge des cellules individuelles, réduisant ainsi le risque d'incidents et améliorant la sécurité globale de la batterie.

⑤ Durée de vie prolongée : Une batterie surchargée ou déchargée accélère la dégradation de sa capacité et réduit sa durée de vie. En équilibrant les niveaux de charge, les batteries fonctionnent de manière plus uniforme, prolongeant ainsi leur durée de vie.

⑥ Précision de l'état de charge : L'équilibreur permet de déterminer avec précision l'état de charge (SoC) de la batterie. En maintenant un niveau de tension équilibré entre les cellules, le BMS peut s'appuyer sur des mesures de tension cohérentes pour estimer plus précisément l'état de charge. Ces données sont essentielles pour déterminer la capacité restante de la batterie et assurer une gestion optimale de celle-ci.

En résumé, les batteries au lithium nécessitent des équilibreurs pour corriger les déséquilibres entre les cellules, optimiser l'utilisation de la capacité, améliorer les performances, renforcer la sécurité, prolonger la durée de vie de la batterie et fournir des mesures précises de l'état de charge. Les équilibreurs jouent un rôle essentiel dans la gestion des cellules individuelles d'un bloc-batterie afin de garantir un fonctionnement efficace et fiable dans diverses applications.

Tendance de développement et perspectives de la technologie d'égalisation des batteries au lithium

Le développement de la technologie d'égalisation des batteries au lithium est stimulé par la demande croissante de batteries au lithium performantes et sûres dans divers secteurs. Voici quelques tendances et perspectives d'avenir pour cette technologie :

① Système d'équilibrage intelligent : L'avenir des égaliseurs de batteries au lithium repose sur un système d'équilibrage intelligent. Ces systèmes intègrent des algorithmes avancés et des technologies de détection intelligentes. L'équilibrage est ajusté dynamiquement en fonction de divers paramètres tels que la tension, la température et la résistance interne de la batterie. L'égaliseur intelligent s'adapte aux variations de l'état de la batterie, optimise le processus d'équilibrage et améliore les performances globales du système.

② Surveillance active des batteries : La surveillance active des batteries permet de détecter les premiers signes de dégradation, d'identifier les batteries défectueuses et de mettre en place des stratégies proactives de maintenance et de remplacement, améliorant ainsi la fiabilité et la durée de vie des batteries au lithium.

③ Équilibreur à récupération d'énergie : Explorez les technologies de récupération d'énergie, comme l'utilisation de l'énergie excédentaire issue du freinage des véhicules électriques ou de l'énergie ambiante pour alimenter les circuits d'égalisation. Les équilibreurs à récupération d'énergie peuvent améliorer l'efficacité globale du système en réduisant la consommation d'énergie et en augmentant l'autonomie du système d'équilibrage.

④ Nouvelle technologie de mécanisme d'équilibrage : Explorer un nouveau mécanisme d'équilibrage au-delà des méthodes traditionnelles de transfert d'énergie. Par exemple, des matériaux ou systèmes auto-équilibrants qui redistribuent l'énergie électrochimiquement ou mécaniquement au sein des cellules ou des modules. Ces mécanismes d'équilibrage innovants ont le potentiel d'améliorer l'efficacité, de réduire le nombre de composants et d'optimiser les performances globales des égaliseurs de batteries Li-ion.

⑤ Amélioration de la sécurité : À l'avenir, les égaliseurs de batteries au lithium devraient intégrer des fonctions de sécurité supplémentaires, notamment une protection contre les surintensités, une surveillance de la surchauffe, la détection des courts-circuits et un diagnostic des défauts de batterie. Ces fonctions de sécurité intégrées offriront une protection complète contre les dangers potentiels et garantiront le fonctionnement sûr des batteries au lithium.

Globalement, l'avenir de la technologie d'égalisation des batteries lithium-ion se concentre sur l'amélioration de l'efficacité, de l'intelligence, de la sécurité et de la personnalisation des applications. Ces avancées contribueront à une adoption plus large des batteries lithium-ion dans divers secteurs, conduisant à des performances accrues, une durée de vie prolongée et un fonctionnement plus sûr des systèmes de stockage d'énergie.