par PhilippeG

BMS : Qu'est-ce que c'est ?

Le BMS (Battery Management System) ou Système de gestion de batterie sur un parc de batteries est l'équivalent du disjoncteur dans une installation domestique. A la maison, le disjoncteur est le matériel de protection de dernière instance pour éviter les problèmes en cas de situation irrégulière sur le réseau 220V. Le BMS protège de la même façon chaque cellule d'une batterie LFP.

Le disjoncteur n'est pas conçu pour être utilisé comme interrupteur principal ou pour être utilisé comme un dispositif de protection régulier. En fonctionnement normal, le disjoncteur n'est "pas utilisé du tout". Il ne déclenche qu'en cas d'anomalie qui ne peuvent être réglées par les protections internes du matériel. Le BMS fonctionne de la même façon.
La fonction de protection du BMS n'est à utiliser qu'en dernier recours, c'est la dernière étape de protection pour éviter les situations dangereuses qui pourraient entraîner des dommages à la batterie.

- Protection primaire :
Elle doit être conçue ou calculée dans les limites de fonctionnement habituels prévus par le constructeur. On doit, par exemple rester dans les 20 % à 80 % de l'état de charge (SOC). Cette limite peut être faite par surveillance de tension, compteurs d'énergie de charge et de décharge comme les gestionnaires de batterie, etc. 
On voit que le BMS ne fonctionnera jamais car le cycle de charge-décharge restera toujours dans les limites de sécurité données par le constructeur du matériel. 

- Protection secondaire :
Le niveau de protection secondaire doit être assuré par l'équipement de charge et de décharge. Les paramètres de cet équipement doivent le couper lorsqu'il y a un problème ou que la tension maximale de charge est atteinte et dépassée. En décharge, l'onduleur 12/220V (par exemple) devra s'arrêter à un niveau de basse tension batterie qui évite de décharger profondément la batterie. Là aussi le BMS ne fonctionnera pas. 

- Protection tertiaire : 
Chaque parc doit être protégé par un fusible courant continu prévu pour l'installation qui déconnectera la batterie en cas de court-circuit ou surconsommation d'un ou des consommateurs. 

- Protection finale :
Le BMS protège la batterie cellule par cellule dans le cas d'un fonctionnement anormal qui n'a pas été résolu par les protections en amont ou si une de ces protections aval n'a pas fonctionné. 
Le BMS est un système de surveillance de bas niveau qui surveille l'état de chaque cellule. Il ne doit être utilisé que comme une mesure de protection de dernier recours, en particulier dans le cas où il y a un fonctionnement irrégulier (par exemple déséquilibrage d'une cellule) au niveau le plus bas. Il agit au niveau individuel sur chaque cellule en mode tension.

Sur un parc batterie - constitué de plusieurs cellules - on considère qu'il y a trois niveaux de protection : 
On peut très bien ne pas avoir de BMS installé sur la batterie si on respecte tous les paramètres donnés par le constructeur pour la charge et décharge (tension haute, basse, température et intensité). C'est une sécurité supplémentaire qui ne coûte pas cher et – en cas d'utilisation de cellules de forte capacité – peut éviter une destruction de cellule.
Le fonctionnement optimal de la batterie est lié à la charge initiale et individuelle des cellules qui doivent – avant assemblage pour former la batterie ou le parc batterie - avoir la même tension. Ça veut dire que le pack fonctionnera de façon cohérente au regard de chaque cellules et qu'elles resteront au même niveau de tension. Cela n’empêche pas, de façon régulière, de vérifier que la tension de chaque cellule est similaire par rapport aux autres.
Pour garder un parc batterie de façon optimale et atteindre voire dépasser le nombre de cycles donné par le constructeur il faut rester dans les niveaux de tension de sécurité prévu par celui-ci. Il ne sert à rien de décharger trop profondément ou de charger trop haut un parc de cellules LFP.
Reprise du graphe ci-dessous pour expliquer :

On voit que le BMS protège la cellule si elle descend en dessous de 2.00 volts (décharge) ou monte au dessus de 3.90 volts (charge) en cas de défaillance de l'un des composants de la chaine de surveillance charge / décharge (gestionnaire de batterie, chargeur (-s))...

En général, le constructeur donne plusieurs caractéristiques à respecter pour une cellule. Ce sont la tension minimale, tension nominale et tension maxi.

L'ensemble de la chaîne de charge et décharge doit respecter les valeurs nominales et éviter d'aller trop haut ou trop bas en tension sous peine de destruction de la cellule.

Si par exemple les caractéristiques d'une cellule sont : 

V charge 3.65V et V décharge 2.8V (2.5V en cas de fort courant de décharge), il vaudra mieux, pour la longévité optimale du parc rester entre les valeurs min/max de 3.0V et 3.55V.

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