Les systèmes de gestion des batteries sont le cerveau des batteries. Ils gèrent la sortie, la charge et la décharge et fournissent des notifications sur l'état du bloc de batteries. Ils fournissent également des garanties essentielles pour protéger les batteries contre les dommages.
Bienvenue dans la série sur la conception de batteries et de systèmes de gestion de batteries.
Dans cette vidéo en Anglais, nous allons examiner les systèmes de gestion de batteries et voir ce qu'est un système de gestion de batteries, ce qu'il fait et nous allons également explorer les différents composants qui composent généralement un système de gestion de batteries.
Un système de gestion de batterie est essentiellement le "cerveau" d'une batterie ; il mesure et rapporte des informations cruciales pour le fonctionnement de la batterie et protège également la batterie contre les dommages dans un large éventail de conditions de fonctionnement.
Examinons un système de gestion de batterie pour nous familiariser avec ses composants.
La fonction la plus importante qu'un système de gestion de batterie remplit est la protection des cellules.
Les cellules de batterie au lithium-ion présentent deux problèmes de conception critiques ; si vous les surchargez, vous pouvez les endommager et provoquer une surchauffe et même une explosion ou une flamme ; il est donc important d'avoir un système de gestion de batterie pour assurer une protection contre les surtensions .
Les piles au lithium-ion peuvent également être endommagées si elles sont déchargées en dessous d'un certain seuil, environ 5 % de leur capacité totale. Si les piles sont déchargées en dessous de ce seuil, leur capacité peut être réduite de manière permanente.
Pour garantir que la charge d'une batterie ne dépasse pas ou ne soit pas inférieure à ses limites, un système de gestion de la batterie est doté d'un dispositif de protection appelé protecteur lithium-ion
Chaque circuit de protection des batteries dispose de deux interrupteurs électroniques appelés "MOSFET". Les MOSFETs sont des semi-conducteurs utilisés pour activer ou désactiver les signaux électroniques dans un circuit.
Un système de gestion de batterie comporte généralement un MOSFET de décharge et un MOSFET de charge.
Si le protecteur détecte que la tension aux bornes des cellules dépasse une certaine limite, il interrompra la charge en ouvrant la puce du MOSFET de charge. Une fois que la charge est redescendue à un niveau sûr, l'interrupteur se referme.
De même, lorsqu'une cellule atteint une certaine tension, le protecteur coupe la décharge en ouvrant le MOSFET de décharge.
La deuxième fonction la plus importante assurée par un système de gestion de batterie est la gestion de l'énergie.
Un bon exemple de gestion de l'énergie est le compteur d'énergie de la batterie de votre ordinateur portable. La plupart des ordinateurs portables d'aujourd'hui sont non seulement capables de vous dire combien de charge il reste dans la batterie, mais aussi quel est votre taux de consommation et combien de temps il vous reste pour utiliser l'appareil avant que la batterie n'ait besoin d'être rechargée. Ainsi, en termes pratiques, la gestion de l'énergie est très importante dans les appareils électroniques portables.
La clé de la gestion de l'énergie est le "comptage de Coulomb". Par exemple, si vous avez 5 personnes dans une pièce et que 2 personnes en sortent, il vous en reste 3, si 3 autres personnes entrent, vous avez maintenant 6 personnes dans la pièce. Si la pièce a une capacité de 10 personnes, avec 6 personnes à l'intérieur, elle est remplie à 60 %. Un système de gestion des batteries permet de suivre cette capacité. Cet état de charge est communiqué électroniquement à l'utilisateur par un bus numérique appelé SM BUS ou par un affichage de l'état de charge où vous appuyez sur un bouton et un affichage LED vous donne une indication de la charge totale par incréments de 20 %.
Les systèmes de gestion de la batterie pour certaines applications comme celle de ce terminal portable de point de vente comprennent également un chargeur intégré composé d'un dispositif de contrôle, d'une inductance (qui est un dispositif de stockage d'énergie) et d'un déchargeur. Le dispositif de contrôle gère l'algorithme de charge. Pour les piles au lithium-ion, l'algorithme de charge idéal est un courant constant et une tension constante.
Un bloc-batterie est généralement constitué de plusieurs cellules individuelles qui fonctionnent ensemble en combinaison. Idéalement, toutes les cellules d'un bloc-batterie devraient être maintenues au même état de charge. Si les cellules se déséquilibrent, les cellules individuelles peuvent être stressées et entraîner une fin de charge prématurée et une réduction de la durée de vie globale de la batterie. Les équilibreurs de cellules du système de gestion de la batterie, illustrés ici, prolongent la durée de vie de la batterie en empêchant ce déséquilibre de charge dans les cellules individuelles de se produire.
Maintenant que nous avons passé en revue les composants de base d'un système de gestion de batterie et leur fonction, dans les autres vidéos de la série, nous approfondissons en examinant la conception des blocs de batterie pour différentes applications, de la grande à la petite échelle. Nous nous pencherons également sur les défis de conception uniques auxquels un concepteur de bloc de batterie doit faire face, comme l'espace disponible, les exigences de dissipation de la chaleur et la façon dont le facteur de forme ou la "convivialité" d'un appareil joue un rôle dans la conception du bloc de batterie.
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