1. BMS (système de gestion de la batterie)
Définition : C'est le "cerveau" du système de batterie, responsable de la surveillance en temps réel de l'état de la batterie, de la gestion de l'énergie, de la communication et du diagnostic, de la protection de la sécurité et du contrôle de l'équilibrage, garantissant un fonctionnement sûr, efficace et durable du système de batterie.
Remarque :
- Un système de gestion des bâtiments comprend à la fois du matériel et des logiciels.
- Les performances du BMS déterminent directement la sécurité, la fiabilité et la rentabilité de l'ensemble du système.
2. SOC (State of Charge) - En termes simples : capacité restante.
Définition : Le pourcentage de la capacité restante actuelle de la batterie par rapport à sa capacité nominale, c'est-à-dire SOC = (Capacité restante / Capacité nominale) x 100%.
Remarque :
- Le SOC est une base essentielle pour les mécanismes de protection du BMS, les stratégies de charge et de décharge, le contrôle de l'équilibrage et le retour d'information sur l'état de l'appareil.
- La valeur SOC est estimée par le BMS au moyen d'un algorithme et n'est pas directement mesurée. Par conséquent, une stratégie d'estimation précise du SOC est primordiale pour le BMS.
- La formule de calcul du SOC est la suivante : SOC = Capacité restante / Capacité totale. Au fur et à mesure qu'une batterie se dégrade, sa capacité maximale diminue. Pour refléter plus précisément la charge restante actuelle de la batterie, la capacité totale doit être la capacité totale réelle sur sa durée de vie actuelle, également connue sous le nom de capacité en temps réel. Ce SOC calculé reflète plus précisément la charge restante de la batterie, ce qui permet d'évaluer plus précisément la durée de vie de la batterie et d'autres aspects, en fournissant aux utilisateurs des informations plus fiables sur l'énergie.
3. État de santé (SOH)
Définition : Le rapport entre la capacité réelle actuelle d'une batterie et sa capacité nominale initiale, c'est-à-dire SOH = (capacité réelle actuelle / capacité nominale initiale) × 100%.
Notes :
- Il s'agit d'un indicateur clé qui mesure l'étendue de la dégradation des performances de la batterie par rapport à son état initial. Il reflète principalement la dégradation des indicateurs de performance de base tels que la capacité de la batterie et la résistance interne. Les utilisateurs peuvent évaluer intuitivement l'état de vieillissement de la batterie, ce qui permet de prendre des décisions en matière de maintenance et de remplacement.
- Comme le SOC, le SOH est également estimé à l'aide d'un algorithme.
- Actuellement, l'industrie considère généralement qu'un SOH de 70% marque la fin de vie d'un système de stockage d'énergie.
4. DOD (profondeur de déversement)
Définition : Le pourcentage de la capacité déchargée d'une batterie par rapport à sa capacité nominale, c'est-à-dire DOD = (capacité déchargée/capacité nominale) x 100%.
Remarque :
- Il s'agit d'un indicateur clé pour mesurer le degré de décharge d'un système de batterie, fournissant une indication visuelle de la capacité de décharge du système de stockage d'énergie.
- Des DOD différents peuvent également affecter les performances des batteries au lithium (par rapport aux batteries plomb-acide, l'impact des DOD sur les batteries au lithium est beaucoup plus faible, mais il ne peut pas être complètement ignoré).
5. Taux de charge/décharge (taux C)
Définition : Le rapport entre le courant de charge/décharge et la capacité nominale. Par exemple, 0,5C signifie que la charge/décharge se fait à un courant correspondant à la moitié de la capacité de la batterie.
- Le taux de charge/décharge maximal représente la limite supérieure de la capacité de charge/décharge admissible du système de stockage d'énergie. Toutefois, dans la pratique, cette valeur n'est pas toujours respectée ; c'est la demande réelle qui détermine le taux de charge/décharge maximal.
- Le taux de charge/décharge représente visuellement la capacité maximale de charge/décharge du système de stockage d'énergie. La capacité de fonctionnement de l'ensemble du système de stockage d'énergie constitue une base importante pour l'adaptation de la puissance de l'appareil.
- Les systèmes de stockage d'énergie sont principalement de 0,5C, tandis que 1C est plus couramment utilisé pour les services de modulation de fréquence et de modulation d'amplitude.
- Le taux de charge et de décharge maximal d'une cellule de batterie indique sa capacité. Le BMS peut redéfinir cette valeur en fonction des besoins réels pour déterminer la capacité du système de stockage d'énergie.
6. Nombre de cycles
Le nombre de cycles est un paramètre essentiel pour mesurer la durée de vie d'un système de stockage d'énergie. Cependant, la plupart des produits sur le marché présentent actuellement des ambiguïtés dans la définition, l'estimation et les données expérimentales du nombre de cycles. Ce n'est qu'en comprenant les principes de base du comptage de cycles que nous pouvons juger de la qualité d'un système de stockage d'énergie ou, plus précisément, déterminer si la commercialisation d'un produit est frauduleuse.
Cet article analyse les dispositions pertinentes du document "GB/T 36276-2023 Lithium-ion Batteries for Power Storage" :
Les "cycles de charge et de décharge à puissance nominale" sont définis comme le nombre garanti de cycles au cours desquels l'énergie de la batterie diminue jusqu'à la valeur nominale dans des conditions spécifiées, lorsqu'elle est chargée et déchargée de manière cyclique à la puissance nominale.
Cette norme nationale spécifie les critères pour les essais de performance cyclique, mais ne définit pas clairement le nombre de cycles requis pour la durée de vie. Cela laisse une grande marge de manœuvre à de nombreux fabricants de systèmes de stockage d'énergie pour présenter de manière erronée le nombre de cycles.
La définition des comptages de cycles comporte trois éléments clés :
Dans les conditions spécifiées :
- Température ambiante : On suppose généralement que la température de la cellule est de 25±2°C. Dans la pratique, il est difficile d'obtenir un contrôle cohérent de la température et celle-ci peut différer des conditions d'essai.
- Tension de coupure de la charge et de la décharge : Selon des données pertinentes, la tension de coupure de charge et de décharge pour les cellules de stockage d'énergie est de 2,5 à 3,65V. Cette tension varie d'un module de batterie à l'autre : 2,7-3,65 V est la valeur la plus courante, mais 2,8-3,55 V et 2,8-3,6 V sont également courants.
- Définition d'un cycle : Une charge et une décharge complètes (capacité de décharge = capacité nominale) constituent un cycle. Voici quelques descriptions ambiguës courantes :
- DOD 90%, nombre de cycles 10 000 : la capacité de décharge à 90% DOD est-elle définie comme la capacité de fonctionnement du système de stockage d'énergie ? Si elle est basée sur la capacité de fonctionnement à 90% DOD, le nombre de cycles est-il défini ?
- 10 000 cycles : Il s'agit d'une condition d'essai tout à fait ambiguë, qui ne précise pas la profondeur de décharge ni si la capacité nominale est utilisée comme cycle cumulatif.
- Le nombre de cycles est-il testé pour la cellule, le module, le groupe de batteries ou le système de stockage d'énergie ?
Puissance nominale de la charge et de la décharge cyclique :
Des puissances de charge et de décharge différentes peuvent également affecter le nombre de cycles de la batterie. Par exemple, pour le même système de stockage d'énergie, les nombres de cycles obtenus avec une charge et une décharge de 0,5C par rapport à une charge et une décharge de 0,2C seront certainement différents.
Valeur d'atténuation garantie :
Des valeurs courantes telles que 70% SOH et 80% SOH, qui définissent l'état de santé à la fin de la vie d'une batterie, peuvent avoir un impact significatif sur le nombre de cycles.
Mate Solar estime que le nombre de cycles des systèmes de stockage d'énergie est rarement basé sur des données empiriques ; les conclusions sont souvent tirées d'expériences théoriques. Certains fabricants exagèrent ou confondent les affirmations. Les utilisateurs finaux doivent être vigilants, bien comprendre la situation dès le départ et définir clairement les accords de garantie afin de protéger leurs propres intérêts.
Architecture de la GTB à trois niveaux
7. BMU (Unité de gestion de la batterie) : Un nom commun, à défaut d'un nom strict et normalisé.
Un BMU est généralement installé à l'intérieur du bloc-batterie. Sa fonction première est de collecter les données de tension et de température des cellules à l'intérieur du pack et de mettre en œuvre des stratégies d'équilibrage de la batterie.
8. BCMU (Battery Cluster Management Unit) : Un nom commun, sans nom strict et normalisé. Également connu sous le nom de BCU/ESBCM.
Une BCMU est souvent installée à l'intérieur d'un boîtier de protection haute tension. Sa fonction principale est de collecter les informations du BMU de premier niveau, de collecter la tension, le courant et les données d'isolation du groupe de batteries, et de contrôler les contacteurs de protection du groupe de batteries.
9. BSMU (Battery Stack Management Unit) : L'unité de gestion du système de batterie (BSU), communément appelée unité de gestion du système de batterie (BSU), ne fait pas l'objet d'une norme stricte et unifiée. Elle peut être appelée BSU, ESMU, BAMS ou BAU.
Il est souvent installé dans l'armoire de raccordement du groupe de batteries. Sa fonction principale est de collecter, de stocker et d'afficher les informations transmises par le BCMU de deuxième niveau. Il fournit également des alarmes en temps réel, un contrôle du disjoncteur principal, un retour d'information sur les contacts et une communication en temps réel avec le PCS, l'EMS et la surveillance sur site.