1) Tension de fonctionnement et tension en circuit ouvert

On appelle tension électrique la charge électrique qui circule à l'intérieur d'un circuit électrique. Elle est mesurée entre deux électrodes à l'aide d'un voltmètre et est exprimée en volts. La tension électrique d'une cellule diffère en fonction de sa composition chimique et les plages de tensions d'utilisation sont comprises entre :

• LFP : 2,5 V et 3,65 V (3,2 V nominal)
• NMC : 2,5 V et 4,2 V (3,6 V à 3,7 V nominaux)

La tension de fonctionnement mesurée dans un circuit électrique fermé diffère de la tension en circuit ouvert (OCV), qui est obtenue lorsqu'aucun courant ne circule entre les bornes du circuit. Dans le même état initial (SoC ou SoH), la tension est différente si le circuit est fermé (batterie en fonctionnement, en charge ou en décharge), ou s'il est ouvert (batterie au repos).

2) Calcul de l'état de charge par la méthode OCV

La tension en circuit ouvert, ou « OCV », évolue en fonction de l'état de charge de la batterie appelée « SoC » : plus la charge est élevée, plus la tension est élevée et plus la charge est faible, plus la tension est faible. L'application de ce ratio et la connaissance de la chimie de la batterie permettent d'évaluer l'état de charge de la batterie. C'est ce que l'on appelle la méthode OCV : elle consiste à mesurer la tension en circuit ouvert à un instant T, puis à utiliser la relation OCV/SoC pour déterminer l'état de charge de la batterie.

Si les seuils minimum et maximum sont fournis par les fabricants, la relation OCV/SoC propre à chaque cellule est obtenue par des tests réalisés au préalable par nos ingénieurs. Cette méthode prend en compte le fait que la résistance interne influence la tension en circuit fermé et impose un temps de repos suffisamment long de la cellule en circuit ouvert avant de pouvoir mesurer l'OCV. Les résultats sont ensuite programmés dans le BMS pour lui permettre d'informer instantanément l'utilisateur de l'état de charge de la batterie.

La courbe de décharge des cellules LFP est relativement plate, notamment entre 20 % et 80 % d'état de charge. La méthode OCV est très fiable lorsqu'une relation OCV/SoC est observée sur une courbe graphique comportant de nombreux points représentatifs. Plus le BMS doit interpréter de points sur la courbe, plus il peut fournir un SoC avec précision.

3) Le coulombmètre pour cellules LFP

Ce procédé, complémentaire à la méthode OCV, consiste en un paramétrage du BMS à partir de la capacité et de l'état de charge de la cellule. Le coulombmètre mesure l'énergie entrant ou sortant de la cellule, ce résultat lui permet de définir le SoC avec précision. La méthode du compteur de Coulomb est d'autant plus efficace qu'elle peut être utilisée en circuit fermé, c'est-à-dire lorsque la cellule est en fonctionnement, elle nécessite donc moins de temps que la méthode OCV.

4) Tests effectués par notre laboratoire

Le BMS joue un rôle décisif dans l'interaction synergique des cellules de la batterie. Certains BMS du marché coordonnent les deux méthodes pour des résultats encore meilleurs. Pour vous accompagner dans ce projet d'intégration, notre laboratoire propose des tests de caractérisation cellulaire qui vous fourniront les données essentielles pour le meilleur paramétrage de votre BMS. Ces résultats combinés à ceux des tests OCV/SoC garantissent l'efficacité et la précision des informations relayées par le BMS.

Notre équipe est à votre disposition pour vous conseiller sur les tests appropriés et optimiser votre programmation.