Une partie importante de la gestion de l'énergie est la gestion de la batterie. La tâche principale de la gestion de la batterie est de déterminer l'état de la batterie. Une détermination précise de cet état conduit à une utilisation efficace et à une longue durée de vie de la batterie. À l'aide d'un capteur de batterie, les paramètres de la batterie tels que le courant électrique, la température et la tension sont mesurés. Lorsque la voiture est stationnée, les paramètres de la batterie sont mesurés toutes les 40 ms. Pendant cet arrêt, les valeurs mesurées sont stockées dans la mémoire de courant de repos du capteur de batterie. Après le redémarrage de la voiture, l'unité de commande du moteur lit la mémoire de courant de repos du capteur de batterie. Lorsque le courant de repos montre une perturbation, la mémoire des défauts de l'unité de commande du moteur enregistre cela comme une erreur.
Les paramètres de la batterie servent d'entrée aux algorithmes programmés. Ces algorithmes déterminent les états suivants de la batterie :
- État de charge (SOC)
- État de santé (SOH)
- État de fonctionnement (SOF)
État de charge (SOC) :
Le SOC peut être considéré comme la donnée la plus importante pour la gestion de l'énergie et la gestion de la batterie. Le SOC indique l'état de charge de la batterie. Le SOC est défini comme le pourcentage de charge disponible par rapport à la capacité énergétique d'une batterie neuve.
Sous forme de formule : SOC = Qréel / Qmax * 100%
Dans laquelle :
Qréel = Contenu énergétique actuel de la batterie.
Qmax = Contenu énergétique d'une batterie neuve complètement chargée.
La détermination du SOC est une affaire complexe. Cela est principalement dû aux réactions chimiques dans la batterie. Les réactions chimiques dans la batterie sont influencées notamment par la température, la vitesse de charge/décharge, la composition de l'électrolyte, le vieillissement et les pertes internes.
La quantité de courant de charge et de décharge est donc l'un des paramètres les plus importants pour le BMW afin de déterminer le SOC. La charge, avec un chargeur externe, ou le "redémarrage" d'une batterie doit donc avoir lieu sur la borne positive et la borne négative installées par le fabricant. Lorsque la charge est effectuée directement sur la borne positive et la borne négative de la batterie, le BMS ne prend pas en compte les valeurs de courant pour la détermination du SOC, ce qui crée un conflit pouvant entraîner un message d'erreur.
État de santé (SOH) :
À mesure qu'une batterie vieillit, :
- Le matériau actif diminue.
- La capacité diminue.
- La résistance interne augmente.
- L'auto-décharge augmente.
- L'efficacité de charge/décharge diminue.
La conversion de l'énergie chimique en énergie électrique devient de plus en plus difficile et de moins en moins d'énergie peut être stockée. La santé de la batterie décline. Le degré auquel la capacité actuelle d'une batterie chargée correspond à la capacité spécifiée par le fabricant, exprimé en pourcentage, est appelé État de santé (SOH).
Sous forme de formule :
SOH = Créel / Cmax * 100%
Dans laquelle :
- Créel = Capacité réelle de la batterie chargée.
- Cmax = Capacité maximale de la batterie neuve.
Une façon de déterminer le SOH est d'enregistrer la chute de tension causée par un gros consommateur d'énergie sur une batterie neuve dans un profil "courant neuf". Pendant l'utilisation de la batterie, la mesure est répétée, stockée et comparée au profil "courant neuf". Le rapport donne le SOH.
Sous forme de formule :
SOH = Uneuf - U1 / Umin - U2 * 100%
Dans laquelle :
- Uneuf = Tension de batterie sans charge d'une batterie neuve.
- Umin = Tension de batterie sans charge d'une batterie usagée.
- U1 = Tension de batterie sous charge d'une batterie neuve.
- U2 = Tension de batterie sous charge d'une batterie usagée.
Le vieillissement est stocké (sous forme de profils) dans le BMS. Ces profils sont également appelés champs caractéristiques de vieillissement. Pendant le fonctionnement, le BMS tient compte des spécifications et du SOH de la batterie installée. Il est donc important qu'en cas de remplacement, une batterie avec les spécifications prescrites soit installée, que les champs caractéristiques de vieillissement soient effacés et que le BMS soit informé qu'une nouvelle batterie a été installée. C'est ce qu'on appelle "l'apprentissage".
État de fonctionnement (SOF) :
Pendant le fonctionnement, il faut continuellement déterminer dans quelle mesure la batterie est capable d'exécuter sa fonction. Prenons l'exemple du système start-stop. Il faut déterminer pendant la phase "arrêt moteur" si la capacité de démarrage de la batterie est suffisante pour un prochain démarrage du moteur. Les données (SOC et SOH) ne sont cependant pas suffisantes pour le déterminer. Il est en effet possible de compenser lorsque le SOC, le SOH et la température sont comparés entre eux.
La capacité de démarrage attendue d'une batterie neuve avec un SOH élevé et un SOC faible peut être suffisante pour un prochain démarrage du moteur. Inversement, cette comparaison peut également être faite. Une batterie relativement ancienne avec un SOH faible peut avoir une capacité de démarrage attendue suffisante lorsque la batterie a un SOC élevé.
La capacité de démarrage attendue, ou dans quelle mesure la batterie peut exécuter sa fonction, est appelée État de fonctionnement (SOF). Cette valeur est déterminée dans la gestion de la batterie.
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Sur la photo, un testeur de batterie est représenté. La batterie est en excellent état, mais devra être rechargée. Si la batterie n'était pas en bon état, il serait indiqué (Remplacez la batterie).
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