Combien de BMS par kWh de batterie installés ?

[ViviD159]

Bonjour,

Je réalise actuellement un travail sur les batteries Li-ion. J'aimerais estimer le coût de l'installation d'une batterie pour de l'autoconsommation. Pour cela, je prends en compte le coût de la batterie elle-même, de ces équipements auxiliaires (BMS (Battery Management System), système de télésurveillance, ...) et la partie étude-installation-suivi du chantier. Il me serait très utile de connaître le nombre de BMS à coupler à une batterie en fonction des kWh installé.

J'ai trouvé quelques sites qui vendent des systèmes BMS, comme ceux-ci :
https://www.powertechsystems.eu/wp-c...werRack_FR.pdf
https://www.power-and-storage.de/sho...T-1-p173011984

Ce type de système peut accueillir jusqu'à 16 cellules, un nombre ridicule si on veut installer une batterie pour de l'autoconsommation (à hauteur d'une dizaine de kWh).
Un BMS coûtant environ 500€, combien dois-je en installer pour une installation d'autoconsommation ?

Une donnée doit m'échapper, le BMS ne peut pas couter plus cher que les batteries elles-mêmes ...

Merci d'avance et bon dimanche ;;
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[invite03481543]

Bonjour et bienvenue à toi,
Pour le lien 1:
Ce sont des modules lithium (des racks en U) qui contiennent chacun leur BMS et les cellules LFP (16S), chaque rack communique avec les autres, tu en mets en série et en parallèle autant que tu veux.

Pour ton lien 2:
C'est un BMS 16S indépendant du pack cellules, tu peux avoir une configuration 16S1P ou 16SxP, x étant le nombre de cellules en parallèle pour chaque groupe S.
Par exemple 16S2P, 16S20P, 16S40P,...
Donc un seul BMS peut gérer une batterie 16SxP dans la limite d'un courant max mesurable de +/-200A.
Rien n'indique dans la doc que ce BMS puisse être monté en réseau, à mon avis non puisque le CAN ne semble pas isolé, contrairement à sa RS485 pour le paramétrage.

Pour pouvoir répondre à ta question

Un BMS coûtant environ 500€, combien dois-je en installer pour une installation d'autoconsommation ?

Il faudrait que tu indiques quelle quantité d'énergie tu veux stocker.
La première solution me semble nettement plus pertinente (les cellules sont avec le BMS ce qui est plus sain) et cette solution est extensible et full isolée coté communication CAN.
La 2eme solution pourrait suffire tout dépend de ton besoin. Le chargeur est communicant en CAN c'est bien, en revanche il va te falloir acheter un pack lithium X et faire paramétrer le BMS en conséquence c'est nettement moins bien.
En matière de pack lithium il y a à boire et à manger, en principe tu ne peux pas acheter un pack lithium assemblé et transporté sans BMS c'est juste interdit pour des raisons évidentes de sécurité.
Seules des cellules individuelles (donc non assemblées) peuvent voyager sous conditions d'avoir les documents UN38.3 qui vont bien.
Sinon tu peux acheter un pack assemblé chez un pack-maker et lui demander qu'il t'installe le BMS de ton choix, c'est une possibilité sous réserve qu'ils acceptent d'en prendre la responsabilité.

Tu as aussi des boites sérieuses ici en France comme celle-ci par exemple: https://neogy.fr/fr/
Ils te conseilleront, ce genre de produit mieux vaut l'acheter chez des pros que sur le net, tu auras une garantie et un produit sur mesures.
En espérant t'avoir un peu aider à y voir plus clair.
@+

[ViviD159]

Bonjour,

Merci pour la réponse, j'en ai plus appris avec votre commentaire qu'en posant des questions à mes professeurs !

Concernant la quantité à stockée, elle peut être très variable (entre 5 kWh et 100 kWh pour donner une idée de gamme). De plus, dans mes analyses, je propose deux solutions :
- des batteries neuves : pack complet que l'on peut trouver sur le marché tel que le Powerwall de Tesla, il me suffit d'utiliser plusieurs packs en fonction de la quantité à stocker ;
- des batteries reconditionnées : réutilisation de batteries de voiture ou de vélo électrique, qui demandent l'ajout de composant pour permettre un stockage efficace et en toute sécurité.

Pour la dernier solution, un démantèlement complet est prévu pour obtenir les cellules (donc sans le BMS). Dans mon travail, je reste sur un aspect théorique et je laisse la partie pratique aux professionnels (je n'aurai malheureusement pas l'occasion de tester cela moi-même pendant mes cours avec les circonstances actuelles ...). Les boîtes qui travaillent dans ce milieu, ne sont pas très aptes à partager leurs informations techniques ou économiques ... ce qui est compréhensible mais qui m'empêchent d'obtenir les informations dont j'ai besoin !

Je retiens donc que les BMS sont compatibles avec une certaine configuration (série/parallèle) et pas spécifique à une quantité d'énergie à stocker (dans les limites des spécificités techniques du BMS : voltage, courant ...). C'est bien cela ? Si vous avez un site à me conseiller, proposant les composants "bruts" sans le service de programmation lié au prix, je suis preneuse !

Merci

[invite03481543]

Les batteries reconditionnées (seconde vie) sont contractualisées à travers des accords industriels (Peugeot, Renault, ...) et des fabricants de batteries référencés qui ont les moyens et les équipements pour prendre en charge ce type de reconditionnement.
C'est pour cela que tu n'auras pas d'info de leur part, NDA oblige.

Les BMS sont adaptés au besoin spécifique (niveau de garantie, historisation, ...), dans un système stationnaire tu auras généralement un BMU (Battery Master Unit) chargé de gérer les différentes unités au sein du système et devant rendre compte à l'EMS (Energy Management System).
Dans quel cadre fais-tu cette étude?

Non tu ne trouveras pas de site marchand sur ce type de besoin, il n'existe rien "sur étagère" dans ce domaine, chaque cas est très spécifique.
Je te conseille plutôt de contacter directement les entreprises de ce domaine.
Je pourrais te donner quelques contacts mais par MP uniquement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ViviD159]

Bonsoir, je vous ai envoyé un MP.

J'ai une autre question, concernant le nombre de cellule que je peux connecter à un BMS.

Admettons que je désire une batterie de 200 Ah (valeur prise au hasard) et une tension de 24V. Je dispose de cellule de 2Ah et 2,4V (de nouveau, valeur au hasard). J'ai donc besoin de 100 (200/2) cellules en parallèle et 10 (24/2,4) cellules en série.
Si j'ai un BMS 10S de 24V et 30A : je pourrai obtenir ma tension sans soucis en plaçant mes 10 cellules en série, mais quand est-il pour les cellules en parallèle ?

Avec une batterie de 200 Ah déchargée pendant 1h, je délivre 200A. Il me faudra donc réaliser des 7 (200/20, à l'arrondi supérieur) packs de cellules 10S15P ? Puis placer ces batteries en parallèle pour obtenir la capacité escomptée ?

La limitation de la taille de ma batterie est en fait causée par le courant accepté par le BMS ?

Dites moi si mes explications ou ma requête ne sont pas claires ...
Merci !!

[invite03481543]

Bonsoir, je vous ai envoyé un MP.

Pas reçu.

La limitation de la taille de ma batterie est en fait causée par le courant accepté par le BMS ?

Oui, et aussi de la capacité qu'il est capable d'estimer, de l'équilibrage qu'il peut produire et d'autres choses encore.

Le mieux quand on le peut est d'avoir un seul BMS, 200A pour ce niveau de tension n'est pas si élevé que ça et se réalise très bien.
Le BMS est dimensionné pour supporter ce courant en continu, mais aussi pour supporter un surcourant et le cas d'un court-circuit.
Il faut donc qu'il puisse mesurer bien au-delà des 200A de votre exemple, généralement on compte 50% de plus soit 300A.

J'ai une autre question, concernant le nombre de cellule que je peux connecter à un BMS.
Admettons que je désire une batterie de 200 Ah (valeur prise au hasard) et une tension de 24V. Je dispose de cellule de 2Ah et 2,4V (de nouveau, valeur au hasard). J'ai donc besoin de 100 (200/2) cellules en parallèle et 10 (24/2,4) cellules en série.
Si j'ai un BMS 10S de 24V et 30A : je pourrai obtenir ma tension sans soucis en plaçant mes 10 cellules en série, mais quand est-il pour les cellules en parallèle ?

Un BMS est conçu pour gérer des cellules, un groupement de cellules organisé comme nous l'avons vu plus haut.
Ce BMS doit pouvoir mesurer et surveiller chaque maillon de cette chaîne, donc en tension, mesurer le courant de charge/décharge max subit par la batterie pour pouvoir en déduire l'état de charge.

Prenons votre exemple: tension 24V et capacité 200Ah (déchargeable en 1h).

=> lithium-Fer-Phosphate ce qui donne 8S (le LFP en 8S permet le même cadre de tension que 24V en plomb => min=8*2.8=22.4V et max=8*3.6=28.8V)
Considérons une cellule LFP de 2Ah il vous faut 100 cellules en parallèle soit un pack 8S100P.
Pour une décharge en 1h cela revient à ce que chaque cellule délivre 1C, pour du LFP c'est bien en dessous de ce qu'il peut fournir, donc pas de problème.
Votre BMS doit avoir ces caractéristiques pour gérer cette batterie en un seul assemblage:

-> 8 entrées de mesures tensions cellules
-> pouvoir mesurer un courant de décharge d'au moins 200A*50%In.
-> un réseau de 800 cellules va nécessiter 32 CTN pour le maillage thermique dans le pack cellules
-> l'équilibrage dépendra du temps de recharge, si ce temps de recharge est de 1h30 le mode passif ne sera pas possible il faudra un équilibrage actif, si le temps de charge est de 4h il faudra compter 3% à équilibrer soit 6Ah en 4h => 1.5A pour le courant d'équilibrage => résistance de 2.2 ohms/7W (il faudra étudier l'impact thermique au sein du pack et avoir un casing aluminium pour coupler thermiquement avec l'extérieur.
-> il vous faut aussi une communication (CAN ou RS485 par exemple) pour dialoguer avec le chargeur et le système.
-> il vous faut des switchs électroniques capables de supporter (sans échauffement excessif) 200A continu, c'est tout à fait réalisable (exemple -> scooter électrique)

Si vous êtes contraint sur le plan dimensionnel (ou thermique dans le cas d'un équilibrage passif fort), vous pouvez avoir des batteries en parallèle.
Les ressources nécessaires pour le BMS (un dans chaque batterie) sont:
-> courant max = courant total/nombre de batteries en parallèle (par exemple 4 batteries => courant mesurable > 50A*50%In)
-> nombre de CTN pour les mesures thermiques: 800/4=200 cellules => 8 CTN min
-> équilibrage -> 8S25P => 3*50/100=1.5Ah => 400mA@4h résistance d'équilibrage -> 8.2 ohms/2W
-> Communication CAN en réseau

Dans ce mode il y a 2 éléments à bien considérer:
1/ la mise en parallèle doit se faire avec des packs batterie identiques, même lot de fabrication, même charge, mise en parallèle effectuée à l'installation du parc.
Sinon il faudra que le gestionnaire du parc (le master) gère une mise en parallèle à chaud, ça se fait très bien aussi vu que chaque batterie communique en CAN son niveau de charge.
2/ selon le nombre de batteries dans le réseau et la complexité du système il faudra généralement ajouter un master BMS et un PDU (Power Device Unit) selon le niveau de courant et de tension (au-delà de 100V on préfère des contacteurs).