Traditionnellement, les batteries au plomb ont été capables de s’auto-équilibrer en utilisant une combinaison de points de consigne de charge d’absorption appropriés et de charge de maintenance d’égalisation périodique. Cette caractéristique des batteries au plomb est rendue possible par une réaction d’électrolyse secondaire (production d’hydrogène) dans l’électrolyte des batteries. L’hydrogène gazeux produit s’échappe (pour les batteries inondées) ou est recombiné dans l’électrolyte (pour les batteries OPzV Gel et AGM), expulsant de l’énergie. Cette énergie permet effectivement à toutes les batteries connectées en série de « s’équilibrer », ou d’arriver au même état de charge (SOC) ou de « plénitude ».
Cet équilibrage est nécessaire en raison de petites modifications apportées aux batteries en raison de la fabrication, de la nature dynamique des batteries au plomb, du gradient de température ou de courant au sein des packs, d’une usure irrégulière ou de nombreuses autres raisons. Sans des réglages de tension d’absorption et d’égalisation appropriés (l’égalisation ne doit pas être utilisée avec des batteries LFP), les packs deviendront déséquilibrés. Au fur et à mesure que les cellules « s’éloignent » ou commencent à diverger dans le SOC, elles risquent d’être sous-alimentées systémiquement, ce qui peut entraîner une usure et une défaillance accélérées. Les batteries au plomb sont relativement résistantes à ces mauvais traitements, et les risques pour la sécurité, tels que la défaillance rapide de la batterie, les courts-circuits internes, etc., sont moins susceptibles de se produire que les produits chimiques plus récents, y compris les chimies lithium-ion.
Avec le développement de diverses chimies de batteries lithium-ion telles que le phosphate de fer lithium (LFP), il n’y a plus de matière disponible dans les batteries à utiliser, recharger, recombiner, etc. Et les réactions secondaires à l’intérieur d’une batterie lithium-ion, y compris les LFP, utilisent un matériau actif à l’intérieur de la batterie, qui est irrécupérable et présente des risques pour la sécurité. Étant donné que les batteries lithium-ion intègrent un BMS qui protège les cellules contre la tension, le courant et la température dangereux, la batterie n’entrera pas dans ces conditions. En raison de ces arrêts durs dans le BMS, les performances en souffriront et la capacité effective globale du pack sera réduite, correspondant au niveau de déséquilibre si rien n’est fait. Si le déséquilibre continue de s’aggraver, la capacité effective du pack sera proche de zéro. Celle-ci est toutefois récupérable via les cellules d’équilibrage au fur et à mesure qu’elles sont cyclées, de la même manière que les batteries au plomb sont laissées à l’absorption, et périodiquement égalisées (l’égalisation ne doit pas être utilisée avec les batteries LFP).
Les batteries Rolls LFP utilisent des « résistances de purge » pour dissiper de petites quantités d’énergie des cellules lorsqu’elles dépassent un certain seuil, lorsqu’elles sont à un SOC élevé et qu’elles sont activement chargées, ce qui maintient les cellules d’une batterie donnée au même SOC qu’elles sont cyclées, en tenant compte des petites variations entre elles. Cette méthode standard de l’industrie est connue sous le nom de « top-balancing », où l’énergie des batteries est dissipée au point culminant de leur état de charge. Étant donné que les batteries au lithium sont moins dynamiques que les batteries au plomb, avec des tolérances de fabrication très serrées, seule une petite quantité de chaleur doit être dissipée pour maintenir l’équilibre des cellules par rapport aux réactions de gazage. Étant donné que l’équilibrage des batteries à des SOC largement différents générerait une chaleur substantielle, nécessitant des considérations de dissipation coûteuses, l’équilibrage dans le BMS interne pour les batteries Rolls LFP n’est pas suffisant pour équilibrer les cellules connectées en série qui sont connectées à des SOC très différents (>5 %). Une telle situation peut se produire lors de la première connexion en série de batteries sans cycle d’équilibrage préalable en parallèle, comme détaillé dans la procédure d’équilibrage initial des batteries pour la connexion en série.
Plus d’informations sur l’équilibrage sont disponibles sur notre vidéo YouTube, ici.