Comprendre la dérive du SOC

Pourquoi le pourcentage de votre batterie augmente-t-il soudainement et comment y remédier ?

Votre indicateur de batterie affiche-t-il 30 %, puis chute-t-il soudainement à 5 % ? Ou bien passe-t-il directement de 90 % à 100 % en quelques secondes ?

Il s'agit d'un phénomène courant appelé « dérive de l'état de charge (SOC) ». Ce n'est pas un défaut de votre batterie ; c'est une caractéristique du fonctionnement des batteries au lithium et de la façon dont les moniteurs de batterie calculent leur charge.

Ce guide explique précisément ce qui se passe à l'intérieur de votre batterie, pourquoi cela se produit et comment y remédier facilement.

Le problème : la « courbe de tension plate »

Pour comprendre la dérive du SOC, il faut d'abord comprendre la différence entre une batterie au plomb et une batterie au lithium (LiFePO4).

1. La jauge à carburant pour batteries au plomb-acide

Une batterie plomb-acide traditionnelle fonctionne comme le réservoir d'essence d'une voiture. À mesure que l'énergie est consommée, la tension chute de façon linéaire et prévisible. Un appareil de mesure peut simplement observer la tension (par exemple, 12,2 V) et connaître avec une grande précision la capacité restante (par exemple, 50 %). La mesure est simple.

Graphique de la courbe de tension des batteries au plomb-acide
Figure 1 : La tension des batteries au plomb-acide chute linéairement, ce qui facilite la lecture.

2. Le « bord de falaise » du lithium

Une batterie LiFePO4 est différente. Elle est conçue pour fournir une alimentation stable pendant très longtemps. Sa tension reste quasiment identique, qu'elle soit chargée à 80 % ou à 30 %.

C'est idéal pour faire fonctionner vos appareils, mais un vrai cauchemar pour un moniteur de batterie. Ce dernier ne peut pas estimer le pourcentage de charge à partir de la tension, car celle-ci varie très peu.

Graphique de la courbe de tension plate du lithium
Figure 2 : Le LiFePO4 maintient une tension stable jusqu'à la toute fin, ce qui rend difficile l'estimation de la capacité restante.

Comment votre moniteur compte l'énergie (comptage de Coulomb)

Comme il ne peut pas se fier à la tension, le BMS à l'intérieur de la batterie utilise une méthode appelée « comptage de Coulomb » (identique à celle des shunts externes).

Imaginez-vous debout devant une porte, muni d'un compteur, en train de compter les personnes qui entrent et sortent d'un bâtiment.

  • Vous savez que le bâtiment a commencé avec 100 personnes (complet).
  • Vous comptez 50 personnes qui partent.
  • Vous supposez qu'il reste 50 personnes.

Voici le rôle de votre système de gestion de batterie (BMS). Il mesure le courant (en ampères) entrant et sortant au fil du temps afin de calculer la capacité restante (en ampères-heures).

TITAN LITHIUM
Ah
CAPTEUR BMS



→ ENTRÉE (En charge)


← SORTIE (Utilisation)
Figure 3 : Animation montrant le BMS « Comptant » l'énergie qui entre et sort.

Pourquoi le « saut » se produit (La dérive)

Le comptage de Coulomb est incroyablement précis sur une journée ou une semaine. Mais sur plusieurs mois, de minuscules erreurs de mesure commencent à s'accumuler.

  • Une erreur de mesure de 0,1 % n'a plus d'importance aujourd'hui.
  • Mais après 3 mois de charges et de décharges constantes, cette erreur de 0,1 % s'est accumulée pour atteindre un écart de 10 %, 20 %, voire 30 %.

Votre moniteur indique que la batterie est chargée à 40 % d'après son compteur. Mais physiquement, les cellules de la batterie sont en réalité vides.

L'effet « charge fantôme »

Pour garantir la sécurité et gérer les charges de forte puissance, les unités BMS au lithium TITAN sont calibrées pour ignorer les courants extrêmement faibles qui peuvent être confondus avec du bruit électrique. Si l'on augmentait la sensibilité à 0,2 A, le BMS risquerait de « voir » ce bruit électrique comme un courant. Si le système de gestion de la batterie (BMS) détecte un courant alors qu'il n'y en a pas, cela peut perturber le système de sécurité. Par exemple, si la batterie est « pleine » (protection contre les surtensions activée), le BMS attend de détecter un courant de décharge avant d'autoriser une nouvelle charge. Si ce « bruit » est interprété comme un courant de décharge, le BMS peut rouvrir le port de charge alors que la batterie est déjà pleine, ce qui entraîne un risque de surcharge et d'incendie.

Le seuil de 0,6 A :
Notre système de gestion de batterie (BMS) a un seuil de sensibilité d'environ 0,6 ampère (soit environ 8 watts à 12 V). Si vous utilisez des appareils de très faible consommation (comme une simple lampe LED, un chargeur de téléphone USB ou le voyant de veille d'un téléviseur) qui consomment moins de 0,6 A, le BMS peut enregistrer une valeur de 0 ampère .

Le résultat :
Si vous utilisez une charge de 0,4 A toute la nuit (10 heures), vous avez physiquement consommé 4 Ah d'énergie. Cependant, le système de gestion de la batterie (BMS) considère que vous n'avez consommé aucune énergie. L'écran affichera toujours 100 %, mais la batterie sera en réalité chargée à 96 %.



RÉALITÉ
(Énergie physique)








ÉCRAN BMS
⚠️


Des « charges fantômes » (< 0,6 A) passent inaperçues auprès du capteur… La consommation d’énergie réelle augmente, mais l’écran reste à 40 %… Chute de tension ! Le BMS passe à 0 %.
Figure 4 : Comment les charges fantômes créent une dérive du SOC et des sauts éventuels.

Corrections automatiques (Les sauts)

Pour tenter de corriger ce problème automatiquement, le BMS surveille la tension au repos. S'il détecte un écart, il augmente le pourcentage pour rétablir la tension correcte.

  • Correction à 90 % : Si la batterie est au repos au-dessus de 13,6 V, le BMS corrigera la lecture à 90 %.
  • Correction de basse tension : Si une cellule descend en dessous de 3,0 V, le BMS abaissera instantanément la lecture à une faible capacité (environ 10 à 15 %) pour vous avertir de recharger immédiatement.

La solution : resynchroniser le système

Pour résoudre ce problème, il est nécessaire de forcer le BMS à réinitialiser son compteur à une valeur connue de 100 %. Dans les batteries au lithium TITAN, nous avons intégré un point de réinitialisation spécifique à notre logique de protection.

La solution : le remboursement intégral à 100 %

Vous devez charger complètement la batterie jusqu'à ce que l'une des deux choses suivantes se produise :

  1. Déclencheurs de protection contre les surtensions (environ 14,4 V)
  2. Déclencheurs de protection contre les surtensions des cellules (environ 3,60 V sur chaque cellule)

Lorsque le chargeur pousse la batterie jusqu'à cette limite de tension, la protection du BMS s'active brièvement pour interrompre la charge. À ce moment précis, le BMS sait avec certitude que la batterie est physiquement chargée à 100 %.

Il réinitialise instantanément son compteur interne à 100 %, éliminant ainsi toutes les erreurs de dérive accumulées. Votre moniteur sera désormais parfaitement synchronisé avec l'énergie réelle de la batterie.

Illustration de la logique de réinitialisation du BMS
Figure 5 : L'atteinte de 14,4 V force le BMS à réinitialiser le SOC à 100 %.

Maintenance préventive

Nous vous recommandons de recharger complètement votre batterie jusqu'à 100 % (ce qui déclenche la réinitialisation du BMS) au moins une fois tous les 3 mois. Cette « synchronisation » régulière garantit la précision de l'affichage de l'état de charge (SOC) tout au long de l'année.