BMS sans fil de Dukosi : éliminer les faisceaux de câbles avec des puces intelligentes au niveau cellule

Le passage mondial vers l'électrification — surtout dans les véhicules électriques — a rendu la surveillance des batteries essentielle pour la sécurité et la longévité. Dukosi, un innovateur basé au Royaume-Uni, est sur le point de perturber le marché des BMS avec une solution sans fil qui intègre une puce silicium dédiée et un firmware dans chaque cellule lithium-ion, supprimant les volumineux faisceaux de câblage et ajoutant de l'intelligence directement dans le pack batterie.

Lors d'une conversation avec Joel Sylvester, fondateur et CTO de Dukosi, nous avons exploré comment la technologie de l'entreprise diffère des offres BMS sans fil existantes et ce que cela signifie pour l'industrie de la batterie.

« Nous avons développé un dispositif de surveillance cellulaire pour les grands packs lithium-ion haute tension utilisés dans les VE, bus, navires marins et stockage réseau », explique Sylvester. « Ces applications reposent sur une surveillance précise de la tension, de la température et du courant de chaque cellule pour assurer la sécurité et prolonger la durée de vie. »

Le cœur de l'innovation de Dukosi est une puce CMOS compacte associée à un logiciel propriétaire qui mesure la tension, le courant, la température et d'autres paramètres clés pour chaque cellule individuellement.

Ce qui distingue la solution est le placement de la puce sur la cellule elle-même. « En intégrant l'intelligence au niveau de la cellule, nous permettons une conception de pack flexible — toute taille, forme ou configuration — tout en gardant une empreinte matérielle minimale », dit Sylvester. « Cela change fondamentalement la façon dont les fabricants surveillent et gèrent les batteries. »

Lorsqu'il parle avec des clients potentiels, la première priorité est toujours l'élimination des faisceaux de câblage. « Les faisceaux réduisent la fiabilité, créent des risques de sécurité et gonflent les coûts de conception et de fabrication », note-t-il. « Notre système offre des mesures cohérentes et de haute qualité sur chaque cellule, améliorant considérablement les performances du pack. »

La nécessité d'une gestion de batterie avancée

Une surveillance précise de la batterie est critique pour la sécurité et la performance optimale, surtout dans les VE. Les conceptions BMS traditionnelles reposent sur un câblage hérité et une surveillance centralisée, qui peuvent être encombrantes et sujettes aux erreurs. L'approche véritablement sans fil de Dukosi exploite l'informatique en périphérie pour fournir une collecte de données rapide et flexible.

La fonction principale d'un BMS est de maintenir des cycles de charge/décharge sûrs, protégeant les cellules contre la dégradation, les dommages ou l'incendie. Au-delà de la sécurité, des lectures précises de l'état de charge (SoC) permettent une estimation précise de l'autonomie, réduisant l'anxiété d'autonomie et raccourcissant les temps de charge. Les données à long terme sur la température, la tension et les cycles de charge informent les évaluations d'état de santé (SoH), critiques pour les applications de seconde vie et le recyclage rentable.

Le câblage : un défi persistant

Bien que les faisceaux de câblage soient acceptables dans les systèmes basse tension — comme un UPS au plomb 48V — appliquer les mêmes principes aux packs VE haute tension (jusqu'à 800V) dans des environnements difficiles et confinés est problématique. Les câbles surdimensionnés ajoutent du poids, occupent de l'espace et augmentent la complexité d'installation. Les solutions sans fil existantes reposent souvent sur le multiplexage de plusieurs cellules par module, limitant le nombre de cellules surveillées et dégradant la précision de mesure à mesure que la chaîne s'allonge.

Principaux inconvénients des BMS sans fil conventionnels :

• Nombre limité de cellules par module (12–16 cellules) en raison des contraintes de tension sur le multiplexeur.
• Bruit accru et précision réduite sur les cellules distantes.
• Dépendance à la ligne de visée pour les antennes RF, entraînant une latence imprévisible.

Informatique en périphérie : l'avantage Dukosi

Dukosi adopte l'informatique en périphérie en équipant chaque cellule de son propre microcontrôleur. La puce CMOS à ultra-faible consommation tire son énergie directement de la cellule, éliminant le besoin de multiplexage analogique et assurant une précision de mesure optimale. Le traitement local interprète les données brutes et envoie des informations concises et agrégées via un logiciel embarqué propriétaire.

La connexion au système externe est réalisée par une technologie NFC brevetée. Une boucle mince à basse tension fait le tour du pack batterie, se couplant inductivement à la boucle de chaque capteur avec seulement quelques millimètres de séparation. Cette conception fournit une liaison de données rapide et robuste tout en maintenant l'isolation électrique même aux tensions de pack les plus élevées. Chaque CI porte un identifiant unique et est interrogé par un gestionnaire radio qui transmet les données à l'électronique principale du véhicule. L'architecture entière répond aux normes de sécurité ASIL C et convient aux packs classés ASIL D.

L'intégration d'une intelligence « toujours active » dans chaque cellule ouvre la porte à une journalisation continue des données d'utilisation et de performance, permettant une analyse d'état de santé en temps réel et un suivi complet de la provenance tout au long du cycle de vie de la batterie. En éliminant le matériel, le câblage et les coûts d'installation, la solution de Dukosi offre des avantages à long terme pour tous les types de VE et les marchés plus larges du stockage d'énergie.

Sylvester souligne que la véritable perturbation réside dans l'approche cellule par cellule. « Les offres du marché existant ressemblent encore à des conceptions de la fin des années 1990, se concentrant sur un plus grand nombre de cellules par module et des tensions plus élevées. Notre technologie privilégie la précision de mesure — chaque cellule est surveillée individuellement, offrant une précision leader dans l'industrie pour la tension, la température et plus. Cela permet aux fabricants d'assembler des packs sans connecteurs ni faisceaux supplémentaires, simplifiant considérablement la conception et améliorant la fiabilité. »

Pour une analyse plus approfondie, écoutez l'interview complète de Joel Sylvester sur le podcast Embedded Edge with Nitin.