Détails du sujet
CONCEPTION ET RÉALISATION D’UN SYSTÈME DE GESTION DE BATTERIE (BMS) POUR UNE INSTALLATION SOLAIRE
Résumé
Auteur : NTAKOBAJIRA BAGUMA
Niveau: G3
Département: Genie Electrique
Année Ac: 2025-2026 , | 2026-05-24 08:59:21
Mots clés
BMS, Batterie, Énergie solaire, Arduino, Protection électrique, Photovoltaïque, Gestion d’énergie, Stockage d’énergie.
Intérêt
Comme intérêts :
1. Intérêt scientifique
Étudier les techniques modernes de gestion et de protection des batteries dans les systèmes photovoltaïques.
2. Intérêt économique
Réduire les pertes énergétiques et prolonger la durée de vie des batteries solaires.
3. Intérêt social
Améliorer la fiabilité des installations solaires utilisées dans les habitations et petites entreprises de Goma.
4. Intérêt personnel
Renforcer les compétences en :
• électronique de puissance ;
• programmation des microcontrôleurs ;
• systèmes embarqués ;
• énergies renouvelables.
Problématique
Dans plusieurs installations solaires autonomes, les batteries subissent souvent :
• des surcharges ;
• des décharges profondes ;
• des échauffements excessifs ;
• une mauvaise gestion du cycle de charge.
Ces problèmes réduisent fortement la durée de vie des batteries et diminuent les performances des systèmes photovoltaïques.
L’absence d’un système intelligent de surveillance et de protection constitue donc un véritable problème dans les installations solaires utilisées à Goma.. Plan provisoire
Pour arriver à terme de notre travail, hormis l’introduction générale, la conclusion générale et la bibliographie, notre travail sera subdivisé en trois chapitres :
CHAPITRE I : CADRE THÉORIQUE ET REVUE DE LA LITTÉRATURE
Dans ce premier chapitre, nous présenterons les notions théoriques nécessaires à la compréhension du sujet. Il sera question de définir les concepts liés à l’énergie solaire photovoltaïque, aux batteries et aux systèmes de gestion de batterie (BMS).
Nous étudierons également :
• les différents types de batteries utilisées dans les installations solaires ;
• les méthodes de stockage de l’énergie électrique ;
• les techniques de protection contre la surcharge, la décharge profonde et la surchauffe ;
• le fonctionnement général d’un système BMS ;
• ainsi que les travaux antérieurs réalisés dans ce domaine.
Ce chapitre permettra de poser les bases scientifiques et techniques de notre recherche.
CHAPITRE II : ÉTUDE TECHNIQUE ET CONCEPTION DU SYSTÈME BMS
Le deuxième chapitre sera consacré à l’étude technique du système proposé. Nous commencerons par l’analyse des besoins énergétiques de l’installation solaire afin de déterminer les caractéristiques nécessaires du système de gestion de batterie.
Nous procéderons ensuite :
• au choix des batteries adaptées ;
• au dimensionnement des composants électroniques ;
• à l’étude des capteurs de tension, de courant et de température ;
• à la conception du circuit électronique du BMS ;
• à l’élaboration des schémas électriques et électroniques ;
• ainsi qu’au choix du microcontrôleur utilisé pour le contrôle et la surveillance du système.
Ce chapitre permettra de concevoir une architecture complète du système BMS.
CHAPITRE III : RÉALISATION PRATIQUE, PROGRAMMATION ET TESTS DU PROTOTYPE
Dans ce dernier chapitre, nous présenterons la réalisation pratique du système conçu. Il sera question de :
• l’assemblage des composants électroniques ;
• la programmation du microcontrôleur ;
• l’implémentation du système de surveillance et de protection ;
• la réalisation du prototype physique ;
• ainsi que les essais expérimentaux du système.
Nous analyserons également :
• les résultats obtenus ;
• les performances du système ;
• les limites rencontrées ;
• et les perspectives d’amélioration pour les travaux futurs.
Ce chapitre permettra de vérifier l’efficacité et le bon fonctionnement du système BMS réalisé.
Hypothèses
Nous supposons que la conception d’un système intelligent de gestion de batterie permettra :
• d’améliorer la sécurité des batteries ;
• d’augmenter leur durée de vie ;
• d’optimiser le stockage de l’énergie solaire ;
• d’améliorer les performances globales de l’installation photovoltaïque. Méthodes
Les méthodes que nous allons utiliser :
1. Méthode analytique
Pour le calcul des paramètres électriques et le dimensionnement du système.
2. Méthode expérimentale
Pour la réalisation pratique et les essais du prototype.
3. Méthode algorithmique
Pour la programmation du système intelligent de gestion. Bibliographie
I. OUVRAGES DE RÉFÉRENCE
[1] QUETIN, P. : L’énergie solaire photovoltaïque, 5ème Édition, Eyrolles, Paris, 2018.
[2] LABOURET, A. et VILLOZ, M. : Énergie solaire photovoltaïque : Manuel de l’installation, Dunod, Paris, 2012.
[3] HAYT, W., KEMMERLY, J. et DURBIN, S. : Analyse des circuits en ingénierie, 8ème Édition, McGraw-Hill, New York, 2012.
[4] NIARD, J. : Électrotechnique : Installations électriques et industrielles, Nathan, Paris, 2010.
[5] RASHID, M. : Power Electronics Handbook, 4th Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2018.
[6] BALCELLS, J., GARCIA, P., ROMERAL, L. et MARTINEZ, S. : Power Electronic Devices and Systems, Springer, 2016.
[7] HOROWITZ, P. et HILL, W. : The Art of Electronics, 3rd Edition, Cambridge University Press, 2015.
[8] BOLDEA, I. : Electric Power Systems, CRC Press, 2016.
[9] MONK, S. : Programming Arduino: Getting Started with Sketches, McGraw-Hill, 2016.
[10] MALVINO, A. et BATES, D. : Principes d’électronique, McGraw-Hill, 2014.
II. ARTICLES SCIENTIFIQUES, THÈSES ET RAPPORTS TECHNIQUES
[11] IRENA (International Renewable Energy Agency) : Electricity Storage and Renewables: Costs and Markets to 2030, Abu Dhabi, 2017.
[12] IEA (International Energy Agency) : Energy Storage Technology Report, Paris, 2021.
[13] BANQUE MONDIALE : Guide pour l’installation des systèmes solaires autonomes en milieu rural, Washington, 2019.
[14] MUBALAMA, J. : Évaluation du potentiel solaire et optimisation des systèmes photovoltaïques dans la région des Grands Lacs, Revue Scientifique ULPGL, Goma, 2021.
[15] IEEE : Battery Management Systems for Renewable Energy Applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 67, 2020.
[16] AOUF, A. et BENALIA, A. : Conception d’un système intelligent de gestion de batterie lithium-ion pour applications photovoltaïques, Revue des Énergies Renouvelables, 2021.
[17] ADEME : Stockage de l’énergie et batteries dans les systèmes photovoltaïques, Rapport technique, France, 2020.
III. NORMES ET DOCUMENTS TECHNIQUES
[18] AFNOR : Norme NF C 15-100 relative aux installations électriques basse tension, Mise à jour 2021.
[19] IEC 62133 : Safety Requirements for Portable Sealed Secondary Cells and Batteries, International Electrotechnical Commission, 2017.
[20] IEC 62619 : Safety Requirements for Secondary Lithium Cells and Batteries for Industrial Applications, IEC, Genève, 2017.
[21] IEEE Standards Association : IEEE Guide for Battery Management Systems, IEEE, 2020.
IV. DOCUMENTATIONS TECHNIQUES ET DATASHEETS
[22] ARDUINO : Arduino Uno Technical Specifications, Documentation officielle Arduino, 2024.
[23] TEXAS INSTRUMENTS : Battery Management Systems Design Guide, Texas Instruments Application Report, 2021.
[24] VICTRON ENERGY : Battery Management and Solar Charge Controller Manual, Victron Energy, 2023.
[25] DATASHEET : INA219 Current Sensor Module Technical Datasheet, Texas Instruments.
[26] DATASHEET : LM35 Precision Temperature Sensor Datasheet, Texas Instruments.
[27] DATASHEET : Lithium-Ion Battery Protection Circuit Modules, Battery University Documentation.
V. WEBOGRAPHIE
[28] Arduino Official Website
[29] Victron Energy Official Website
[30] International Renewable Energy Agency (IRENA)
[31] IEEE Official Website
[32] Battery University
[33] Texas Instruments Official Website
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGE
Encadreur: MUMBERE GLOIRE MWEDERWA
Status
Décision ou observation:
Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON
CONCEPTION ET RÉALISATION D’UN SYSTÈME DE GESTION DE BATTERIE (BMS) POUR UNE INSTALLATION SOLAIRE
Résumé
Auteur : NTAKOBAJIRA BAGUMA
Niveau: G3
Département: Genie Electrique
Année Ac: 2025-2026 , | 2026-05-24 08:59:21
Mots clés
BMS, Batterie, Énergie solaire, Arduino, Protection électrique, Photovoltaïque, Gestion d’énergie, Stockage d’énergie.Intérêt
Comme intérêts :1. Intérêt scientifique
Étudier les techniques modernes de gestion et de protection des batteries dans les systèmes photovoltaïques.
2. Intérêt économique
Réduire les pertes énergétiques et prolonger la durée de vie des batteries solaires.
3. Intérêt social
Améliorer la fiabilité des installations solaires utilisées dans les habitations et petites entreprises de Goma.
4. Intérêt personnel
Renforcer les compétences en :
• électronique de puissance ;
• programmation des microcontrôleurs ;
• systèmes embarqués ;
• énergies renouvelables.
Problématique
Dans plusieurs installations solaires autonomes, les batteries subissent souvent :• des surcharges ;
• des décharges profondes ;
• des échauffements excessifs ;
• une mauvaise gestion du cycle de charge.
Ces problèmes réduisent fortement la durée de vie des batteries et diminuent les performances des systèmes photovoltaïques.
L’absence d’un système intelligent de surveillance et de protection constitue donc un véritable problème dans les installations solaires utilisées à Goma..
Plan provisoire
Pour arriver à terme de notre travail, hormis l’introduction générale, la conclusion générale et la bibliographie, notre travail sera subdivisé en trois chapitres :CHAPITRE I : CADRE THÉORIQUE ET REVUE DE LA LITTÉRATURE
Dans ce premier chapitre, nous présenterons les notions théoriques nécessaires à la compréhension du sujet. Il sera question de définir les concepts liés à l’énergie solaire photovoltaïque, aux batteries et aux systèmes de gestion de batterie (BMS).
Nous étudierons également :
• les différents types de batteries utilisées dans les installations solaires ;
• les méthodes de stockage de l’énergie électrique ;
• les techniques de protection contre la surcharge, la décharge profonde et la surchauffe ;
• le fonctionnement général d’un système BMS ;
• ainsi que les travaux antérieurs réalisés dans ce domaine.
Ce chapitre permettra de poser les bases scientifiques et techniques de notre recherche.
CHAPITRE II : ÉTUDE TECHNIQUE ET CONCEPTION DU SYSTÈME BMS
Le deuxième chapitre sera consacré à l’étude technique du système proposé. Nous commencerons par l’analyse des besoins énergétiques de l’installation solaire afin de déterminer les caractéristiques nécessaires du système de gestion de batterie.
Nous procéderons ensuite :
• au choix des batteries adaptées ;
• au dimensionnement des composants électroniques ;
• à l’étude des capteurs de tension, de courant et de température ;
• à la conception du circuit électronique du BMS ;
• à l’élaboration des schémas électriques et électroniques ;
• ainsi qu’au choix du microcontrôleur utilisé pour le contrôle et la surveillance du système.
Ce chapitre permettra de concevoir une architecture complète du système BMS.
CHAPITRE III : RÉALISATION PRATIQUE, PROGRAMMATION ET TESTS DU PROTOTYPE
Dans ce dernier chapitre, nous présenterons la réalisation pratique du système conçu. Il sera question de :
• l’assemblage des composants électroniques ;
• la programmation du microcontrôleur ;
• l’implémentation du système de surveillance et de protection ;
• la réalisation du prototype physique ;
• ainsi que les essais expérimentaux du système.
Nous analyserons également :
• les résultats obtenus ;
• les performances du système ;
• les limites rencontrées ;
• et les perspectives d’amélioration pour les travaux futurs.
Ce chapitre permettra de vérifier l’efficacité et le bon fonctionnement du système BMS réalisé.
Hypothèses
Nous supposons que la conception d’un système intelligent de gestion de batterie permettra :• d’améliorer la sécurité des batteries ;
• d’augmenter leur durée de vie ;
• d’optimiser le stockage de l’énergie solaire ;
• d’améliorer les performances globales de l’installation photovoltaïque.
Méthodes
Les méthodes que nous allons utiliser :1. Méthode analytique
Pour le calcul des paramètres électriques et le dimensionnement du système.
2. Méthode expérimentale
Pour la réalisation pratique et les essais du prototype.
3. Méthode algorithmique
Pour la programmation du système intelligent de gestion.
Bibliographie
I. OUVRAGES DE RÉFÉRENCE[1] QUETIN, P. : L’énergie solaire photovoltaïque, 5ème Édition, Eyrolles, Paris, 2018.
[2] LABOURET, A. et VILLOZ, M. : Énergie solaire photovoltaïque : Manuel de l’installation, Dunod, Paris, 2012.
[3] HAYT, W., KEMMERLY, J. et DURBIN, S. : Analyse des circuits en ingénierie, 8ème Édition, McGraw-Hill, New York, 2012.
[4] NIARD, J. : Électrotechnique : Installations électriques et industrielles, Nathan, Paris, 2010.
[5] RASHID, M. : Power Electronics Handbook, 4th Edition, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2018.
[6] BALCELLS, J., GARCIA, P., ROMERAL, L. et MARTINEZ, S. : Power Electronic Devices and Systems, Springer, 2016.
[7] HOROWITZ, P. et HILL, W. : The Art of Electronics, 3rd Edition, Cambridge University Press, 2015.
[8] BOLDEA, I. : Electric Power Systems, CRC Press, 2016.
[9] MONK, S. : Programming Arduino: Getting Started with Sketches, McGraw-Hill, 2016.
[10] MALVINO, A. et BATES, D. : Principes d’électronique, McGraw-Hill, 2014.
II. ARTICLES SCIENTIFIQUES, THÈSES ET RAPPORTS TECHNIQUES
[11] IRENA (International Renewable Energy Agency) : Electricity Storage and Renewables: Costs and Markets to 2030, Abu Dhabi, 2017.
[12] IEA (International Energy Agency) : Energy Storage Technology Report, Paris, 2021.
[13] BANQUE MONDIALE : Guide pour l’installation des systèmes solaires autonomes en milieu rural, Washington, 2019.
[14] MUBALAMA, J. : Évaluation du potentiel solaire et optimisation des systèmes photovoltaïques dans la région des Grands Lacs, Revue Scientifique ULPGL, Goma, 2021.
[15] IEEE : Battery Management Systems for Renewable Energy Applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 67, 2020.
[16] AOUF, A. et BENALIA, A. : Conception d’un système intelligent de gestion de batterie lithium-ion pour applications photovoltaïques, Revue des Énergies Renouvelables, 2021.
[17] ADEME : Stockage de l’énergie et batteries dans les systèmes photovoltaïques, Rapport technique, France, 2020.
III. NORMES ET DOCUMENTS TECHNIQUES
[18] AFNOR : Norme NF C 15-100 relative aux installations électriques basse tension, Mise à jour 2021.
[19] IEC 62133 : Safety Requirements for Portable Sealed Secondary Cells and Batteries, International Electrotechnical Commission, 2017.
[20] IEC 62619 : Safety Requirements for Secondary Lithium Cells and Batteries for Industrial Applications, IEC, Genève, 2017.
[21] IEEE Standards Association : IEEE Guide for Battery Management Systems, IEEE, 2020.
IV. DOCUMENTATIONS TECHNIQUES ET DATASHEETS
[22] ARDUINO : Arduino Uno Technical Specifications, Documentation officielle Arduino, 2024.
[23] TEXAS INSTRUMENTS : Battery Management Systems Design Guide, Texas Instruments Application Report, 2021.
[24] VICTRON ENERGY : Battery Management and Solar Charge Controller Manual, Victron Energy, 2023.
[25] DATASHEET : INA219 Current Sensor Module Technical Datasheet, Texas Instruments.
[26] DATASHEET : LM35 Precision Temperature Sensor Datasheet, Texas Instruments.
[27] DATASHEET : Lithium-Ion Battery Protection Circuit Modules, Battery University Documentation.
V. WEBOGRAPHIE
[28] Arduino Official Website
[29] Victron Energy Official Website
[30] International Renewable Energy Agency (IRENA)
[31] IEEE Official Website
[32] Battery University
[33] Texas Instruments Official Website
Directeur & Encadreur
Directeur: BARAKA Olivier MUSHAGEEncadreur: MUMBERE GLOIRE MWEDERWA
Status
Décision ou observation:Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON