Equilibreur - Des engins électriques à l`IUT GEII de Cuffies

1
INSTITUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE DE L’AISNE
DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE ET INFORMATIQUE INDUSTRIELLE
13, Avenue François Mitterrand, 02880 CUFFIES SOISSONS
: 03 23 76 40 10 : 03 23 76 40 15 [email protected]
Equilibreur,
6 elements 3.7V à
4.1V, 10 A
Chargeur universelle
2000W, 30A
20 elements li po fer 3.7V,
18 elements li po 4.1V
Karting double moteur, karting (67 CVmax).
Double variateur 90V, 300A,
26 elements li po fer 3.7V 90A.H

2
SOMMAIRE :
Page
1 introduction
3
3 à 6

3
1. Introduction
Dans un système, nous avons besoin de différentes tension donc les éléments de l’accumulateur seront
déchargés différemment.
Mais lors de la charge de l’accumulateur en série, dés qu’un élément atteint sa tension de seuil, le courant
diminue pour que cette tension ne soit jamais dépassée. Ce courant série atteint 0A, alors que d’autre
éléments aura une décharge plus profonde n’ont pas atteint la tension de seuil.
Un déséquilibre du taux de charge sera provoqué ce qui est préjudiciable, car l’autonomie dépendra de
l’élément le moins chargé. De plus, Chaque élément réagit légèrement différemment (du à leurs résistance
interne) ce qui provoque en charge des tensions différentes par éléments.
Nous avons des accumulateurs de 10 A.H 12 éléments, 20 A.H 18 éléments et 90 A.H 22 élément en lipo
et li po fer. Nous avons des chargeurs paramétrable j’jusqu’a 30 A de charge en série.
Pour rééquilibrer chaque élément, il faut un chargeur par élément ce qui couterait relativement cher, car
les éléments étant reliés entre eux, il faut des masses différentes et une régulation autonome. Mais il est
possible d’utiliser des chargeurs de 1/10 de la capacité énergétique car l’on n’est pas pressé par le temps
lors d’un rééquilibrage. En effet, il n’y a que 1 à 5 A.H de différence en générale.
Nous allons voir dans un premier temps comment réagit les batteries lipofer, avec un équilibrage de 0.5A.
Puis nous allons voir les 2 solutions pour rééquilibrer les batteries. Enfin, nous verrons la réalisation et la
modification et test de notre équilibreur
2. Etude de la charge et décharge de batteries li po fer 90 A.H
Depuis 2009, nous utilisons des batteries li-po et li-ion sur nos vélos électrique avec chargeur utilisant les
BMS. Nous avons appris plusieurs choses :
- Il ne faut pas décharger à 100% les batteries avec de petit courant de décharge sinon la batterie se met en
court circuit.
- La tension peut être utilisée pour déterminer la capacité énergétique de la batterie. Il y a très peu de
perte dans la batterie donc l’énergie de la charge est identique à l’énergie de la décharge.
- Certains éléments ne sont pas entièrement détruits, et ont la moitié de la capacité énergétique prévue.
Dans ce cas la résistance interne de l’élément a fortement augmenté est atteint très vite la tension de
seuil de l’élément.
- La résistance interne en décharge est bien plus grande que celle de la décharge. La chute de tension de
l’élément due à la résistance interne n’est pas négligeable.
- Sur les li-ion (qui ont une tension de seuil de 4.1V), on peut les charger à 4,2V sans dommage à 1C. Mais
l’énergie entre 4.1V et 4.2V est une perte. Par contre touts les éléments sont rechargés à 100%. De même
pour les li po fer qui ont une tension de seuil de 3.6V, on peut les charger j’jusqu’a 4.1V
Nous avons choisis 18 éléments des batteries de 90A.H Thundersky que nous avons séparé en 2 groupes
de 9 éléments. Notre chargeur paramétrable 25A l’accumulateur, puis dés qu’un élément atteint (3,6V
seuil) la charge est à tension constante. On peut voir sur la figure suivante que la régulation de courant est
bien autour de 25A.

4
1. Charge de 9 éléments à 25A
Des que la tension de seuil d’un
élément est atteint le courant
diminue pour que cette tension
ne soit jamais dépassée.
Etant donné qu’il y a toujours
des dissymétries de charge et de
capacité énergétique alors la
tension de chaque élément
diminue de façon différente.
Il n’y a que 8A.H de charge à
tension constante. Donc si on
arrête de charger des que l’on
atteint 3.6V les batteries seront
rechargées à 90 %
2. Tension des 9 éléments après la charge
Lors de l’arrêt de la charge, la
tension de chaque élément ne
reste pas constante à leurs
valeurs. Elle diminue pour
atteindre 3,35V.
Par conséquent, on ne peut pas
se fier à la tension pour savoir si
l’élément est bien chargé.
3. Charge lorsque l’accu est déjà à 100%
Après avoir chargé à 100%
l’accu puis une attente d’une
heure, on recharge la batterie à
25A.
Dans ce cas, la tension des
éléments atteint très rapidement
la tension de seuil est le courant
de charge décroit rapidement.
Si on charge avec équilibreur de
0.5A, chaque élément de l’accu
à 100 %, la régulation de courant
oscille, car la tension de
l’élément qui a atteint 3.6V a
Current 25A
Voltage
accu
Capacity energy en A.H
Voltage 9 cells
Voltage accu
Voltage 9 cells

5
4. Équilibrage lorsqu’un élément est déjà à 100%
tendance à diminuer à 3,4V.
Donc, le courant oscille de 1 à
4A en fonction de la diminution
de la tension de la figure 9.
On peut voir que la tension des
éléments des autres éléments
augmente très légèrement en
fonction de la capacité
énergétique.
Par conséquent il faut charger chaque élément de façon séparée et il faut arrêter la charge de l’élément qui
a atteint sa tension de seuil. Nous allons utiliser 9 alimentations à découpage flyback isolé de PC 220VAC
=> 5VDC/10A dont le prix est de 10 Euros à l’unité.
Mais quelle est la tension de seuil des batteries Thundersky ?
Car normalement les lipo fer ont une tension de Seuil de 3,6V et les différentes documentations
Thundersky indiquent toutes 4,2V.
Oscillation de courant
Diminution de la tension de l’élément