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Amélioration d'un BMS (du commerce)

J'ai toujours mon BMS home made, hein pour ma batterie principale.

Avant de me lancer dans la construction d'un deuxième BMS...j'ai regardé ce que l'on peut tirer d'un BMS chinois. Je vous fais partager mes résultats.

Il ressemble à ça et équipe certaines batteries assemblées en France.


Les données de la version que j'ai utilisée: (Avec mes propres commentaires)
Constant Curent Rating: 30A (il ne coupe pas sur mon VAE lors des pointes à 27A enregistrées au CycleAnalyst)
Protection Curent Rating: 50-80 A (non testé)
Balance Curent: 75 mA (ça à l'air a peu près ça)
Balance Voltage: 3.7 V (Tolérance à tester)
Max Charge Curent: 15 A (à 2,5 A, ça chauffe déjà méchamment, pour plus il faut modifier)
HVC: 3.9 V (Hum 4V, ça ne lui fait pas peur ) pour moi ça marche pas.
LVC: 2.0 V (c'est ce que j'ai mesuré et c'est assez bas)
C'est ok, si ça coupe en utilisation du VAE.
C'est mauvais si ça coupe par oubli du contact. A mon avis, on a peu de temps pour réagir (24H) par une recharge pour ne pas flinguer la batterie. A part installer une protection supplémentaire sur la tension globale du pack, c'est difficile de remédier à ce gros défaut.
J'avais quelque peu détaillé un module de coupure du genre ici pour une batterie ne comportant pas de BMS.
Conclusion, Il faut éviter de laisser ce BMS couper la charge et la décharge.

Le résultat de la première recharge avec une batterie juste assemblée et pas du tout équilibrée...
Ce n'est pas terrible. J'avais livré mes commentaires Réassemblage de packs Dewalt A123 et BMS 'sur mesure'.
"Ca équilibre rien du tout, peut-être qu'avec un pack super équilibré il arrive à s'en sortir honorablement mais là le résultat est nul, à la fin de la première recharge. J'ai des tensions qui vont de 3,4V à 3,9V ou 4,0 V ! Quand il coupe la charge.

Ça chauffe un max...J'ai chargé à 2,5A et ils osent annoncer qu'il encaisse 15 A en charge !
A mon avis il fume bien avant ou alors il change de mode"
Comment essayer de palier les plus gros défauts du BMS Chinois ?
Ça ne fera pas un BMS home made mais, on peut essayer de s'en approcher.

La première modification à consisté à identifier les transistors de charge pour résoudre le problème de chauffe.


Les deux transistors de coupures sont des NPN alors, avec 2,5A on a déjà quelques watts de pertes. Ce n'est pas la peine d'essayer de lui faire avaler 15A ou plus. Avec un chargeur qui sort environ 1 KW, ça m'ennuie d'être systématiquement bridé à 20% de sa capacité.

La commande des transistors sur le BMS sort 12V à vide, le brochage compatible avec des mosfets. Alors, deux mosfets (des 75NF75 récupérés d'un contrôleur upgradé) ont pris la place des NPN. Il supporte maintenant 15 A de charge sans chauffer.

Le deuxième problème consiste à équilibrer la batterie et éviter des tensions de l'ordre de 4V en fin de charge avant qu'il ne décide de couper ! 4V, ce n'est pas bon du tout...pour du Lifepo4.

Une première solution est de calibrer le chargeur en tension maxi à 3,7-3,75V par cellule pour qu'il puisse équilibrer. Mais on observe quand même des tensions de 3,9V à 4V s'il a un déséquilibre à rattraper et un phénomène probable de pompage qui risque d'apparaitre très préjudiciable aux éléments.

Une deuxième solution semble plus souhaitable. Il semble capable de maintenir 3,6-3,7V aux éléments si on ne lui envoi pas une intensité supérieure à sa capacité d'équilibrage 75 mA.
J'ai réalisé une petite carte qui s'intercale entre le chargeur et le BMS pour basculer en mode équilibrage quand la batterie est presque pleine.
Concrètement, cela va charger jusqu'à une tension globale comprise entre 3,5-3,6V* par élément (soit 56V-57,6V pour une 16S) et passer en charge limiter inférieur à 75 mA pour laisser au BMS le temps de travailler et d'équilibrer. Sur une batterie préalablement équilibrée, et en laissant équilibrer à chaque recharge. On ne devrait pas observer de tension supérieure à 3,7xV avant le basculement pendant toute la phase de recharge.

Voilà le schéma de la première carte.
Schéma à coller


.

La carte prend en référence la tension de sortie du chargeur. Et dispose d'un bouton poussoir d'armement pour démarrer la charge.

Photos de la carte

Elle fonctionne, Voici les résultats obtenus.

J'ai testé de 2,5A jusqu'à 15A.
Elle bascule en mode charge d'équilibrage lorsque la tension atteint 56,5V (réglable)
La limitation de courant après basculement en mode équilibrage est de 50 mA.

Sous faible puissance de charge (2,5A) et forte charge ça marche pas mal. Le seul petit problème est une coupure un peu trop sous forte intensité de charge (>2,5A) qui va nécessitera un long (très long) équilibrage.
En réglant sur 2,5A.
A la coupure de pleine charge (56,5V au chargeur et 56V à la batterie
Une mesure des tensions sur chaque cellule juste avant le basculement me donne de 3,47V à 3,58V
Une minute après le basculement, la tension à chuté en moyenne de 0,07V.
J'ai laissé le chargeur en mode toute la nuit (L'équilibrage est très long) en étant réglé sur 60,8V. Ce qui assure une tension maxi de 3,8V par cellule et devrait permettre au BMS de travailler.
Au contrôle de la tension de chaque cellule le lendemain matin: Toutes les tensions de cellules vont de 3,67 à 3,69V (20 mV d'écart). Epatant ! C'est un poil trop élevé mais je ne m'attendais pas à une telle précision.

J'ai modifié cette carte en ajoutant une diode Schottky en sortie afin d'éviter l'étincelle au branchement du chargeur arrêté (chargement des condensateurs du chargeur 1Kw) et permettre la coupure du chargeur sur programmateur.

Pour résoudre le problème de coupure trop tôt sous forte intensité de charge, il y a deux possibilités:
1 - Augmenter automatiquement la tension de basculement en fonction de l'intensité de charge. C'est possible; mais je n'aime pas trop car la résistance interne du pack varie en fonction de la batterie et de la température.
2 - Instaurer une reprise de la charge à courant maxi sous un certain seuil de chute de tension. C'est un peu ce que fait mon autre BMS tans que la première cellule n'a pas atteint son seuil d'équilibrage.

J'ai prévus de réaliser la solution 2 et modifier le montage.
- pour prendre en référence la tension batterie au lieu de celle du chargeur.
- Intégrer une petite hystérésis dans le contrôle de tension pour limiter la fréquence du PWM induite en fin de charge sinon, ça va chauffer !

Le schéma n'est pas encore à jour et la nouvelle carte non réalisé.


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Créé le 18-01-2013 à 09h52.
Modifié le 18-01-2013 à 13h20.

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