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11 messages.   1 2 - Un BMS, ça n'équilibre pas... [29887]
Papat2
17-11-2021 à 11h06
Un titre un peu provocateur pour ouvrir un sujet qui me semble important tant je constate des disparités et souvent des incompréhensions dans la manière de bien utiliser un BMS et surtout un SmartBMS qui permet une multitude de réglages.

Parmi tous les paramétres proposés sur les SmartBMS, il en est 1 qui est particulièrement important: La fameuse tension de début "d'équilibrage"...

La modification d'un premier message n'étant pas recommandée, la suite dans les prochains messages.

Anonyme, 272 msg, (FR-06).
 Citer Alerter [720359]
Papat2
17-11-2021 à 11h28
1er Point: Pourquoi un BMS n'équilibre pas vraiment?

Dans l'inconscient collectif, "équilibrer" consiste à transvaser l'excès de charges d'une cellule dans une autre cellule moins chargée. Et bien, sachez qu'aucun de nos BMS ne fait jamais cela en raison de la complexité et du coût que représenterait la mise en place d'une telle fonction.

Pour éventuellement parvenir à un équilibrage, tous nos BMS font la même chose: ils déchargent la ou les cellules les plus hautes sur des résistances fixes jusqu'à ce que:
- soit la fonction soit interrompue (arrêt de la charge par exemple)
- soit la tension de la cellule est redescendue à la valeur réglée au paramètre "tension de début d'équilibrage"

Cette décharge se fait sous très faible courant, de l'ordre de ~50mA. Mais comme les résistances de décharge ont une tolérance de fabrication, le courant de décharge n'est pas strictement le même pour toutes les cellules.

Donc pour faire simple, un BMS n'équilibre pas, il ne fait que décharger lentement toutes les cellules dont la tension est supérieure à la valeur "d'équilibrage" réglée.


2ème Point: Comment régler ce fameux paramètre de tension de début d'équilibrage?

Pour bien visualiser ce qu'il se passe à la charge, je vais prendre un (mauvais) exemple avec une tension de début d'équilibrage réglée bien plus bas que la tension de fin de charge, par exemple 3,90V pour 4,10V en fin de charge, avec un chargeur 2A.

Phase1:
Tant que toutes les cellules sont en dessous de 3,90V, elles sont traversées par rigoureusement le même courant: le courant de charge venant du chargeur. La charge se fait donc à courant identique dans chacune des cellules.

Phase2:
Certaines cellules se retrouvent au dessus de 3,90V et les autres sont encore en dessous.
Dans cette phase, le BMS commence à décharger sur les petites résistances les cellules situées au dessus de 3,90V.
On se retrouve donc avec les cellules basses qui se chargent sous 2A et les cellules hautes sous 2-0,05=1,95A.

Dans cette phase intermédiaire, l'action du BMS a bien tendance à "équilibrer" le pack en chargeant légèrement moins vite les cellules les plus hautes.
En revanche, il faut bien imaginer que cette phase intermédiaire sera assez brève si le pack est peu déséquilibré car la tension des cellules monte assez vite sous 2A ou 1,95A.

Phase3:
Toutes les cellules sont au dessus de 3,90V.
Dans cette phase, on se retrouve dans la situation de non-sens suivante:
- le chargeur débite son courant maxi 2A pour charger les cellules
- le BMS décharge la totalité des cellules sous ~50mA...

On se retrouve donc dans une situation qui ralentit la charge, fait chauffer le BMS, mais ne génère aucun équilibrage!! C'est même pire que ça... comme toutes les résistances de décharge ne sont pas identiques, les cellules ne sont pas toutes chargées sous le même courant, ce qui à la longue provoque un déséquilibre du pack!

En conséquence, il est important de mettre une valeur de tension de début d'équilibrage très proche de la tension de fin de charge pour éviter ce phénomène. Perso, je règle même cette tension légèrement au dessus pour que cette décharge ne se fasse que sur les cellules trop hautes à la fin.

Mes 2 packs 13s-8p sont chargés ainsi avec les valeurs suivantes:
- tension de charge 4,11V
- tension de début d'équilibrage 4,12V
- charge sous 5A

Après 3ans 1/2, 150 cycles et 24.000km, ces 2 packs sont systématiquement érquilibrés à 2-3mV en fin de charge et l'équilibrage ne se déclenche en fait jamais. Il se déclenchait un peu au début pour rattraper les petits écarts initiaux, puis plus jamais.

Anonyme, 272 msg, (FR-06).
 Citer Alerter [720360]
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17-11-2021 à 11h28
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Peter
17-11-2021 à 11h54
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Merci Papat c'est pour des explications comme celle-ci que je regrettais ton absence du forum.
J'ai réussi à comprendre en partie cela par moi même grâce à l'observation du fonctionnement de mon smartbms et maintenant les choses sont plus claire grâce à ton explication.
Ma batterie s'équilibre au repos en déchargeant les cellules les plus chargées dans les petits résistances. Cela a pris 1 semaine sur ma batterie 20s 60Ah quand certaines cellules avaient 0,2v d'écart avec les autres.
J'ai aussi voulu accélérer la vitesse d'équilibrage entre les cellules les moins chargées et les plus chargées en faisant fonctionner la fin de charge par intermittence.
Charge à 5A avec enclenchement à 3,977v et coupure à 4v puis décharge lorsque le.chargeur est au repos de 4v à 3,977v.
De cette façon les cellules en dessous de 3,977v chargeaient avec l'intensité maxi pour rattraper plus vite la tension d'équilibrage de 3,977v. Une fois cette tension atteinte sur toute les cellules, en laissant la batterie au repos hors charge toutes les cellules vont se dechrger à 3,977v.

La fonction balance charge des smartbms LLT doit être désactivée et la fonction balance static activée afin d'équilibrer au repos uniquement, ce qui est beaucoup plus logique comme tu l'as expliqué.

Peter, 10504 msg, 43 ans. (FR-77). [mon blog]
 Citer Alerter [720362]

Message modifié le 2021-11-17 22:11:59 par Peter.
Papat2
17-11-2021 à 12h15
Merci Peter.
Sur mes BMS, j'ai même totalement désactivé les fonctions d'équilibrage statique ou pendant la décharge car c'est inutile quand le seul réglage correct de la tension de début d'équilibrage pendant la charge fait le job.
Le pack 21s-6p du Fatbike est également chargé comme cela, avec un équilibrage qui ne se déclenche jamais nonplus après les premiers cycles et le pack est toujours équilibré à 6-7mV à chaque charge.

Anonyme, 272 msg, (FR-06).
 Citer Alerter [720363]
Peter
17-11-2021 à 12h39
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Il y a une différence de fonctionnement entre les smartbms LLT et Antbms, j'ai l'impression que ce dernier est capable de désactiver totalement la fonction d'équilibrage lorsqu'il est au repos. J'ai aussi remarqué que lorsque l'équilibrage à la charge se fait, les cellules les plus hautes ne continuent pas de charger. Peut-être est-ce dû à des résistances plus puissantes que sur les LLT ?
Ma batterie 20s charge à 5A, les 20 cellules reçoivent donc 250mA chacune. Comme les résistances de décharge font 200mA, les cellules les plus hautes ne reçoivent que 5mA quand les autres en reçoivent 250.
Les LLT c'est 50mA (du moins pour mes petits smart 30A.) Donc avec un chargeur 2A mes batteries 10s reçoivent encore 150mA par cellules lors de l'équilibrage.

Papat2 a écrit :
Donc pour faire simple, un BMS n'équilibre pas, il ne fait que décharger lentement toutes les cellules dont la tension est supérieure à la valeur "d'équilibrage" réglée.


Le Antbms m'a permis de mieux comprendre ce que tu écris ici, j'ai ensuite appliqué la méthode de réglage sur le LLT mais sans comprendre tous les tenants et les aboutissants.
Je ne pensais pas que seule la consigne d'équilibrage suffisait, même en désactivant l'équilibrage statique.
Du coup le fait de désactiver la fonction devrait aussi soulager le bms une fois que l'équilibrage est bon.
Il est vrai que mes 2 batteries équipées du Antbms restent équilibrées malgré les utilisations même intensives des batteries.

Peter, 10504 msg, 43 ans. (FR-77). [mon blog]
 Citer Alerter [720365]

Message modifié le 2021-11-17 16:02:24 par Peter.
Papat2
17-11-2021 à 17h12
La qualité de production des cellules modernes et originales (pas les copies ou autres cellules sorties de la corbeille à rebuts...) est telle qu'après le premier équilibrage initial, elles restent parfaitement stables et homogènes pendant des mois, ne nécessitant strictement aucune correction pendant des dizaines de cycles.

C'est ce que j'observe sur mes 3 derniers packs 18650 et 21700 avec 1 à 3ans 1/2 de recul. C'était déjà le cas avec les Lipos Zippy que j'ai utilisées pendant 6-7 ans.

Anonyme, 272 msg, (FR-06).
 Citer Alerter [720373]
Peter
17-11-2021 à 21h21
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Mes cellules LG chem, bien qu'elles soient d'âge différents, les 8 packs 10s datant de 2014 à 2017, restent parfaitement équilibrés.
Je pense que la qualité de ces cellules mais aussi le fait qu'elles sont sous exploitées permet de les conserver en bon état.
En revanche j'ai longtemps galéré avec quelques cellules, aux extrémités des packs mis en série, car la liaison que j'utilisais entre les packs, était sous dimensionnée.
Cela provoquait un décalage de tension allant jusqu'à 0,2v, que je n'arrivais jamais à rattraper.
Une fois ce problème identifié et un rééquilibrage de l'ensemble des 20s plus aucun problème.
Finalement les connectiques et les liaisons entre packs ont largement autant d'importance que la qualité des cellules en elles mêmes.

Peter, 10504 msg, 43 ans. (FR-77). [mon blog]
 Citer Alerter [720387]
Papat2
18-11-2021 à 09h48
Un autre point que je voulais mentionner, c'est qu'il ne faut pas utiliser la fonction d'équilibrage pendant la décharge. Cette fonction est une absurdité qui consiste encore une fois à décharger les cellules les plus hautes via les résistances du BMS.
Non seulement, ça fait chauffer le BMS et ça gaspille l'énergie de la batterie mais en plus ça donnera autant de boulot de rééquilibrage en plus au même BMS à la recharge pour compenser les conneries qu'il aura faites à la décharge!...

Anonyme, 272 msg, (FR-06).
 Citer Alerter [720393]
Peter
18-11-2021 à 10h07
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Autre chose que je demande sur les bms, c'est lors des freinages à récupération d'énergie.
Sur mon bms j'ai réglé la tension max à 84v pour ne pas dépasser les 4,2v par cellules. Lors des freinages si la batterie est chargée à 82v il n'est pas rare que la tension monte à 84v et provoque la coupure du bms ou du contrôleur que j'ai réglé à 84v maxi aussi.
Mais une fois déchargée à 78v par exemple, lors d'un freinage appuyé, l'intensité de charge est très importante bien que ponctuelle. Comment le bms emmagasine cette intensité, elle peut largement dépasser son intensité de charge maxi ?
Le contrôleur dissipe une partie de cette intensité ?

Peter, 10504 msg, 43 ans. (FR-77). [mon blog]
 Citer Alerter [720395]

Message modifié le 2021-11-18 10:10:17 par Peter.
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Papat2
20-11-2021 à 09h17
Non, cette puissance est intégralement envoyée dans la batterie (au rendement près).
C'est pour cela que sa tension peut remonter très haut sur des pics et provoquer les coupures.
Ni le BMS, ni le contrôleur n'ont la capacité d'emmagasiner ou dissiper une telle énergie.

Comme ce sont des pics très brefs, cela n'endommage pas la batterie. Il y a même des études qui montrent le contraire: les pics de courant charge/décharge ont tendance à dissoudre les dendrites qui tuent les batteries lithium! Ça contribuerait à les faire durer plus longtemps.

En revanche, il serait peut-être préférable de baisser un peu la tension maxi pour limiter les coupures. Par exemple charger à 4,05V maxi au lieu de 4,10V pour avoir 0,15V de marge par rapport à la coupure. Ça fait perdre ~3 à 4% de capacité de batterie.

Anonyme, 272 msg, (FR-06).
 Citer Alerter [720416]

Message modifié le 2021-11-20 09:32:51 par Papat2.
11 messages.   1 2 - Un BMS, ça n'équilibre pas.... [29887]
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