remplacement batterie Nimh par LiIon sur AM220/30AC: choix de la capacité et du courant de charge

[chercheur]

Je pense plutôt que Razmoket fait usage d'un transistor [b]et [/b]d'une diode zener.
J'imagine que nous aurons bientôt l'occasion de voir quelques photos ou schémas de sa proposition.

[Razmoket]

Transistor + diode zener, bien sur. 2 composants distincts.
Je n'ai pas encore changé le paramètre Vmin, comme je l'ai dit, j'attends la fin de la saison de tonte pour tester sur la machine. Actuellement, j'ai procédé aux tests "sur table" de charge des accus, et au design de la solution. Cela dit, je ne suis pas convaincu qu'il faille changer le vmin. De mémoire, il est à 16.5V, ce qui correspond à 3.3V par élément, ce qui n'est pas mal pour débuter. Par contre le paramètre de la capacité de l'accu devra impérativement être changé. Quand au t-max ???? Je ne sais pas ce que c'est. Si c'est le "Charging Time", ça n'a pas d'intérêt vu que la charge n'est plus gérée par la carte mère.
Le changement de paramètres fonctionne sur une AC230 (attesté sur ce forum) mais je ne l'ai jamais fait. Je suis aussi en V2.80.
Les schémas et les photos viendront après les tests.

[JPMalef]

Le Vmin est à 18 Volts par défaut.

Il vaut mieux le diminuer pour bénéficier d'une meilleure exploitation de la capacité des batteries.

[LOUISXIV]

@ Razmoket: Transistor + diode zener: Je me souviens maintenant d'avoir bricolé (il y a plus que 40 ans) une source de tension 6 V DC à partir d'un transformateur 9V en utilisant ces 2 éléments. Un collègue m'aidait à dimensioner les composants. Tu dois te servir de ce principe?

Comme tu as bien trouvé, t_max = max. charging time.

Peux-tu nous communiquer le lien dans le forum ou le fonctionnement du changement des paramètres est confirmé pour les 230? Merci!

LOUISXIV

[Razmoket]

Merci JP Malef, ma mémoire me joue des tours. 18V, faudra adapter vers 16.5 probablement...on verra aux tests.
Notre ami Chercheur, qui intervient sur ce fil, a une 230 en 2.80 et semble utiliser les softs de PDC. Je l'invite à nous faire part de son expérience.

Pour le contrôle de la tension et du courant des accus: c'est le BMS qui le fait. C'est son job, il est fait pour ça et le fait avec précision. J'ai déjà testé cette partie, ça fonctionne très bien, et le contrôle se fait sur chaque cellule individuellement. J'ai bien plus confiance dans un chip dédié à cet usage, que dans un contrôle global sur le convertisseur DC DC, qui risque d'avoir une dérive thermique importante (ou pas, en fonction de l'humeur et l'appât du gain du fabriquant chinois). PDC n'est sans doute pas d'accord avec moi là dessus, mais c'est bien là l'intérêt, d'essayer différentes solutions techniques.

[chercheur]

Avec plaisir :-)
Mais je n'ai pas grand chose à ajouter. En effet j'utilise le soft de pdc et j'ai bel et bien diminué la tension minimale à 16,5v.

La capacité sera sans effet.

[img http://img15.hostingpics.net/pics/881812batterycontrol.jpg/IMG]

[poildecarotte]

[quote le 28/10/2016 à 17:51:41, Razmoket a dit :] J'ai bien plus confiance dans un chip dédié à cet usage, que dans un contrôle global sur le convertisseur DC DC, qui risque d'avoir une dérive thermique importante (ou pas, en fonction de l'humeur et l'appât du gain du fabriquant chinois). PDC n'est sans doute pas d'accord avec moi là dessus, mais c'est bien là l'intérêt, d'essayer différentes solutions techniques.
[/quote]
heu....pourquoi ne serais-je pas d'accord avec la dérive thermique du convertisseur DC DC ?
Au contraire, chez moi ce convertisseur je le met à la cave, sous terre, température quasi constante durant l'année, justement parce que je sais qu'il peut se mettre à chauffer, et vous avez bien confirmé mes craintes en installant la bestiole à l'extérieur du boitier du robot.
Dans les solutions que j'avais proposées, le convertisseur DC DC n'a pas besoin d'avoir une précision importante, il doit surtout servir de limiteur de courant. En revanche dans la seconde option, avec [i]USB doctor[/i], celui-ci se doit de mesurer la tension avec précision à 0,1V près. Donc là effectivement il faudrait faire quelques tests de précision à haute température pour vérifier qu'il n'y a pas de dérive trop importante, c'est une bonne remarque, d'autant plus que ces bidules sont vendus en masse sous diverses formes provenant de différents fabricants, donc pas sûr que chaque "usb doctor" se vaille.
C'est encore plus vrai pour les BMS dont certains ne sont que des résistances et des composants de commutation (pas de logiciel). L'usb doctor a au moins un microcontroleur et un capteur de température donc en principe il a ce qu'il faut pour faire une compensation en température...le fait-il? A voir...

[Razmoket]

Ah, sorry, j'avais mal compris. Autant pour moi.

J'utilise un BMS basé sur ce chip: http://www.byd.com/energy/download/IC/multisection/BM3451Series.pdf On trouve facilement une carte montée, copie scrupuleuse du schéma d'application de la datasheet, pour une 12aine d'€ en recherchant BMS 5s 16A chez nos amis chinois.
Sur table ça marche du tonnerre. On verra s'il tient la route à l'usage.

[LOUISXIV]

@ chercheur: Merci pour communiquer tes expériences positives avec le logiciel de PDC. Je dois donc commencer de m'occuper à réaliser le câble de connection seriel. As-tu aussi essayé d'accéder directement par le menu Outils utilisant les chiffres d'adresse? (Comme recommandé au forum allemand)

@Razmoket: J'ai essayé de comprendre le Datasheet des BM3451Series de BYD, mais c'est dur! Toutes ces valeurs et leurs fonctions! Quel est donc la différence au BMS proposé de PDS? Est-ce juste le V_balance de 4.05V comparé au 4.20V? Dans le datasheet existent 3 modèles avec V_balance différente (4.12V, 4.05V, 3.59V), mais 3 offres que j'ai regardées sont tous avec 4.05V.

LOUISXIV

[chercheur]

Heeuuu non, je ne connais pas cette manipulation par le menu outils.

[JPMalef]

LOUISIV se réfère au mode "Développement", super ultra confidentiel, évidemment non documenté, qui permet de changer certains paramètres.
J'ai eu connaissance de ce "truc", mais je ne comprends rien à l'allemand _o_.

Par ce chemin, il est possible de changer certains paramètres de configuration, impossible de faire par le menu "outil".

INUTIL DE PRECISER LE DANGER DE DÉTRUIRE SA CARTE MÈRE _o_.

[Razmoket]

@Louis14: J'ignore quel BMS utilise PDC. Les cartes chinoises que j'utilise sont montées avec le BM3451SMDC-T28A, qui balance à 4.05V et détecte la surcharge à 4.225V.
Le truc, c'est d'arrêter la charge anticipativement, et de ne laisser la charge se terminer que lorsque l'horaire de tonte force la machine à rester dans sa base...ce qui n'arrive que 4 fois / semaine chez moi. C'est bien suffisant pour assurer la balance des accus et c'est tout bénéfice pour la longévité de ceux-ci: la majorité des charges est incomplète, donc n'atteint pas la tension maximum. C'est aussi indispensable pour assurer une durée de charge pas trop longue, car on évite la phase de balance et de charge à tension constante, qui est longue mais n'apporte que 20% de la charge totale. On charge donc presque toujours à courant constant (0.6C dans mon cas, ce qui est conservateur par rapport à la datasheet qui limite à 0.7C pour mes 18650B Panasonic).

[poildecarotte]

@Razmoket: j'ai opté pour un BMS avec capteur de température à fixer sur les accus. En cas de forte température (été) il arrête la charge. Il coupe et détecte la surcharge à 4.325, c'est la tension classique de coupure qui est par exemple également appliquée dans les accus de pc portable. Donc le vôtre à 4.225V ne va pas aussi loin, c'est mieux, ceci dit il me semble qu'il n'a pas de protection de température, me trompe-je?
Il faut faire des choix en fonction de son installation: chez vous avec 50 ares...le robot a du boulot et je conçois que la batterie ne sera pas souvent remplie. Chez moi avec 2 ares....il fait dodo souvent. D'où la discussion supplémentaire maintenant avec la solution USB doctor pour limiter la charge.
Ceci dit, il faut également y aller pas à pas et ce problème ne surcharge doit être relativisé: mon robot a fait toute sa saison avec ce BMS, les accus n'en sont pas mort pour autant, au contraire, ils ont même gagné en capacité! C'est sur le long terme (plusieures années) que se pose le problème de la longévité des accus lié à la surcharge. Ensuite n'oublions pas non plus que c'est la conjonction de la tension élevée PLUS de la température élevée des accus qui les tue: donc protéger son robot du soleil lorsqu'il est dans sa base est une mesure bien plus importante que de se soucier des 0,1V de différence des accus en fin de charge.
Il y a un autre paramètre qui influe sur la tension de stocage: le "overcharge release voltage". C'est le moment où le BMS reprend la charge. Le vôtre est à 4.125, le mien à 4.075: donc dans mon cas le BMS attend un peu plus longtemps avant de recommencer la charge.
Evidemment le nec plus ultra serait de pouvoir modifier ces paramètres directement sur le BMS, par liaison série par exemple, mais à ma connaissance ça n'existe pas en low cost.

Maintenant une question par rapport à votre solution d'utiliser la programmation: supposons que votre batterie ait besoin de 4 heures pour se charger.
Vous mettez le robot vide dans la base à midi(ou il rentre du boulot le ventre vide à midi), vous programmez la sortie du robot à 15h (moment où la batterie n'est pas totalement chargée).
Que va-t-il se passer selon vous à 15h ?

[LOUISXIV]

Merci pour toutes ces explications concernant le BMS. Je commence à comprendre ces valeurs et leur signification , surtout leur rôle dans le processus de la charge. Donc, après finition de la charge, la tension sera réglé entre les valeurs de la "overcharge protection voltage" et de la "overcharge release voltage" , et non pas à la "balance detection voltage". Je résume quelques valeurs:

Modèle Balance V Overch.prot. V Overch.rel.V
BMS-5S12LiWH604 (PDC) 4.2 4.325 4.075
BM3451VJDC-T28A (BYD) 4.12 4.30 4.20
BM3451SMDC-T28A (BYD,Razmoket) 4.05 4.225 4.125
BM3451HEDC-T28A (BYD) 3.59 3.85 3.75

La tension maximale du BMS choisi par Razmoket est donc seulement 0.10 V plus basse que la tension du BMS proposé par PDC (4.225V contre 4.325V). Mais toujours bien plus haut que le but original de 4.0-4.1 V pour obtenir une charge maximale de ~80 %. Ca peut donc convenir pour Razmoket qui ne laisse pas terminer la charge à cause de sa grande surface à faucher. Mais ce n'est pas parfait pour ceux qui font travailler leur robot seulement pour une fraction de sa puissance faucheur. Il me semble que pour ce cas il serait quand-même plus prudent d'opter pour une solution comme proposée pas PDC, c'est à dire de régler aussi la tension limite du bloc complet de la batterie, les fameux 20-21V. Je vois que je me suis rapproché à l'argumentation de PDC, pardon.

@JPMalef: Oui, ça ne fonctionne pas directement par le menu "outils", il faut encore appuyer d'autres touches simulanément. PDC voit également un grand risque de détruire la carte-mère, mais le changement direct par nombre d'adresse éviterait de bricoler ce câble sériel spécial, qui apporte le risque de joindre des faux contacts. Du reste: où se trouve cette prise au robot?

LOUISXIV

[poildecarotte]

oui le cas de Razmoket est particulier car il fait tondre son robot pratiquement en permanence vu sa grande surface de tonte.
Il y a dans ce cas précis une solution archi simple pour limiter la charge (autant qu'on veut, même à 50% si ça nous chante) et ne nécéssitant aucun composant hardware supplémentaire par rapport au BMS.
Mais avant de l'évoquer, voyons déjà la réponse à ma question précédente car justement la solution repose là dessus.

[Razmoket]

Hello
Merci pour toutes ces réactions, c'est la confrontation (amicale) des idées qui fait avancer les choses.
Quelques infos supplémentaires en vrac, réponses à différentes questions ou remarques:
- Mon BMS intègre un check de température, qui peut être modulé (suivant la valeur d'une résistance) pour adapter les valeurs critiques de température. Le capteur (une ctn) n'est pas fourni mais ça se trouve partout. Je l'ai montée sur mon pack, avec les valeurs limites : 55°C en charge, 75°C en décharge. On verra à l'usage si on peut descendre plus bas.

- Comment fonctionne le BMS balancé: La charge se poursuit jusqu'à ce qu'au moins une cell atteigne la valeur 4.05V. A ce moment, la cellule est shuntée par une résistance qui va "ralentir" sa charge. Si toutes les cellules se trouvent en état shunté (ce qui finit par arriver tôt ou tard) tous les shunts sont déconnectés pour finir la charge. Si une seule des cellules atteint la valeur "overcharge", soit 4.225, la charge s'interrompt, et la cellule est shuntée. Cette cellule va donc se décharger, jusqu'à atteindre la valeur de "release", soit 4.125. A ce moment, la charge reprend, le shunt est déconnecté, et on continue jusqu'à ce que toutes les cellules aient au moins atteint 4.125V et qu'une au moins atteint 4.225V. A ce moment la charge est finie. Pour reprendre, il faudrait que toutes les cellules descendent sous 4.125, ce qui prend longtemps. Pour indication, mon pack a été chargé il y 2 mois lors de mes tests initiaux, et n'a plus été sollicité depuis. Les éléments ont encore entre 4.012V et 4.016V après 2 mois de repos!

- @PDC: Dans l'exemple cité, ma tondeuse devrait repartir à 15h car vu de l'automower, le temps de charge maximal est atteint.

- Une idée: pourquoi pas mettre un ATTINY85 (un microcontrôleur Atmel à 2 €, 8 pattes) qui dialogue avec la carte mere via le port série, lui laisse faire les mesures de tension, et lui dit que la charge est finie lorsque la valeur fatidique est atteinte. Cet attiny peut intégrer un algorithme , qui va décider de faire une charge longue (avec balance) toutes les x charges, et interrompre les charges dans les autres cas. Car l'attiny peut aussi tromper le bms via le capteur de température (envoyer une consigne overtemperature) ou couper la charge via un mosfet. Ca ne remplace pas le BMS, ça l'épaule. En fait, j'avais initialement prévu de faire comme cela, puis finalement j'ai choisi une solution plus simple, mais qui a l'inconvénient d'être moins universelle.

[poildecarotte]

[quote le 29/10/2016 à 16:34:19, Razmoket a dit :]
@PDC: Dans l'exemple cité, ma tondeuse devrait repartir à 15h car vu de l'automower, le temps de charge maximal est atteint.
[/quote]
alors avec un robot standard, justement non, le robot reste gentiment dans la base car le temps de charge maximal (timer interne à la carte mère est de 5 heures et non de 3.
Par conséquent il faudra modifier ce timer pour le réduire.
D'où maintenant la solution facile pour limiter la charge dans votre cas particulier: on descend le timer de telle sorte que le temps de charge ne permette qu'une charge moitié, 3/4...

[LOUISXIV]

Comment, je ne comprends pas. J'ai pourtant appris que le default pour t_max (temps de charge max) est 209 min?

LOUISXIV

N.B: est-ce que je vois correctement les choses, qu'avec la transformation du robot aux piles lithium la capacité de la batterie ne peu plus être suivie par le logiciel du robot?

[poildecarotte]

merci bien pour la rectification LOUISXIV, oui c'est bien 209 minutes, je ne sais pas pourquoi j'avais 309 en tête, mais ça ne change rien au raisonnement: à 15 heures le robot reste dans la base car il n'a passé que 3 heures de charge et non 3,48, bref il faut modifier le timer pour le réduire si on veut qu'il parte à cette heure et ce système on peut le pousser pour justement réduire encore plus le timer et ainsi diminuer la charge maximale de l'accu et ainsi augmenter sa longévité.

[Razmoket]

Le timer doit etre modifié à la valeur 90 (1h30, effectivement. J'avais initialement imaginé de mettre un attiny pour shunter le capteur de température de la carte mere de l'automower, mais le timer intégré est une solution plus élégante.