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

[chercheur]

J'espère bien que ça passe :-)
Pour moi le jeu sera différent : tonte intensive et soleil permanent seront au menu.

Tant pis pour la batterie éternelle. S'il faut remplacer des éléments, je remplacerai des éléments.

[ericde45]

hello

justement si on doit remplacer des élements, est ce possible d'ouvrir le robot en retirant le clavier, sans démonter toute la coque ?
( pour mes démontages précédents, j'ai suivi le tuto trouvé ici , sur le site : [url http://automower.free.fr/demontage/demontage.html] )

[Razmoket]

Bonjour à toutes et tous

Voici quelques nouvelles de mon projet de transformation de mon AM230. Pour mémoire, et pour ceux qui n'ont pas tout suivi depuis le début, je me suis inspiré des idées géniales de PDC, mais en poursuivant un but un peu différent: j'ai 2 robots AM230, chacun a sa partie de jardin à tondre, et un seul des deux a des accus défaillants. Je souhaitais donc conserver la base et le transfo d'origine inchangés, et embarquer dans l'AM l'électronique de redressement et charge des accus Li Ion. De cette manière, les 2 robots restent compatibles avec chaque base, ce qui est pratique en cas de panne d'une machine.
La batterie est composée de 10 éléments Panasonic de 3400mAH, provenant de chez nkon (de mémoire, +- 3.7€ pièce). Elle est montée sur 2 gaines pvc diametre 25 mm pour cables électriques, dans lequelles 2 rainures sont pratiquées à la disqueuse pour assurer tout à la fois un bon maintien des éléments, sans pression excessive. L'avantage est de conserver des dimensions quasi identiques à la batterie d'origine, et donc de pouvoir la monter à l'emplacement prévu pour celle ci, sans modification.
Une petite photo:
[URL=http://www.hostingpics.net/viewer.php?id=565707AM230LiIon.jpg][IMG]http://img11.hostingpics.net/pics/565707AM230LiIon.jpg[/IMG][/URL]

Les éléments sont soudés entre eux : nkon les vend équipés de lamelles spéciales pour cela, sachant que la soudure directe sur un élément Li Io n'est pas recommandée.
Le BMS est monté tout contre la batterie, avec juste un intercalaire en mousse.

Le boîtier embarqué m'a valu bien des déboires: initialement en plastique, avec les radiateurs déportés, il s'est avéré tout à la fois complexe à assembler, trop petit, et le déport des 2 composants à refroidir (double diode et régulateur) a été source d'instabilités du régulateur courant / tension. J'ai donc revu ma copie et installé un boîtier en alu, IP67, un peu plus grand, acheté chez Farnell. L'avantage est d'avoir une bonne convection de la chaleur, les composants "chauds" sont montés à l'intérieur contre la paroi du boîtier, et un dissipateur extérieur aide le boîtier à évacuer les calories. Une quinzaine de watts sont générés, en partie par l'alim et en partie par le pont redresseur.
[URL=http://www.hostingpics.net/viewer.php?id=814367AM230LiIon1.jpg][IMG]http://img11.hostingpics.net/pics/814367AM230LiIon1.jpg[/IMG][/URL]

Le boîtier est monté à l'arrière de l'AM, un câble 4 conducteurs va rechercher le courant alternatif (2 conducteurs) aux moustaches du robot, et les 2 autres conducteurs renvoient la tension redressée et régulée en courant et tension au BMS. Je limite le courant à 4A, pour éviter d'endommager les accus (charge max 0.7C, 2 accus en parallèle, C=3.4AH, donc charge max = 4.7 A).
Le boîtier monté sur l'AM, en charge:
[url=http://www.hostingpics.net/viewer.php?id=388853AM230LiIon2.jpg][img]http://img11.hostingpics.net/pics/388853AM230LiIon2.jpg[/img][/url]

Le schéma de principe se trouve sur ce fil, quelques pages plus haut. C'est différent de la solution de PDC (autre BMS, autre alim).

Les tests ont montré les valeurs suivantes:
- En manuel, la tondeuse tond plus de 2 H, et le courant mesuré est de 6.2AH, ce qui est conforme avec les valeurs attendues, pour une charge quasi-complète.
- La tondeuse est programmée pour charger pendant 1h30, ce qui est trop peu pour charger complètement les accus, mais maintient leur durée de vie (merci PDC)
- Elle rentre gentiment à la base dès lors que la tension descend sous 16.5V, en mode auto. Je n'ai pas encore mesuré la durée de tonte dans ce mode.

Bizarrement, alors que la batterie est branchée sur un seul connecteur (l'autre est vide), l'AM me donne une valeur de courant pour les 2 batteries (5400mAH et 800mAH). Je suppose qu'il doit y avoir un passage de courant d'un côté à l'autre (résistance) mais je n'ai pas investigué ce point.

[LOUISXIV]

Très intéressant! Surtout encore cette combine pour assembler la batterie. Je réfléchissais aussi le long cette ligne. Merci!

Mais je ne trouve pas encore le placement de tous les composants présents dans le schéma à la page 5 de ce topic du 02/11/2016 (pont de rectification, transistor et Z-diode pour limiter la tension d'entrée, Attiny).

Tu écris:
"Bizarrement, alors que la batterie est branchée sur un seul connecteur (l'autre est vide), l'AM me donne une valeur de courant pour les 2 batteries (5400mAH et 800mAH). Je suppose qu'il doit y avoir un passage de courant d'un côté à l'autre (résistance) mais je n'ai pas investigué ce point."
Tu veux dire: Valeur de capacité, pas de courant? Somme des deux capacités donc 6200 mAh. (Parce que l'AM230 en chargeant affiche juste la somme des deux courants: ~4A, à la fin il tombe à la moitié).

LOUISXIV

[poildecarotte]

(+)(+)

super l'astuce du sac à dos entièrement en alu, c'est osé mais certainement efficace et ça évite d'avoir recours à un ventilateur donc d'avoir à gèrer le problème de l'ouverture...assez épineux à cet endroit vu que l'herbe hachée en petit morceaux se balade dans le coin en saison sèche.
Il est bien vissé dans la coque en plastique je suppose pour garantir la stabilité?

[Razmoket]

Merci pour vos commentaires.
Alors, le petit jeu de piste pour retrouver les composants:
- Le pont de diode est au dessus du gros condensateur, on voit un reste de pâte thermique blanche à cet endroit. A refaire, j'aurais mis des diodes schottky pour limiter le dégagement de chaleur, mais c'est plus de travail pour les monter dans le boîtier (4 trous, 4 pads d'isolation).
- a gauche du pont de diodes on aperçoit un transistor vissé sur le boîtier, c'est le régulateur shunt. La résistance dissipatrice est le gros machin brunatre en dessous, la zener est soudée directement sur les pattes, en rouge.
- Les 2 résistances qui servent à signaler à l'AM qu'elle est branchée dans sa base sont, bien entendu, à l'intérieur de la coque de l'AM.
- J'ai finalement laissé tomber l'attiny, qui ne sert à rien vu que j'ai reprogrammé le temps de charge max de l'AM à 1h30, suite aux échanges sur ce forum.
Je n'ai pas vraiment cherché le point ou brancher la masse sur la carte mère de l'AM230, pour visualiser le courant de charge. Ca n'est pas indispensable et une erreur fatale est vite arrivée. Mais si quelqu'un le trouve, je suis preneur de l'info.
- Le boîtier alu est bien entendu solidement vissé sur la coque. Toutes les trous dans le boîtier alu sont taraudés , les vis sont scellées avec un produit d'étanchéité.
- La platine avec l'alim est tropicalisée avec un vernis spécial electronique.

Enfin, pour Louis 14: je ne parle pas du courant de charge (que je n'arrive pas à visualiser, cfr ma remarque ci-dessus) mais de la capacité mesurée par l'AM lors d'une tonte en manuel (menu outils, historique de fonctionnement, batterie).

[chercheur]

Superbe ! Jolie réalisation et j'admire votre volonté d'externaliser le tout !

De mon côté n'ayant pas encore eu le temps de développer ma solution de monitoring (T° et tension batteries) sur Arduino j'ai tout de même intégré un module WIFI de manière à pouvoir visualiser la température (et le reste) à distance.
Plus d'infos ici : [url http://automower-fans.les-forums.com/topic/4698/nouvelles-solutions-wlan-wifi/#last]

[LOUISXIV]

@Razmoket: Tu as donc un DC-DC-converter qui permet de régler Vmax et Imax. Comment sont ajustés:
a) Imax donc 4 A, et Vmax = ?
b) Peux-tu nous nous communiquer le lien Internet pour voir les specs?

Le grand condensateur de 700 uF n'est pas déssiné dans le schéma à la page 5. Est-il juste après le pont de rectification?

Merci de nous communiquer ces suppléments.

LOUISXIV

[Razmoket]

Le condo fait 4700uF et est juste après le pont de rectification. Il y a des condos sur l'alim Dc DC mais leur capacité est trop faible, d'ou ce condo de tête.
Imax=4A et Vmax= 20.5V (derrière la diode schottky)

Le BMS: https://www.aliexpress.com/snapshot/7929682603.html?spm=2114.13010608.0.0.RPO0Nm&orderId=77070786226419&productId=32701233309
L'alim:https://www.aliexpress.com/item/DC-CC-9A-280W-Step-Down-Buck-Converter-7-40V-To-1-2-35V-Power-module/32575700052.html?spm=2114.13010608.0.0.RPO0Nm

Attention: il faut modifier cette alim pour insérer une résistance de 2.2k dans le circuit d'alim du régulateur 7805. Sinon, au delà de 36V, couic. Ca se fait facilement en coupant une piste sur le pcb et en soudant une résistance cms. Le schema de l'alim se trouve ici: http://mysku.ru/blog/china-stores/38587.html#

[Mheller]

Est-il possible Razmoket pour un bricoleur normal, mais totalement ignare en électronique juste un fer à souder basique, de réaliser ton montage avec un tuto pas à pas que tu ferais?
Je n'ai pas osé me lancer dans la solution de PdC n'y connaissant rien en volt, intensité diode résistance ou autre condensateur...

[LOUISXIV]

Bonjour Razmoket. Merci pour ces suppléments. Réalisant tout ton know-how investi dans ton projet, je commence aussi à me demander avec MHeller, si nous bricoleurs moins expérimentés pourrons réussir à le copier.

a) Bon, je réalise que le "Step Down Buck Converter" (évidemment connu aux spécialistes comme type générique xl4016) n'est pas un petit truc, mais pourrait gérer des puissances jusqu'à 280 W /9A! Il y évidemment 2 potentiometres (caisses bleus), pour régler V et I. Mais, pour notre courant de 4-5 A , 100W maxi, nous n'avons pas besoin des corps de refroidissement noircis, le boitier alu suffit?

b) Cette alimentation a donc 2 élements à refroidir, à désouder et monter sur l'intérieur du boitier. est-ce que les deux sont des 7805?

c) Modification pour insérer la résistance de 2.2K dans le circuit d'alim: Est-ce une sécurité supplémentaire, car tu as déjà introduit la Z-diode + transistor TFZ??? pour limiter la tension d'alimentation maximale après la rectification? En avant quelle patte du 7805 faudrait il introduire les 2.2 K?

LOUISXIV

[Razmoket]

Hello

"Est-il possible Razmoket pour un bricoleur normal, mais totalement ignare en électronique juste un fer à souder basique, de réaliser ton montage avec un tuto pas à pas que tu ferais?
Je n'ai pas osé me lancer dans la solution de PdC n'y connaissant rien en volt, intensité diode résistance ou autre condensateur... "

Réponse courte: NON.

Réponse plus longue: PDC a fait un tutoriel que je crois assez complet. Si c'est trop compliqué pour vous, ma méthode ne sera pas plus simple ni plus sûre. Le vrai problème n'est pas la réalisation, mais plutôt la masse de petits détails qu'un bricoleur averti en électronique maîtrisera naturellement, mais qu'un profane risque de ne pas voir. Alors si le risque est de claquer un composant à quelques euros, ce n'est pas bien grave. Ici, le risque est d'avoir une charge hors contrôle des accus, avec pour conséquence possible la destruction totale de l'AM, et un incendie en prime. Je me garderai donc bien de faire un tutoriel pas à pas, je ne pense pas faire mieux que PDC.
Cela dit, je n'ai aucun problème à donner des précisions à qui les souhaite, mais faites gaffe à ce que vous faites!

Sinon, l'alim est annoncée par des chinois à 280W....ce sont des specs chinoises! Il faut un ventilateur, et je doute que ça fonctionne longtemps à ce rythme. Pour 5€, il ne faut pas attendre des miracles. Les radiateurs, je les ai montés à l'extérieur du boîtier pour l'aider à dissiper ses calories.
Les 2 composants à refroidir sont le Xl4016 et la diode schottky. Le 7805 est un CMS soudé sur la carte électronique et va claquer à 34V. Le régulateur shunt ne sera actif qu'au dessus de 38V et c'est bien ainsi, car sinon la dissipation thermique serait trop importante. Le 7805 consommant 5 mA (il alimente la régulation en courant et une led) la résistance en série sur l'entrée du 7805 est une solution simple et peu consommatrice (elle abaisse de 12V la tension sur l'entrée du 7805, et dissipe 50mW).
C'est une sécurité indispensable, sans ça la régulation en courant risque de ne plus fonctionner un beau jour....avec un feu d'artifice en prime.

[Mheller]

Merci pour cette réponse claire... On va donc attendre que vos divers essais soient validés et reproductibles avec la chaîne des composants bien définie.

[chercheur]

J'ai décidé de tout vérifier une dernière fois et de finaliser ce qui devait l'être:

- 2 prises extérieures étanches (pour transfo hvn et alimentation pour Li-Ion)
- nième démontage du robot
- vérification des batteries (tension , t°)
- vérification des 2 modules pour Li-Ion
- étanchéité

Tout ok -> je referme tout et hop !
Sauf que point de vue transmission WIFI, plus RIEN.

Redémontage et je constate que le module WIFI est brulant (ce qu'il n'a jamais été).
Depuis lors, c'est mort. Les entrées séries sont définitivement OUT :-(

Maintenant j'utilisais une carte de récup qui aurait du avoir une panne de moteur droit.
Mais aucun soucis depuis 1 mois....
A part le port série tout va bien il tond toujours.

Grrrrr

[LOUISXIV]

@ MHeller et Razmoket:

Je dois dire que j'ai une grande sympathie pour le projet de Razmoket qui utilise uniquement le trafo original HSVN: un câble basse tension seul, juste une fois les pertes de standby d'une seule alimentation, pas besoin du circuit pour simuler la connection à la base (courant alternatif).

Or, ayant évalué toutes les modifications que Razmoket a du faire pour adapter l'alimentation 280W pour dissiper la chaleur (les deux composants de puissance à l'extérieur du boitier avec leurs radiateurs), montage du pont redresseur et de la limitation de tension (Z-diode + transistor), ça ne me parait plus simple mais plustôt éxigeant. Le risque de faire des petites fautes en préparant le boitier avec son électronique est grand. En plus, il faut des composants que je n'ai pas dans mon stoc de pieces détachées et que je payerai trop cher (p.ex. les piliers de contact isolés)

Je reviens donc au propos de PDC qui utilise une deuxième alimention pour le courant continu. Sauf le petit circuit pour simuler le signal de courant alternatif on peut utiliser des composants du marché. Et une source de courant continu avec voltage en dessus de 20 V n'est pas chère, p.ex. celle -ci pour 17 Euros:

http://www.ebay.de/itm/Laptop-Notebook-Universal-Netzteil-USB-KFZ-Ladekabel-Ladegeraet-12V-24V-120-Watt-/261074141407#shpCntId

Ce modèle permet même de choisir le voltage de sortie à tous le deux volts, ainsi je pourrais déjà jouer grossièrement sur le courant de charge même sans installer le "USB Voltmeter LED Drive Step down Lithium charger Power Module" proposé par PDC pour stabiliser le courant de charge (essayer avec 20, 22, et 24 V et voir le courant max. et la durée de charge). Reste le problème de couper la charge quand la batterie a atteint ses 20 V: probablement USB-doctor + relais?

LOUIS XIV

[Razmoket]

Bonjour

Je confirme que mon projet n'est pas à la portée d'une personne qui assemblerait les composants à l'identique, sans aucune expérience en électronique. Il n'a d'ailleurs pas cette vocation, c'est plus un partage d'expérience qu'un "kit DIY". La solution de PDC est probablement plus pédagogique, je pense que vous prenez la bonne orientation.
Une petite remarque toutefois: les composants de puissance ne sont pas montés à l'extérieur mais à l'intérieur, la bonne conductivité thermique de l'alu du boîtier assurant le transport de chaleur vers l'extérieur. Les radiateurs, eux, son évidemment à l'extérieur, ils refroidissent le boîtier.
La complexité du projet a une seule cause: le transfo, qui débite à vide une tension élevée, cette tension étant incompatible avec la quasi totalité des alims DC dC règlables en courant et intensité. C'est à cause de lui qu'il faut un régulateur shunt pour limiter à 36V, et une résistance chutrice pour le petit régulateur 5V.

Concernant votre idée d'alim, je me permets d'émettre de sérieuses réserves. 4A en pointe (et les chinois sont souvent optimistes dans leur spec), c'est tout tout juste pour une AM230. Je ne donne pas cher de son état après un ou 2 ans....et personne ne peut prédire COMMENT elle claquera: elle pourrait entraîner votre mouton dans sa chute.
Je vous recommande de vous orienter vers un design plus costaud avec une bonne réserve de puissance (min 50%), et si possible règlable en courant.

[Mheller]

Merci LOUIS XIV et Razmoket, je me doutais bien que la plus grande prudence était requise , il suffit de voir ce qui vient d'arriver avec le module Wifi de Chercheur. Donc je vais réétudier tranquillement, rien ne presse, la solution PDC

[poildecarotte]

si on ne veut utiliser qu'un seul transfo mais que celui d'origine a malheureusement une tension alternative trop élevée (pour servir ensuite d'entrée à un convertisseur DC DC après redressement), il doit être possible de remplacer le transfo d'origine par un transfo de tension légèrement moins élevée: ça ne doit pas trop perturber la génération du signal de câble ni la reconnaissance de l'amarrage.
Je n'ai pas exploré cette voie car au final je recharge mon robot via un capteur solaire et pour minimiser les pertes de transformation, je n'ai plus qu'une seule conversion DC DC de 16 à 21V à réaliser: au travers du convertisseur élévateur de tension présenté dans la discussion précédemment ça donne un assez bon rendement (meilleur que le système de recharge d'origine qui perd des calories dans le chauffage du long cable transfo/base et sur la carte mère).

[Razmoket]

Bonjour
Tant qu'à remplacer le transfo, je préconiserais plutôt une alim à découpage 220V AC - 22V DC, plus efficiente énergétiquement (cfr la démonstration de PDC quelques pages plus haut).
Ce modèle ci a l'avantage d'être réglable en courant, et en tension, d'être waterproof, avec une réserve de puissance, et semble bien construit:

Original Meanwell HLG-120H-20A 120W 20V 6A adjustable mean well LED Power Supply IP65 (faire une recherche sur aliexpress sur ce modèle).

Réglable de 17 à 22V et de 3 à 6A, rendement > 90%.

[LOUISXIV]

Merci Razmoket et PDC pour vos commentaires.

Je connais bien les Meanwell du temps que mon fils avait commencé un petit commerce avec des lampes LED. Pour des cas d'alimentations un peu spéciales il s'était décidé pour Meanwell, comme c'est de la qualité.

A mon avis, tous ces alimentations compactes doivent être basé sur le principe de découpage. Or je pense que je me suis trompé en supposant que ce système seul garantit un haut rendement autour de 90 %. En googlant sur ce sujet je trouve que le rendement des alimentations standard se situe plutôt entre 60-80 %, le minimum de 60 % à une petite puissance de 5-10% de la maximale. Je croyais également que les pertes en Standby seraient pratiquement négligeables comparé à un trafo AC-AC comme utilisé pour les AM 220/230. J'ai mesuré autour de 10 W pour mon AM 230, mais évidemment ça inclue la génération du signal câble; ce n'est donc pas si mal.

Je comprends que Razmoket nous avertit d'installer n'importe quelle alimentation. Alors mieux investir dans une alimentation de qualité comme par exemple Meanwell. Et les modèles HLG sont vraiment disponible avec régulation de V et I.

Je garde mon oppinion que le système de Razmoket a le meilleur rendement du au fait d'utiliser une seule alimentation (ou transformateur).

LOUISXIV