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Note dimensionnement batterie et protocole

Dimensionnement

Taille :

En fonction du moteur :

  • Tension : prendre n x tension de cellule pour retomber sur la tension nominale du moteur (on joue sur le nombre de cellule en série )

  • Ampérage : I = U / P, (on joue sur le nombre rangée en parrallèle ), il fnaut connaître combien d'ampérage peut faire transiter une cellule sans chauffer

  • => Est ce qu'une cellule usagée a une plus petite capacité a faire passer ce courant ? l'usage impacte seulement la capacité ?

  • Capacité (Wh= U_nominale * Ah) (pas sûr : mais capacité_totale : n_cellule x capacité_une_cellule)

Notion de courant max de décharge important (chauffe des cellules)

BMS :

le BMS est un système électronique permettant le contrôle de la charge et parfois également de la décharge des accumulateurs composant une batterie. C’est un élément indispensable qui assure à la fois une sécurité optimale ainsi qu’une bonne longévité de la batterie. Afin d’optimiser les capacités de la batterie et d’empêcher les sous-tensions ou surtensions, le BMS veille à l’équilibrage des cellules entre elles. On peut considérer qu’il existe deux types de BMS, actif (non dissipatif) et passif (dissipatif).

BMS Actif : Conception modulaire, (supposition utilisation de transistor pour équélibrer les tensions de chaque cellule ). Plus cher

BMS passif : Utilisation d'un pack de résistance pour dissiper l'énergie lorsque que le niveau d'une cellule est atteint. Il faut prévoir une aéroation pour la dissipation de la chaleur. N permet d'équilibrer les fort courant de balancinf Moins cher.

Critère pour valider la viabilité d'une cellule

1 - Les cellulmes endommagées sont à retirer :

  • gonflés
  • déformées
  • percées
  • présence de fuite

2 - Mesure la capacité réelle

  • définir le ratio accecptable avec Q_nominal

Protocole (manipulattion de cellules Li-ion)

Risques identifiés :

  • Incendie
  • Explosion
  • Chimique
  • Electrique
  • Manutention (poids)
  • dégagement gazeux

Causes identifiées :

  • Chocs
  • Expositions à de fortes températures
  • Défaut de charge / décharge
  • Exposition à l'humidité

1 - Court circuit sur une cellule : Si un conducteur relie les deux bornes d'une cellules, le courant n'est limité que par le résistance interne de la cellule et la résistance de liaison. => petit R, très grand courant (destruction de la cellule par effet Joule ? ou chimiquement ? )

2 - Apport de chaleur extèrieur : Un apport de chaleur endommage les cellules

3 - Perforation de la cellule Le fait de percer une cellule peut laisser s'échapper l'électrolyte ( risque chimique ? ). Possibilité que la cellule prenne feux ( cause ? )

Résumé :

Gestes à effectuer :

Manipulation avec précautions , utilisation d'outils adaptés : - EPI (vêtement, gants, lunettes de sécurité) - pince spéciale

Eviter : - choc - températures élevés - humidités

Batteries récupérées :

  • Très grosse 420Wh

    • 18650 5R

  • Grosse batterie 336Wh, 56V , 6Ah

    • A UB39RXA
    • 44 cellules/ 2 groupes
    • Diamètre : 17.5, 17.6mm

  • Moyenne batterie 280 Wh

    • Diamètre : 20,55mm 20,47mm 20,35mm

  • Très Petites batteries 112 Wh

    • Diamètre : 20.68mm 20,55mm 20.65

petite 140 Wh Même que les très petites

Questions pour Y. Bultel

  • Est ce qu'on peut faire un pack avec des cellules différentes ( 18650 / 20..)
  • Est ce qu'on peut faire des packs avec 18650 C4 et 18650 5R ?
  • Comment reconnaître le type de cellules?
  • Quelles sont le risques à prendre en compte lors de manipulation de vieilles batteries ? (court circuit / apport de chaleur / perçage des cellules )
  • Lors de perçage de cellule est-ce que le risque est que la cellule prenne feux ? : quelle est la cause ? Y a-t-il un risque chimique si l'électrolyte s'échape ?
  • Lors de court circuit : on détruit la cellule par effet joule et apport de chaleur ou chimiquement un trop fort courant détruit la cellule ?
  • Dans le fonctionnement d'une batterie, est ce que les forts courants de démarrage sont nuisibles si ils sont présents qu'un court instant ? Ou est ce qu'il ne faut surtout pas dépasser le courant admissible par constructeur ?
  • Comment s'assurer de la viablité d'une cellule (cycle de charge et décharge, à partir de quelle ratio capacit_mesurée/capacité_nominale peut-on considérer qu'une cellule est viable ? Est ce le seul paramètre à prendre en compte pour s'assurer de la viabilité d'une cellule ?
  • Lors du dimensionnement : définir n_s n_p puis trouver un BMS qui fait le taf ? ou l'inverse
  • Qu'est ce que les courants de balancing dans un BMS ?
  • Comment fonctionne un BMS : est ce qu'il équilibre les tensions ? ou les capacitités => revient au même ?
  • Est ce que les BMS gère uniquement la charge ? ou également la décharge

Réponses apportées par Y. Bultel

Objectif premier Avoir des cellules le plus homogène possible. Pour avoir le même comportement dynamique en terme d'évolution de la tension. Il faut avoir des cellules homogènes , des cellules identiques en terme de dimension et de chimie. Il faut avoir également un SOH identique.

Caractérisation des cellules Deux caractérisations à faire : caractérisation géométrique et chimique Caractérisation de la dimension hauteur, diamètre Caractérisation de la chimie .

Critères identifiés Pour avoir un pack homogène : SOH > 50% , et SOH identique Cn et Rint similaire. Sur des packs de seconde vie il faut avoir moins taper dedans, par exemple être

Moyen d'ientification : Caractérisation chimique : Faire des décharges longues, sauvegarder la courbe de décharge, superposer les courbes. Si les courbes se superpose cela veut dire que c'est une chimie identique. Décharge longue : seul la thermodynamique intervient?

Risque Percer : incendie, explosion Court circuit : incendie , explosion 1 système en série est plus sûr pour le montage

!!!!!! Assemblage : il faut absolument le même tension, sinon courant lors de l'assemblage