Coupleur séparateur de batteries solaires

[maurice09]

Bonjour.
J'ai pour projet la conception d'un coupleur séparateur de batteries solaires à l'aide du micro-contrôleur atmega328p, d'un ULN2803 et de deux relais. Le premier relais serait un relais bistable 1 RT 5V DC et le second un relais de puissance d'au moins 16A, voire 20A, qui est le courant maximum fourni par les panneaux. Ce sont 3 panneaux de 75W 12V chacun et deux batteries de 180AH 12V. le but est de basculer lors de la charge sur l'autre des deux batteries quand la première ne prend plus la charge en milieu de journée bien ensoleillée. Le montage serait connecté aux bornes des panneaux et des batteries au niveau des pattes du régulateur de charge Steca PR1515 (en prévision : un Steca PR2020). Le programme utilisera le convertisseur analogique-numérique de l'atmega via deux ponts diviseurs résistifs de 22K/12K pour la batterie et 56K/10K pour les panneaux et mesurera dans un premier temps (calibrage) l'écart maximum entre le courant panneaux et le courant batteries.
J'aimerai que le système soit le plus économe possible, d'où le choix d'un relais bistable. Sachant qu'il n'en existe pas en 16A, je serais tenté de me diriger vers un relais de puissance style auto ou bien Relais miniature Schrack 1 RT type RT314012 ou encore Relais Finder 4061-12 12 Vcc - 1 inverseur 16 A. Cependant les deux derniers sont donnés à 16A pour 250VAC et non pas en courant continu. Auriez-vous une solution concernant le choix d'un relais de puissance se rapprochant le plus possible d'un relais bistable?

Merci de vos réponses
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[DAUDET78]

le but est de basculer lors de la charge sur l'autre des deux batteries quand la première ne prend plus la charge en milieu de journée bien ensoleillée.

Je ne vois pas trop l’intérêt de faire une usine à gaz à µC pour faire ça ....
Tu mets tes deux batteries en parallèle et basta !

[maurice09]

Tout simplement parce que pour l'instant je n'ai qu'une seule des deux batteries, que l'achat de la seconde viendra en son temps et qu'il est fortement déconseillé de mettre deux batteries de génération différente en parallèle.

Donc merci de réppndre à ma question concernant les relais.

[f6bes]

Bjr à toi,
Rien ne t'interdis de commander par un bistable de FAIBLE puissance un autre relais (traditionnel) lui ,de forte puissance.
"L'économie" ne dépends QUE des "possibilités" disponibles sur le marché.

Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

et qu'il est fortement déconseillé de mettre deux batteries de génération différente en parallèle.

C'est faisable, à condition
- D'équilibrer la charge des batteries avant connexion
- De ne pas avoir un courant de charge supérieur à celui acceptable par une seule batterie

[maurice09]

Merci pour les conseils comcernant les relais mais c'est déjà ce que j'expose au début de mon post : un bistable de 5 v pour commander un relais de puissance. Et peut-être que ma demande est mal exprimée, ce qui me soucie n'est pas l'économie d'argent, sinon pourquoi chercher un équivalent relais bistable de puissance que je suppose être relativement cher, mais l'économie d'énergie car je suis en site isolé (pas encore autonome). Donc existe t-il un équivalent en relais de puissance autour de 16 A mini, qui soit aussi économe en énergie qu'un relais bistable, c'est à dire dont la bobine ne reste pas alimentée en permanence en position de travail?

Pour répondre à Daudet78, si l'équilibre des charges de chaque batterie avant connection me semble évident et facile à mettre en œuvre, je vois mal comment réguler le courant de charge de batteries d'âges différents montées en parallèle. Et surtout comment le faire de manière simple. Par expérience, je sais que deux batteries en parallèle ne se chargeront jamais de la même manière même si les deux sont neuves et issues du même lot de fabrication, alors 2 batteries d'âges et de lot différents c'est sans espoir. Donc mes batteries seront chargées et déchargées séparément.

[Antoane]

Bonsoir,

je vois mal comment réguler le courant de charge de batteries d'âges différents montées en parallèle.

Tu ne le fais pas.
Le courant de charge se répartie de lui-même entre les 2 batteries. Il faut donc uniquement s'assurer que le courant de charge total envoyé à l'ensemble du parc puisse être absorbé par la batterie la plus faible.

Par expérience, je sais que deux batteries en parallèle ne se chargeront jamais de la même manière même si les deux sont neuves et issues du même lot de fabrication, alors 2 batteries d'âges et de lot différents c'est sans espoir.

Oui, mais c'est pas grave.

Ce qu'en dit Pr. Tropique : http://forums.futura-sciences.com/el...-batterie.html

[maurice09]

2- choisir les éléments pour qu'ils aient le même vécu, depuis la conception.
C'est préférable, mais même pas indispensable: l'élément le plus robuste travaille plus que l'autre et finit par s'user plus vite pour converger vers le même état

- Voilà ce qu'en dit Tropique. Alors comme il reste un doute, que j'en ai marre de finir des journées à la bougie et qu'une batterie de 180AH vaut quand même 250€ donc pas de prise de risque, qu'un montage tel que celui que j'envisage doit coûter dans les 20€ à tout casser (un coupleur/séparateur dans le commerce fait dans les 90€) et que j'ai le choix, je maintiens mon projet, aussi usine à gaz qu'il puisse paraître.

J'aimerai savoir ce que les connaisseurs en solaires pensent du fait qu'en milieu de journée bien ensoleillée la batterie ne se charge plus malgré le fait qu'elle ne soit pas à 100% de charge. C'est aussi la raison principale pour laquelle je souhaite profiter au maximum de l'ensoleillement, rare ces derniers temps en Ariège montagneuse, afin de charger la seconde batterie tandis que l'autre est saturée. Certains expliquent ce phénomène de saturation en charge comme une sorte de contraction de l'acide (c'est une image, bien sûr). Je le constate de toute manière au régulateur puisque l'intensité envoyée affichée diminue par rapport à celle disponible aux panneaux.

Quelqu'un aurait-il une réponse concernant mon histoire de relais? Même si ce n'est pas faisable, je me contenterai très bien de cette réponse.

[DAUDET78]

J'aimerai savoir ce que les connaisseurs en solaires pensent du fait qu'en milieu de journée bien ensoleillée la batterie ne se charge plus malgré le fait qu'elle ne soit pas à 100% de charge.

Comment tu sais qu'elle n'est pas pleine ? Tu as mesuré la tension à ses bornes ?

[maurice09]

Tout simplement parce le régulateur indique les intensités aux panneaux et à la batterie. De plus il est fort peu probable qu'une batterie de 180 AH affichant 11.7 V la veille au soir soit pleinement chargée vers 13h. Savoir si ce que j'affirme est vrai? Oui, quand je constate que le courant est bas coté batterie au milieu d'une belle journée d'été, je débranche la btterie, je mesure la tension puis je remesure après 1/2 h plus tard, et à nouveau 1/2 h plus tard et je constate que la tension a baissé. Ce qui n'est pas le cas si la charge est maintenue jusqu'au soir. Dans ce cas la tension reste stable.
J'ai fait ce contrôle il y a un moment déjà, il y a 4 ans je crois. C'est ma seule énergie, alors j'essaie de maitriser un temps peu le sujet, certe de manière plus empirique que théorique.

[DAUDET78]

J'ai fait ce contrôle il y a un moment déjà, il y a 4 ans je crois.

Refait le test ! En 4 ans, il y a de l'eau passée sous les ponts et des batteries qui se sont dégradées (sinon mourrues)

C'est ma seule énergie, alors j'essaie de maitriser un temps peu le sujet, certe de manière plus empirique que théorique.

je ne connais pas ta situation, mais, faire une installation en 12V DC , c'est pas futé. Vaudrait mieux en 24V DC

[maurice09]

Certainement que le 24 VDC est plus adapté, et même mieux le 48 VDC si je veux ajouter une éolienne, mais il y a 10 ans, les choses se sont faites en 12 VDC. Je fais donc avec ce que j'ai maintenant en attendant mieux. Le test je le referais quand le soleil deignera se montrer plus d'une journée d'affilée. Pour l'instant le sujet de mon post n'est pas le bien-fondé ou pas de mon projet de coupleur , mais le choix opportun d'un relais de puissance qui ne consommerai pas la moitié de ma batterie les jours de grisaille. Mais peut-être devrais-je changer le titre de mon post en conséquence pour obtenir cette réponse?

[DAUDET78]

Pour l'instant le sujet de mon post n'est pas le bien-fondé ou pas de mon projet de coupleur , mais le choix opportun d'un relais de puissance qui ne consommerai pas la moitié de ma batterie les jours de grisaille.

Perso, je ne vais pas perdre mon temps sur un truc inutile qui t'ai venu à l'esprit parce que ta vieille batterie ne tiens plus la charge !

[maurice09]

Si une batterie au plomb est vieille au bout de 4 ans, alors il serait temps de changer de technologie dans le domaine du solaire. Ceci dit je n'apprécie que moyennement le ton que tu emploies et je m'éviterai ici une réponse cinglante par égard à tes connaissances dans le domaine qui concerne ce forum.

[DAUDET78]

Si une batterie au plomb est vieille au bout de 4 ans,

Elle a quel age ta batterie ?

alors il serait temps de changer de technologie dans le domaine du solaire.

Le problème, c'est qu'en solaire, on n'a pas d'autres technologies !

Ceci dit je n'apprécie que moyennement le ton que tu emploies et je m'éviterai ici une réponse cinglante par égard à tes connaissances dans le domaine qui concerne ce forum.

Te gênes pas, Je n'ai pas qu'un fan-Club sur le forum ......

[maurice09]

Ma batterie date de décembre 2010 sur la marguerite, achetée en juillet 2011. si elle était cuite, comment pourrait fournir jusqu'à tard après une bonne journée de soleil? Avec un modem satellite + un portable de 90W + éclairage et l'alim des montages électroniques? les jours nuageux, je fini à la bougie parce que 180AH ne suffisent pas dans ces moments-là.
Voila pourquoi j'insiste sur ma petite histoire de coupleur DIY.

[DAUDET78]

les jours nuageux, je fini à la bougie parce que 180AH ne suffisent pas dans ces moments-là. .

Donc ta batterie n'est pas morte mais de capacité insuffisante. Donc tu mets ta deuxième batterie en parallèle ( avec les précautions données en #5) et basta.
Pour moi, la discussion est terminée.

[zibuth27]

hello,

lorsque les noms d'oiseaux ont fini de fuser,
que leur écho s'éteint dans les monts de l'Ariège
que notre ami Daudet, a pu science diffuser
des aspects techniques, déjouons donc les pièges

me v'là qui alexandrine maintenant (qui mirlitonne plutôt), on aura tout vu !
heureusement, je n'ai pas (encore) contrepété


Revenons un peu au sujet après cette "battle" homérique (donc interdite depuis hier par Najat), voici ce que j'en ai compris:

la source de problème = la batterie
la modif envisagée = batterie neuve ajoutée avec relais bistable et mega328

la charge est mesurée un peu approximativement, il faudrait connaître le courant et son temps de charge, ainsi que la tension et la température

#8 "ne charge plus en milieu de journée" tu ne lis que le courant mais il serait intéressant de savoir la tension correspondante.
Vu l'âge présumé de tes batteries je pense que ta batterie souffre des conséquences de stratification.
Stratification = l'acide se concentre en bas de l'élément et le haut se rapproche de l'eau "pure". L'état de charge d'une batterie change la concentration en acide. Avec une batterie stratifiée, on a la tension identique dans tout l'élément mais avec des concentrations variant selon la hauteur dans l'élément, donc une tension fausse. La batterie n'aime pas, et il y a sulfatation et corrosion des plaques. En automobile, où il n'est pas trop conseillé de retourner régulièrement la voiture pour homogénéiser l'acide, on coince la bulle = on fait bouillir l'électrolyte par une surcharge permanente de 5 à 15% et on consomme de l'eau (même dans les batteries "sans entretien")
Voir le papier intéressant de R Perez : http://scubaengineer.com/documents/l...ing_graphs.pdf dont je reproduis la courbe principale. Elle nous montre qu'à tension de 14.5V par exemple, pendant que la batterie charge (courbe C/5 p ex) la batterie est à moins de 100% de charge, le courant diminue progressivement en fonction de la charge, et passe à c/40 ou moins. La tension de 14.5V correspond alors à 110% : on est donc bien en surcharge (avec ébullition).
La tension à vide y est aussi représentée.

Tu es en fait dans le cas d'une batterie stationnaire et il y a des procédures à suivre (comme dans les centraux téléphoniques, et les sous-marins non nucléaires)

• surcharge fréquente de déstratification
• surcharge plus forte, régulière, d'égalisation (entre les éléments) tous les 2 à 6 mois

#9 relais bistable 16A Si tu n'en trouves pas à prix abordable pourquoi pas mettre en // plusieurs bistables 5A (à 3.10 piastres chez Gotronic), en appliquant une marge, par exemple en prenant 4 relais, pour couvrir la légère désynchronisation. Quelle est la fréquence de commutation ?

#10, lorsque tu lis la tension, si c'est pour déterminer son état de charge (SoC en britiche), elle devrait être mesurée une demi-douzaine d'heures après l'avoir déconnectée = ni charge ni décharge, sinon tu mesures la décroissance naturelle de la tension de charge vers la tension à vide (rest), et si tu attends encore plus, tu mesures l'autodécharge de la batterie
tes mesures sont un peu imprécises pour nous "il est fort peu probable qu'une batterie de 180 AH affichant 11.7 V la veille au soir soit pleinement chargée vers 13h." On ne connaît pas l'ensoleillement lors de ces "mesures". En Ariège, en été ça peut taper fort et tu ne dois pouvoir te passer de vaccin dans les régions où tu es.
Quel est ton régulateur, un lien vers sa datasheet svp !



saluts

[maurice09]

Tout d'abord merci pour ta réponse et tes explications exprimées calmement et avec un peu d'humour.
Pour la datasheet du régulateur, voici le lien : http://www.steca.com/index.php?Steca-PR-10-30-en

Il semble que le régulateur impose 3 types de charges :
End of charge voltage liquid 13.9 V (27.8 V); gel 14.1 V (28.2 V)
Boost charge voltage 14.4 V (28.8 V)
Equalisation charge 14.7 V (29.4 V)

Je retiens l'option relais bistables en //. C'était pourtant simple mais je n'y aurais tout simplement pas pensé.

Pour les mesures de tensions, je m'appliquerai à le faire quand la météo sera favorable. L'Ariège est réputée pour ses printemps pourris, et les normands viennent ici pour admirer le soleil ariègeois (au travers des nuages).
La datasheet du régulateur étant très succinct, je me demande bien comment obtenir la tension réelle des panneaux sans les débrancher du régulateur parce que la mesure de tension est quasi identique à celle de la batterie.
Je prévois les mesures de tension avec l'atmega toutes les 15 minutes environ. Les relais ne devraient coller qu'une ou deux fois par jour au moment où l'intensité envoyée dans la batterie est à 60% de celle des panneaux.
Je n'utilise plus l'affichage du SOC à l'écran du régulateur parce que j'utilise un convertisseur 12V DC/230V AC branché directement sur la batterie ce qui me fausse la lecture du SOC. Je peux afficher l'intensité disponible aux panneaux, l'intensité fournie à la batterie, la tension de la batterie, et d'autres mesures globales.
Voila.

[zibuth27]

hello,

commentaires sur la datasheet de ton régulateur
la datasheet parle de compensation en température. Pour la longévité de ta batterie, la sonde externe, plaquée à la batterie, est très fortement recommandée !


elle avoue aussi "Notez qu'il est impossible de comparer la précision de l'affichage avec
celle d'un appareil de mesure."

Par contre le régulateur dispose d'un coulomb-mètre et est capable de mesurer (avec une précision inconnue) les Ah. Si la mesure est fidèle, tu peux observer le vieillissement de ta batterie
Je n'ai pas vu (ou zappé) la nature de ta batterie liquide, AGM, Gel, Lithium, fiente de gnou?

consommation relativement importante : 12mA

C'est quoi le PWM à 30Hz ? si c'est celui auquel je pense, il demanderait des selfs "monstrueuses" et tu l'entendrais, ça ne serait pas plutôt 30kHz?

les tensions de "maintenance et égalisations" sont curieuses, il faut connaître ton type de batterie pour commenter

les batteries Gel sont parfois vendues avec une date de péremption, ne pas s'étonner d'une perte de capacité au-delà


saluts

[maurice09]

Encore merci de te pencher sur mon questionnement.

La batterie, il n'y en a qu'une seule pour l'instant, est une batterie liquide.

Pour le MLI (PWM?) je ne saurai te répondre, mais il n'y a aucun bourdonnement.
Pour la sonde de température externe je n'en ai pas. Le régulateur comme la batterie sont à l'intérieur dans une pièce chauffée et le régulateur au dessus de la batterie à environ 1,50 m.

[zibuth27]

hello,


tu n'as pas répondu à toutes les questions !!
mesures de capacités
tensions
température

ceci dit
charge normale 13.9 = un peu faible, doit être complétée par de la déstratification
complément de déstratification , position charge rapide 14.4V pendant 1/4 à 1/2 heure par jour
égalisation , position maintenance 14.7V (insuffisants il faut 15 à 15.5 pendant 1-2 h tous les 2-3 mois)

comme ils le disent bien, ce régulateur n'est pas un instrument de mesure , probablement le convertisseur ADC du µC. Les tensions de charge, charge rapide et égalisation doivent être vérifiées au voltmètre

quand tu fais de l'égalisation, il faut en plus mesurer au pèse-acide, l'égalité de densité de l'acide de tous les 6 éléments. Si inégalité, faire l'égalisation avec un chargeur capable

la longue duré de vie des batteries dépend de l'écart par rapport aux consignes, et si la fabricant te donne 50mV (tous) c'est déjà lui assurer un certain taux de remplacement des batteries. Si tu veux que ça dure respectes les tensions et monte la sonde de température car la tension en dépend étroitement

la régulation est faite par un PWM (=MLI en french) et évidemment à 30 kiloHertz

saluts

[maurice09]

Bonjour zibuth27,

Pour la mesure de la capacité de la batterie dans son état actuel, il faudrait que je charge la batterie à fond, puis que je la débranche et que je la vide au travers d'un système de mesure style http://www.electrum-labo.fr/wa_files...A9chargeur.pdf si j'ai bien compris de ce que j'ai recherché sur la toile http://forums.futura-sciences.com/el...terie-mah.html
le problème est que c'est ma seule source d'électricité, que vu le temps en ce moment, je ne suis pas prêt d'avoir une batterie complètement chargée, et que je ne peux pas me passer de courant aussi facilement à moins de retourner à la bougie et de me passer de l'ordi pendant un moment.
Pour la température, je n'ai pas la sonde qui est en option, j'ai donc placé un thermomètre sur la batterie : la température est grosso modo la même que celle au niveau du régulateur à un ou deux degrés de moins car le régulateur est situé plus haut.
Les mesures de tensions : il me faudrait savoir quand le régulateur envoie les différents types de charges. Or rien ne me l'indique au niveau de l'écran lcd. ou alors il me faudrait mettre en place un système de mesure de tensions avec un datalogger que je n'ai pas encore car j'attend la livraison du lecteur de carte sd et de l'horloge RTC pour mon montage.

Je n'ai pas non plus de chargeur de batterie digne de ce nom, sinon mon vieux chargeur de batterie automobile. Un bon chargeur genre Banner ou Victron coûte un bras.

Voilà,

[zibuth27]

hello,

pour mesurer la capacité, si tu ne maîtrises pas la fonction ampèreheuremètre en principe contenue dans ton régulateur Steca, tu peux, puisque tu envisages déjà d'utiliser un arduino:

• charger la batterie à donf (mais ton chargeur, de voiture, tu le branches où ? )
• attendre au moins une heure que la tension redescende suffisamment près de la fem à vide
• mettre une résistance constante (pas des lampes) pour décharger la batterie dans un temps admissible pour toi
• mesurer la tension périodiquement par l'arduino
• arrêter la décharge à 11V
• déconnecter et laisser la batterie au moins une heure (selon la précision demandée) la tension va remonter
• mesurer la tension et voir sur la courbe précédente l'état de charge résiduel

une résistance fixe est plus facile à faire ou assembler que de créer le générateur de courant des quelques ampères nécessaires à décharger la batterie avant le jour suivant. Ton lien est un peu léger sur la fabrication de son générateur de courant.
si tu prends des lampes, il faut alors enregistrer aussi le courant car la résistance d'icelle n'est pas vraiment constante

un simple tableau excel ou du calcul à la main pour calculer la capacité

pour charger la batterie, tu pourrais aussi utiliser l'alternateur de ta voiture

Si la température de la pièce de ton Steca sert bien à compenser la tension batterie (relis ton manuel) un ou deux degrés d'écart sont largement suffisants, mais n'oublies pas que la batterie s'échauffe pendant la charge et aussi pendant la décharge

saluts

[maurice09]

Bonsoir. Je reviens sur mon histoire après quelque déboires dues à la foudre. J'ai du racheter un régulateur solaire Victron Bluesolar 20A mais ça ne change pas vraiment les données techniques. Ce que je constate comme avec l'ancien régulateur Steca, c'est que c'est le pôle positif qui est commun et non la masse (le négatif) comme c'est généralement le cas. Ça ne facilite pas les mesures de tensions puisque le montage avec l'atmega a le négatif comme commun qui est le moins de la batterie. J'ai un pont diviseur 27 KOhm-13 KOhm entre le plus commun et le moins de la batterie pour un maximum de 15V en entrée et 4,93V en sortie, un autre pont diviseur 37 KOhm-13 KOhm pour 19V maxi en entrée entre le plus commun et le moins des panneaux. Je ne pense pas m'être trompé dans la programmation de l'atmega au niveau des deux entrées du convertisseur analogique-numérique. Or si les valeurs de tension de la batterie sont correctes après vérification au voltmètre, celles des panneaux ne correspondent pas, ce qui me semble normal puisque la masse ne correspond pas. Alors comment obtenir la bonne valeur de tension des panneaux?
Merci

[azad]

Pas la peine de vous disputer, toutes les batteries ne naissent pas libres et égales, certaines sont déjà vieilles à 4 ans.
Quand à les mettre en parallèle… ce qui peut faire peur aux puristes, ne fait aucune frayeur aux possesseurs de bateaux. Dans tous les ports du monde on trouve une densité de batteries en parallèles incroyable.