Charge/Décharge batterie Nimh

[Alexandre1149]

Bonjour tout le monde,

Je me présente, je m'appelle Alexandre, étudiant en dernière année d'école d'ingénieur. Durant cette dernière année nous avons une Projet de Fin d'Etude (PFE) à mettre en place. Notre sujet est la récupération d’énergie venant de l'environnement pour alimenter une carte qui contient différent capteurs et un microprocesseur. Nous avons évalué la consommation de cette carte à 800mAh.

Nous aurons trois sources d'énergies différentes: solaire, éolien et une prise de courant (au cas ou que nos capteurs se trouvent sur un toit d'un immeuble). Nous voulons ainsi coupler les différentes tensions récupérées par les différents module de génération d'énergie pour pouvoir soit alimenter la carte avec les capteurs, soit pour recharger une batterie. Celle-ci peut très bien se comporter en tant que générateur ou récepteur; elle sera plus utilisée pendant la nuit (quand le panneau solaire ne fonctionnera pas ou quand il y aura un mauvais ensoleillement et pas de vent). Cette batterie sera rechargée par le composant DS2715 qui fait aussi office de Battery Management System (BMS).

Ma question est: comment arriver à charger cette batterie étant donné que nos tensions seront différentes? Pour une batterie Nimh, une charge à courant constant est préconisée, mais quoi faire pour la tension? Les tensions récupérées seront surement variable selon l'ensoleillement ou la force du vent...

Si quelqu'un peut m'aider je suis preneur, et si je n'ai pas été assez clair, n’hésitez pas à me poser d'autres questions.

Pour info:

Le panneau solaire utilisé peut arriver avec des conditions pas forcèment optimales à fournir une tension de 20.3V, un courant de 1.145A et une puissance de 19.52W.
L'éolienne utilisée:


Je vous remercie par avance et bonne journée à vous!
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[PIXEL]

ça manque de précisions....

tension de la batterie ?

[Antoane]

Bonjour,

A priori, tu n'auras jamais trop d'énergie disponible, tu vas donc toujours chercher à envoyer autant de courant que possible dans ton accus, la limitation venant de la puissance disponible en sortie de ton récupérateur d'énergie.
La tension aux bornes de l'accus est fixée par l'accus, le courant est alors fixé par la puissance disponible : aux pertes près la puissance de sortie est égale à la puissance d'entrée :
Pout=Vbat*Ibat = Pin=Vin*Iin.
Pour maximiser le transfert d'énergie, tu peux utiliser un MPPT (pas nécessairement limité au cas du photo-voltaïque). Celui-ci permet d'adapter les impédance : l'impédances de sortie du générateur (fonction de l'éclairement et panneau, ou de la vitesse du vent et de l'éolienne) et alors égale au ratio Vin/Iin, où Vin et Iin sont les tension et courant de sortie de l'éolienne/panneau solaire.

Tu peux ensuite directement coupler les convertisseurs câblés en sortie du PV et de l'éolienne pour que tous deux débitent dans la batterie, en fonction de leurs capacité.

Il faut, bien sûr, ajouter un organe intelligent détectant le moment où l'affirmation "tu n'auras jamais trop d'énergie disponible, tu vas donc toujours chercher à envoyer autant de courant que possible dans ton accus" n'est plus valide.

La batterie sert, constamment, de tampon entre tes sources intermittente et ton capteur.



La technique est très générale et assez classique, tu devrais trouver de la biblio sur le sujet sans trop de difficultés.

[Alexandre1149]

Nous avons pas encore sélectionnée de batterie définitive car ceci n'est que du dimensionnement, cependant ça sera soit une tension de 1.2V soit de 4.8V.
Laquelle vous semble-elle le plus pertinent?

Merci de ta réponse réactive, c'est très gentil!

[A voir en vidéo sur Futura]

[Alexandre1149]

Merci pour ta réponse Antoane

Si j'ai bien compris, nous devons fixer aucune des grandeurs (tension courant) avant de les coupler? Nous cherchons juste le meilleur rapport de celles-ci? Ce qui pose problème c'est que les générateurs devront soit alimenter la batterie, soit les différents capteurs (qui ont besoin d'une tension de 3.6V pour fonctionner correctement)
Avec mon binôme, nous pensions à un MPPT pour le solaire mais pas forcément pour l'éolien, est-il utile pour celui-ci?

En utilisant le principe du MPPT, nous aurons effectivement la puissance max délivrée par notre solaire. Ce qui nous permettra d'obtenir un courant max et une tension max qui puisse être délivrée à l'instant t ( en fonction de l'éclairement).
Ma question est, vu qu'on doit charger notre batterie à courant constant, comment fait-on pour stabiliser le courant I étant donné que la valeur du MPPT variera dans le temps en fonction de l'ensoleillement? Doit-on récupérer la valeur de I du MPPT au moment ou l'on a commencé la charge puis stabiliser I même si le MPPT varie?

Pour ce qui est de l'organe intelligent détectant la fin de charge, je crois que le composant sélectionné s'en occupe, si bien sûr on le paramètre judicieusement.

Merci encore de ton aide

[Antoane]

Bonjour,

Si j'ai bien compris, nous devons fixer aucune des grandeurs (tension courant) avant de les coupler? Nous cherchons juste le meilleur rapport de celles-ci? Ce qui pose problème c'est que les générateurs devront soit alimenter la batterie, soit les différents capteurs (qui ont besoin d'une tension de 3.6V pour fonctionner correctement)

Une solution peut consister à toujours alimenter les capteurs via la batterie et à charger celle-ci quand c'est possible. Ce n'est pas optimal quant à sa durée de vie, mais c'est de (très) loin le plus simple.

Avec mon binôme, nous pensions à un MPPT pour le solaire mais pas forcément pour l'éolien, est-il utile pour celui-ci?

Je suis très loin d'être spécialiste et me plante peut-être, mais, pour moi, ca l'est aussi.
Ou pas... En fait j'en sais trop rien. Il faudrait un MPPT pour exploiter au mieux l'éolienne, mais ca impose de dissiper une puissance assez folle dans l'éolienne.

Ma question est, vu qu'on doit charger notre batterie à courant constant, comment fait-on pour stabiliser le courant I étant donné que la valeur du MPPT variera dans le temps en fonction de l'ensoleillement? Doit-on récupérer la valeur de I du MPPT au moment ou l'on a commencé la charge puis stabiliser I même si le MPPT varie?

Ou bien le courant que pourrait fournir {MPPT, PV} est inférieur au courant de charge nominal et alors tu ne peux pas fournir le courant constant requis, ou bien il l'est et tu as deux possibilités :
- charger l'accus avec un courant supérieur au courant nominal, avec ce que cela entraine en termes de perte de durée de vie mais d'accroissement de la vitesse de charge ;
- charger l'accus avec le courant nominal et de pas pleinement exploiter le PV.

Nous avons pas encore sélectionnée de batterie définitive car ceci n'est que du dimensionnement, cependant ça sera soit une tension de 1.2V soit de 4.8V.
Laquelle vous semble-elle le plus pertinent?

C'est (presque) un détail.


Il y a cependant un truc bisard dans les ordres de grandeurs évoqués : tu dis avoir 20 à 40 W de puissance disponible, que tu te propose d'utiliser sous 4.8 V soit un courant de charge de l'ordre de plusieurs ampères... Quelle est la consomation du noeud de capteur ? quelle est la capacité de la batterie envisagée ? Les sources d'énergies ne sont-elles pas très fortement sur-dimensionnées ?