Charge d'une batterie

[inviteb7f12e7c]

Bonjour à tous,

Prenons le cas d'une batterie Li-ion, c'est la technologie que je connais le mieux.

Cas 1: une alim de labo branchée directement sur une batterie et une charge en parallèle à la batterie.
Question : Pour charger la batterie, il faut bien une différence de potentiel pour que du courant passe... Hors, dans le cas d'une batterie li-ion, la tension est limitée à 4,2V par cellule et la tension de charge est censée être aussi de 4,2V/cellule. Comment un courant peut-il passer si la tension alim est la même que la tension de la batterie?

Cas 1: secteur (transfo, redresseur, etc...) --> buck --> batterie + charge en //.
Question : Dans ce cas, la sortie du buck est imposée par la batterie et l'entrée dépend du transfo après secteur. Ces tensions sont différentes et il y a donc transfert de puissance et ce, même si la sortie du Buck à la même tension que la batterie. C'est bien ça?


En fait mon problème est que je ne saisi pas comment un courant charge une batterie si c'est elle qui impose le potentiel....
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[PA5CAL]

Bonjour

Cas 1: une alim de labo branchée directement sur une batterie et une charge en parallèle à la batterie.
Question : Pour charger la batterie, il faut bien une différence de potentiel pour que du courant passe... Hors, dans le cas d'une batterie li-ion, la tension est limitée à 4,2V par cellule et la tension de charge est censée être aussi de 4,2V/cellule. Comment un courant peut-il passer si la tension alim est la même que la tension de la batterie?

La tension à vide de la batterie est toujours inférieure à 4,2V par cellule (la tension de 4,2V est une limite imposée au chargeur pour éviter de la détériorer). C'est parce qu'il existe une différence entre la tension du chargeur et la tension à vide de la batterie qu'un courant circule. Dans la représentation équivalente de Thévenin, cette différence à la chute de tension aux bornes de la résistance interne de la batterie.

Dans la première phase de la charge, la tension à vide de la batterie est très faible, ce qui impose de réduire la tension du chargeur pour limiter le courant de charge au maximum prescrit (généralement C/10).

Dans la seconde phase de la charge, la tension en charge de la batterie est de 4,2V par élément, et le courant de charge décroît tandis que la tension à vide de la batterie augmente.

Cas 1: secteur (transfo, redresseur, etc...) --> buck --> batterie + charge en //.
Question : Dans ce cas, la sortie du buck est imposée par la batterie et l'entrée dépend du transfo après secteur. Ces tensions sont différentes et il y a donc transfert de puissance et ce, même si la sortie du Buck à la même tension que la batterie. C'est bien ça?

En ce qui concerne le comportement de la batterie, le point précédent est assez explicite.

Quand au convertisseur buck, dès lors que sa tension d'entrée est suffisamment élevée, on peut lui faire transférer la puissance qu'on souhaite, y compris une puissance nulle. Tout dépend de la manière dont on le contrôle.

Si on utilise un convertisseur buck pour charger une batterie, alors il faut tout à la fois contrôler le courant (afin de le limiter à C/10) et la tension (afin de la limiter à 4,2V/élément), et provoquer son arrêt en fin de charge (limite intérieure de courant).

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[inviteb7f12e7c]

Waw, je n'espérais pas une réponse aussi complète, merci


Pour être certain d'avoir compris :

• La tension mesurée en charge atteint 4,2V/cellule lorsque le chargeur bascule en mode CV.

• La tension mesurée à vide n'atteint jamais les 4,2V/cellule car la charge à CV est toujours arrêtée avant que le courant de charge ne soit nul (En général, 0.05C) et car il y aura toujours une chute de tension sur la résistance interne.

-->
La ddp entre la batterie en charge et la sortie du chargeur est nulle à la transition CC - CV.
La ddp entre la batterie à vide et la sortie du chargeur n'est pas nulle à la transition CC - CV, c'est cette différence qui permet la charge.

En mode CV, le courant dans la batterie décroit naturellement car les réactions chimiques se finalisent pour cette tension de 4,2V/cellule.



Pour la 2ème partie, le buck transfert de la puissance à la batterie selon le rapport entre sa tension d'entrée et de sortie. Dans mon cas, j'ai environs 35V en entrée (venant du mmp d'un panneau solaire). Il y aura donc toujours transfert de puissance vers la batterie tant qu'elle sera connectée. Dans mon cas, seule la phase CC est réalisée car avec les cellules LiPo utilisées, on atteint 95% de capacité avec un bon 'cell balancing'.


Peux-tu infirmer ou confirmer ma conclusion?

Merci encore

[PA5CAL]

Pour la première partie, enlève «à la transition CC - CV», et c'est ok (car ceci est valable tout au long de la charge, et pas seulement au moment de la transition).


Pour la seconde partie, c'est avant tout le rapport cyclique du convertisseur qui pilote le transfert d'énergie. Si le rapport cyclique est nul, il n'y a pas de transfert d'énergie : il n'y a donc pas forcément de transfert d'énergie lorsque la batterie est connectée. En fait, on fait ce qu'on veut. Il suffit de réaliser la commande adéquate.

La situation que tu décris correspond à une simple alimentation buck dont le mode de contrôle serait fixé en convertisseur de tension. Or, comme je l'ai exposé, le fonctionnement du chargeur impose un comportement plus complexe, avec trois phases distinctes (contrôle de courant, contrôle de tension, arrêt).


Par ailleurs, puisqu'il s'agit d'alimenter le convertisseur buck par un panneau solaire, il faut également veiller à contrôler la tension d'entrée. Notamment, une consommation excessive par rapport à l'énergie effectivement disponible mènerait immanquablement à faire chuter le rendement du panneau solaire et du convertisseur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb7f12e7c]

J'ai un peu résumé la situation mais ne t'en fais pas, tout est sous contrôle.

Il y a un Buck entre le panneau solaire et la batterie, connectée en // sur une charge. Ce Buck est piloté par une commande MPPT.

Le courant disponible ne dépassera jamais la capacité de la batterie donc la limitation en courant durant la phase CC n'est pas nécessaire.

Un 'cell balancing' est prévu pour équilibrer et stopper la charge une fois les 4,2V/cell atteint, on entre donc jamais en phase CV.

Pour la décharge, une sécurité déconnecte la batterie si la tension d'une cellule devient inférieure à 3V qui est une tension donnant un bon compromis entre durée de vie et capacité utilisée.

Si le sujet t'intéresse et que tu as des remarques à apporter, je peux t'envoyer par mail le début de mon rapport qui est en anglais