Charge d'une batterie NiMh à courant constant-Montage Buck

[invitea816efe4]

Salut à tous !!!

Je suis nouveau sur ce forum mais je pense que c'est ici que j'ai les meilleures chances de trouver les réponses à mes interrogations !!

Avant d'entrer dans le vif du sujet, une petite définition du contexte en deux mots:

Ce que je souhaite réaliser est la charge d'une batterie composée de 3 accumulateurs NiMh grâce à un panneau photovoltaïque. Mes accumulateurs sont montés en 3S1P et requiert une charge à courant constant de 600mA.

Pour ce faire, entre le panneau et la batterie, je me dois d'insérer dans mon montage un Buck (idéal pour une charge à courant constant pouvez-vous confirmer?).

Selon mes contraintes, le panneau me délivrera une tension de 5V et un courant (bien que variable) jusqu'à 500mA. C'est donc ces valeurs qui vont être injectées dans mon montage Buck.

Ma question est donc la suivante:

1- Pour voir le courant désiré (600mA) en sortie de montage buck, est-ce le montage buck qui va me permettre d'imposer ce courant, ou est-ce la charge (ici donc la batterie) qui va imposer le courant de charge ?


PS: je simule le comportement du dispositif électronique sous Simulink, je peux ainsi poster des courbes/captures du montage en question si il y a des adeptes de simulink.

En parcourant les différentes discussions du forum, j'ai croisé quelques discussions qui traitaient à peu près de ce sujet, mais jamais avec la configuration énoncée précédemment, je suis donc un peu perdu et commence à m'arracher beaucoup trop de cheveux sur ce problème.

Voila voila j'attends vos réponses avec impatience et vous remercie d'avance !!!!!
-----

[inviteede7e2b6]

hello ,

3S1P ??

[antek]

hello ,

3S1P ??

3 éléments en Série, 1 branche en Parallèle !

[inviteede7e2b6]

on peut avoir un dessin ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

on peut avoir un dessin ?

Oui, on peut avoir un dessin . . . pour 3 accu en série ?

[inviteede7e2b6]

et le parallèle ? où qu'il est ?

bref : 3 en série ça fait 3,6 volts avec un courant de charge de 0,6 A : 2,16 W

panneau 5 * 0,5 : 2,5 W (idéal)

avec le rendement du converto : on est ric-rac , voir dans les choux

[antek]

et le parallèle ? où qu'il est ?

Il est là, tout seul . . .
Pour le reste je sais pas charger un accu NiMH, mais j'imagine que son dispositif fonctionnera comme les chargeurs bas de gamme (parfois jusqu'à 30 heures).

[inviteede7e2b6]

moi , je n'imagine plus ! je veux du concret ou basta

[mizambal]

Bonjour,

Je ne vois pas un "géné de courant constant" dans ce que vous décrivez.. En effet Buck c'est un convertisseur abaisseur tension / tension => il impose la tension.

[Antoane]

Bonjour,

Un buck est effectivement un convertisseur de tension, dont c'est la tension de sortie qui est stabilisée en boucle ouverte, et non le courant : Vout = dc * Vin, et non Iout = truc * Vin. (où dc est le rapport cyclique).
Cependant, dans le cas particulier présent, la tension de sortie sera fixée par l'accus, et le convertisseur buck mettra son rapport cyclique à la valeur maximale possible (environ 100%, puisque la tension de sortie sera inférieure à la consigne), ce qui fixera la tension d'entrée, en faisant passer le panneau en générateur de courant

Pour bien faire le travail, il faudrait utiliser un MPPT, mais cela demande d'utiliser un convertisseur dédié ou de refaire toute la boucle de régulation. Il faudra de toutes façons un organe intelligent capable de détecter la fin de charge (dT/dt ou -dV/dt).
Tu vas vouloir exploiter autant que possible ton panneau solaire : s'il peut fournir 650 mA à tes accus, tu les prendras. L'accus impose la tension de sortie, c'est le panneau solaire (associé au contrôleur de charge) qui va limiter le courant max.

Tu es sûr de la tension de sortie du panneau ? n'y a-t-il pas une électronique associée au panneau, en interne ?

Pour une charge propre d'accus en série, il faut surveiller l'équilibrage des accus.

[invitea816efe4]

Whouah super je m'attendais pas à tant de réponses si rapidement !!! Déjà merci beaucoup et je vais éclaircir quelques points

1- 3S1P c'était simplement pour dire que mes accumulateurs sont montés en série.

2- Concernant le montage Buck: je recherchais un montage simple de réalisation (simulation+réalisation sur plaque) pouvant admettre des variations de tensions/courants en entrée (provenant du panneau).

Je ne comprends pas bien pourquoi le rapport cyclique devra être à 100%, je pensais "tout simplement" mettre par exemple un rapport de 1/2, donc 2,5V en sortie et avec U=RI, mettre une resistance de 4ohm ce qui me donnerait un courant de 600mA.

Mais de ce que vous me dîtes c'est pas le buck qui va l'imposer la tension mais le batterie, donc faudrait il que je regarde la tension que me donne la batterie et dimensionner ma résistance en fonction pour avoir mes 600mA???



3- Pour le MPPT j'ai oublié de préciser une chose: je souhaite que l'ensemble panneaux et batterie soit autonome énergétiquement, donc rien de brancher sur une alim ou sur secteur.

J'ai donc jugé qu'il n'était pas utile d'en envisager un (ou regard de la petite taille de l'ensemble de mon dispositif) dans la mesure ou le gain qu'il m'apporterai, par rapport à sa consommation, n'était pas pertinent.

4- Fin de charge: il va falloir en effet que je prévois un BMS pour contrôler l'état de charge, mais c'est vrai que pour l'instant je ne m'y suis pas encore intéressé, essayant de prendre les problèmes un par un haha...

Que pensez vous d'utiliser "tout simplement" un chargeur qui du coup, intégrerait un contrôle de fin de charge par la même occasion ?

Que pensez-vous d'un montage plus simple, un shunt en sortie de panneau (diode zener, résistance et transistor) ?

Merci !!!!!!!!!

[Antoane]

Bonjour,

Je ne comprends pas bien pourquoi le rapport cyclique devra être à 100%,

Je suis allé un peu vite...
Tu veux que le buck charge l'accus, jusqu'à une tension de 1.4V (par exemple). Tu va donc le régler qu'il délivre 1.4V à vide. Or, si tu le branche sur un accus fournissant 1.2V (i.e. déchargé), la tension de sortie ne sera pas de 1.4V, mais bien plus basse : 1.2V. Le régulateur va donc vouloir ajuster le rapport cyclique de manière à faire remonter la tension de sortie. Pour cela, il va accroitre le rapport cyclique, jusqu'à ce qu'il ne puisse plus l'accroitre ou jusqu'à ce que la tension de sortie du buck atteigne 1.4V. Comme il n'arrivera pas à avoir ces 1.4V, il va augmenter le rapport cyclique jusqu'à environ 100%.

Une autre solution serait d'utiliser un buck non régulé, dont le rapport cyclique serait fixe. Néanmoins :
- ce serait avant tout intéressant dans le cas ou le rapport tension de panneau sur tension accus est très grand (~ >2) ;
- ce serait presque aussi complexe et bien moins performant qu'un MPPT.

je pensais "tout simplement" mettre par exemple un rapport de 1/2, donc 2,5V en sortie et avec U=RI, mettre une resistance de 4ohm ce qui me donnerait un courant de 600mA.
Mais de ce que vous me dîtes c'est pas le buck qui va l'imposer la tension mais le batterie, donc faudrait il que je regarde la tension que me donne la batterie et dimensionner ma résistance en fonction pour avoir mes 600mA???

Je pense que tu fais une erreur assez fondamentale. Peux-tu poster un schéma de ce que tu proposes ?

3- Pour le MPPT j'ai oublié de préciser une chose: je souhaite que l'ensemble panneaux et batterie soit autonome énergétiquement, donc rien de brancher sur une alim ou sur secteur.

Le circuit MPPT est auto-alimenté, pas besoin d'alim externe.

J'ai donc jugé qu'il n'était pas utile d'en envisager un (ou regard de la petite taille de l'ensemble de mon dispositif) dans la mesure ou le gain qu'il m'apporterai, par rapport à sa consommation, n'était pas pertinent.

C'est une affirmation gratuite.
Peut-être vraie, mais gratuite.
Et d'autant plus gratuite que tu veux utiliser un convertisseur buck, qui consommera autant que le MPPT mais pour de moins bons résultats.

Que pensez-vous d'un montage plus simple, un shunt en sortie de panneau (diode zener, résistance et transistor) ?

C'est clairement le plus simple.
Et probablement guère moins bon du point de vue du rendement.
Préfère cependant une référence de tension (e.g. TL431) à la zener. C'est plus précis et stable.

[invitea816efe4]

Hello, j'ai malheureusement beaucoup de boulo à côté de ce projet ce qui explique mon délai de réponse :/

1- Merci pour la clarté de l'explication concernant " l'emballement du rapport cyclique " je vois bien mieux les choses à ce propos, et de fait je pensais "résoudre" ce problème de la façon qui suit :



Cependant, j'ai peur que la tension au bornes de la batterie étant flottante, le courant varie dangereusement pour la charge de ma batterie NiMh.


Etant donné que je vais devoir de toute façon contrôler l'état de charge de ma batterie, je me dis que de prendre un chargeur (qui pourrait posséder la fonction MPPT) serait le bienvenue.
Je suis donc entrain d'étudier les différentes datasheet pour un chargeur, dans la famille LT15, tout en espérant qu'il ne consommera pas excessivement ...

[invitea816efe4]

Nb: je ne peux plus modifier mon message mais je me suis trompé sur les valeurs inscrites sur mon schéma:

Disons que Vbuck=4V alors avec Vbatterie 3,6V, Ur=0,4V, alors avec R=0,7ohm, on aurait I=600mA

[Antoane]

Bonjour,

le courant varie dangereusement pour la charge de ma batterie NiMh.

Oui.
Sauf, et ca me parrait assez probable vu les puissances disponibles et demandées, si le panneau se met de lui-même en limitation.
Pense aussi au mauvais rendement de cette solution.
Et au fait qu'il faudrait fixer la tension de sortie du buck à environ 4.2V (à revérifier) de manière à pouvoir complètement charger l'accus...

Etant donné que je vais devoir de toute façon contrôler l'état de charge de ma batterie, je me dis que de prendre un chargeur (qui pourrait posséder la fonction MPPT) serait le bienvenue.

Ou un simple régulateur shunt, comme tu proposais plus tôt, si tu ne veux pas t'embêter -- la perte d'énergie sera assez faible.

[invitea816efe4]

Très bien....

Super tout ça, je vais donc faire tous mes petits calculs pour comparer Shunt/chargeur (sachant qu'il faudrait que je réfléchisse à comment alimenter mon chargeur haha) et je verrai en fonction.


Merci beaucoup vous êtes top !!!!!