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Charge LiPo 3S



  1. #1
    cocasticox

    Question Charge LiPo 3S


    ------

    Bonjour à tous !

    Dans le cadre de mon école, je dois réaliser un chargeur de batterie LiPo 3S. J'ai trouvé ce schéma sur internet, qui, si j'en crois mes calcules charge la batterie à 500mA et à tension constante.
    D'après ce que j'ai compris du schema, la première cellule se charge, puis lorsqu'elle est chargée, le circuit shunt et charge la seconde, et ainsi de suite.
    Le problème vient du composant TL431 (Adjustable Precision Shunt Regulator), dont le fonctionnement m'échappe complétement, même si je comprends son rôle, et ce même en regardant la datasheet. ( http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf )
    Si l'un d'entre vous saurai m'éclairer à ce sujet, je vous en serait reconnaissant

    Merci d'avance !

    -----
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  3. #2
    Vitouille

    Re : Charge LiPo 3S

    Salut! Je suis en train de faire exactement la même chose.

    Déjà pour rectifier on charge à courant constant.
    Ensuite les circuits avec les TL431 sont en fait des limitateurs de surcharge. on règle le seuil de détection des TL431 avec leur patte de référence ( un pont diviseur grâce à deux résistances, ou une résistance et un potentiomètre) et lorsque celui ci dépasse, le TL devient passant et active le transistor PNP, qui décharge légèrement la cellule, empêchant celle ci de surcharger.

    Si besoin, n'hésites pas à m'envoyer un message privé !

  4. #3
    cocasticox

    Re : Charge LiPo 3S

    Haaaaaa,
    je te remercie beaucoup pour ta précision ! je t'avoue que je suis dessus depuis 2 jours sans trop comprendre hahaha
    Juste une autre petite question si cela ne te dérange pas,
    du coup j'ai un petit peu de mal à vois comment le fait qu'il devienne passant puisse polariser le transistor..

  5. #4
    Vitouille

    Re : Charge LiPo 3S

    Re,

    Si je comprends bien:
    La cathode (coté de la barre) de la diode est tirée par pull up à Vbat (Transistor OFF).
    Comme c'est la batterie qui va imposer la tension, elle va monter progressivement.

    Le TL431 se déclenche lorsque la tension sur sa patte de référence atteint 2,5V.
    Comme on veut 4,2V max de charge de cellule, ça nous fait un pont diviseur à 60% (6k et 10k pour les résistances par exemple).

    Lorsque la tension atteint 4,2V sur la cellule (2,5 sur le TL431) il devient passant et la masse est alors injectée sur la base du PNP, qui devient lui aussi passant.
    Ainsi, il décharge un peu la batterie (normalement au travers d'une résistance) et limite la surcharge

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    antek

    Re : Charge LiPo 3S

    Citation Envoyé par Vitouille Voir le message
    Déjà pour rectifier on charge à courant constant.
    Puis à tension constante.

  8. #6
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Charge LiPo 3S

    Bonjour,
    Lorsque la tension atteint 4,2V sur la cellule (2,5 sur le TL431) il devient passant et la masse est alors injectée sur la base du PNP, qui devient lui aussi passant.
    Ainsi, il décharge un peu la batterie (normalement au travers d'une résistance) et limite la surcharge
    Plus précisément : le courant provenant du chargeur est dévié par le NPN dans la résistance de 39 Ohm. A partir de ce moment, plus aucun courant (>0 ou <0) ne circule dans l'accus.

    S'il était correctement dimensionné, ce montage pourrait théoriquement le travail demandé mais :
    - la TL431 n'est pas suffisamment stable pour assurer avec précision que la tension en fin de charge des accus ne sera pas dépassée : il faut une précision de l'ordre de la dizaines de mV, soit ~0.2 %, ce dont est incapable la 431 ;
    - le circuit d'équilibrage n’empêche pas que les accus ne soient pas surchargés : le courant de charge est de ~400mA, la tension de appliquée à chaque cellule peut donc atteindre 39Ohm * 0.4A ~ 16 V.
    - il manque un PCM sur la batterie.

    On trouve dans le commerce des circuits performants et sécurisés pour PCM 3S et assurant l'équilibrage des accus. Se lancer dans ce genre de bricolage est risqué, ne vaut clairement pas le coût.

    http://forums.futura-sciences.com/el...-securite.html
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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  10. #7
    cocasticox

    Re : Charge LiPo 3S

    Bonjour Antoane

    J ai lu avec attention votre message. Vous affirmez que ce montage ne fonctionnera pas correctement alors ?
    J ai bien conscience des risque, et croyez moi bien, si je pouvais, je l aurai acheté tout fait. Mais il est spécifiquement demandé que j en concoive un. Ce qui ne me ravis pas ^^
    Donc si ce montage n assure pas niveau précision, en connaissez vous qui le ferait ?

  11. #8
    Chtulhu

    Re : Charge LiPo 3S

    Bonsoir,

    vous pouvez utiliser ce circuit pour chaque cellule:
    https://www.mouser.fr/ds/2/360/S8209A_E-16380.pdf

    S8209_stacking.PNG

  12. #9
    Chtulhu

    Re : Charge LiPo 3S

    Pour ajouter les switchs de protection en charge et décharge:

    3S_PCM.PNG


    Il reste à implémenter la protection en sur-courant et en température min et max.
    Pour le sur-courant et court-circuit vous pouvez employer un shunt et un circuit de mesure de courant couplé avec un AOP et une bascule RS, un 555 peut faire l'affaire il en contient une.
    Pour la température, un comparateur à fenêtre permettra de faire la fonction.

    Ca fera une bonne révision et je vous ai bien mâché le travail

  13. #10
    cocasticox

    Re : Charge LiPo 3S

    Merci beaucoup pour votre aide !
    J ai pris bonne note de toutes vos informations

  14. #11
    freepicbasic

    Re : Charge LiPo 3S

    Je me demande si cette méthode de charge est judicieuse ?
    (permettant aux accus les meilleurs de se charger au maximum !)

    Car lorsqu'un élément est plus déchargé (ou de capacité inférieure).
    Lors de la décharge le courant continu va continuer à passé dans l'élément déchargé , ce qui le détériore voire pire !
    ça équivaut a une tension inverse pour cet élément,
    évidemment à ce moment la tension générale de l'accus s'effondre, mais l'appareil saura t il gérer cette tension ?

    ça implique une gestion électronique de la tension, sinon, si on la connecte simplement sur une charge , la détérioration semble quasi inévitablement rapide ?

    Surtout si les autres éléments sont chargés à fond ce qui accentue la différence de capacité.
    A+, pat

  15. #12
    Chtulhu

    Re : Charge LiPo 3S

    Car lorsqu'un élément est plus déchargé (ou de capacité inférieure).
    Car quoi??
    Le principe est de dériver un courant de la cellule la plus chargée vers les cellules les moins chargées.
    L'équilibrage ne se fait qu'en charge.

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  17. #13
    Vitouille

    Re : Charge LiPo 3S

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    S'il était correctement dimensionné, ce montage pourrait théoriquement le travail demandé mais :
    - la TL431 n'est pas suffisamment stable pour assurer avec précision que la tension en fin de charge des accus ne sera pas dépassée : il faut une précision de l'ordre de la dizaines de mV, soit ~0.2 %, ce dont est incapable la 431 ;
    - le circuit d'équilibrage n’empêche pas que les accus ne soient pas surchargés : le courant de charge est de ~400mA, la tension de appliquée à chaque cellule peut donc atteindre 39Ohm * 0.4A ~ 16 V.
    - il manque un PCM sur la batterie.
    -> D'ou l'utilisation de potentiomètres pour ajuster les TL431
    -> Un circuit qui fait le boulot, c'est ce qu'on lui demande. un PCM, c'est complexifier le projet démesurément, à voir selon les objectifs personnels

  18. #14
    gienas
    Modérateur

    Re : Charge LiPo 3S

    Bonjour à tous

    Citation Envoyé par Chtulhu Voir le message
    ... L'équilibrage ne se fait qu'en charge.
    Le terme "charge" est à double sens.

    Il désigne la "recharge" phase pendant laquelle on "regonfle" la batterie;

    Il désigne aussi ce qui est branché aux bornes de la batterie et que celle-ci alimente. Par exemple, la batterie est chargée par une résistance.

    Ta citation concerne-t-elle les deux phases?

  19. #15
    Vitouille

    Re : Charge LiPo 3S

    L'équilibrage ne se fait que lorsque l'ont veut recharger la batterie, je pense que tout le monde est d'accord. Ce circuit ne concerne de toute façon que le fait d'atteindre la tension maximum encaissable par une cellule

    (Et selon moi, empêche la surtension) Je ne comprends pas ce que Antoane a voulu dire
    "- le circuit d'équilibrage n’empêche pas que les accus ne soient pas surchargés : le courant de charge est de ~400mA, la tension de appliquée à chaque cellule peut donc atteindre 39Ohm * 0.4A ~ 16 V."
    Pour moi c'est totalement faux (Je peux très bien me tromper), quelqu'un peut vérifier ce raisonnement? (Ou Antoane approfondir ton analyse s'il te plaît? )

  20. #16
    Chtulhu

    Re : Charge LiPo 3S

    Le schéma initial part d'un bon sentiment, mais ses défauts majeurs sont:
    1/ la consommation sur chaque cellule est > 1mA sans rien faire, c'est prohibitif.
    2/ la dérive des réglages avec la température est non négligeable et peut dériver dangereusement.
    3/ la led doit être mise en série avec une résistance le tout en parallèle sur la 39 Ohms.

  21. #17
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Charge LiPo 3S

    Bonjour,
    Citation Envoyé par Vitouille Voir le message
    -> D'ou l'utilisation de potentiomètres pour ajuster les TL431
    C'est bien ce pourquoi j'ai parlé de stabilité et non de précision
    La dérive avec le temps (non spécifiée) et en température (34 mV pour une 431 tout venant, 16 mV autrement, auxquels s'ajoute l'éventuelle déviation du pont diviseur) font que ce composant ne convient pas .

    -> Un circuit qui fait le boulot, c'est ce qu'on lui demande. un PCM, c'est complexifier le projet démesurément, à voir selon les objectifs personnels
    Même sans considération pour ce qu'il serait raisonnable de faire (i.e. ajouter une mesure du courant de charge/décharge et une sécurité sur ce courant + empêcher les décharges profondes et les surcharges) manque a minima une surveillance de la température pour répondre au cahier des charges : "réaliser un chargeur de batterie LiPo 3S".

    "- le circuit d'équilibrage n’empêche pas que les accus ne soient pas surchargés : le courant de charge est de ~400mA, la tension de appliquée à chaque cellule peut donc atteindre 39Ohm * 0.4A ~ 16 V."
    Pour moi c'est totalement faux (Je peux très bien me tromper), quelqu'un peut vérifier ce raisonnement? (Ou Antoane approfondir ton analyse s'il te plaît? )
    Il y a un problème lorsque l'un des accus est chargé mais que la tension du pack n'est pas encore telle que le second 317 (celui monté en limitation de tension qui, d'ailleurs, ne devrait jamais fonctionner en limitation de tension, sans quoi le montage serait sur-contraint puisque les trois accus et leur circuit d'équilibrage se comportent déjà comme une source de tension) limite le courant à moins de ce que peut fournir le premier 317. Dans cette situation :
    - le courant de charge, i.e. le courant circulant dans {la batterie et dans son circuit d'équilibrage} vaut 1.25/R1 (comme fixé par le premier 317), soit environ 400 mA.
    - l'accus complètement chargé ne doit pas recevoir de courant, il faut donc que son circuit d'équilibrage laisse s’écouler ces 400 mA - tout en ayant à ses bornes une tension de 4.2V.
    Quel est donc le courant maximal que peut laisser s'écouler le circuit d'équilibrage tout en ayant 4.2 V à ses bornes ? Il y a :
    - le courant circulant dans Q2 + [la 39 Ohm], qui vaut, au plus 4.2/39 ~ 100 mA ;
    - le courant circulant par la base de Q1 dans la 431, qui vaut tout au plus 100 mA (sans quoi la 431 sera détruite, ou au moins irrémédiablement endommagée, avec dérive de la tension de référence et tout et tout)
    Finalement, le courant max que peut bypasser ce montage vaut 200 mA. reste donc 400-200 = 200mA qui sont contraints d'aller surcharger l'accus déjà plein.
    Dernière modification par Antoane ; 12/03/2018 à 15h01.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  22. #18
    Vitouille

    Re : Charge LiPo 3S

    C'est donc un problème de valeurs sur le montage! La stabilité ne peut elle pas être contrée avec l'ajout d'une capacité?

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  24. #19
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Charge LiPo 3S

    Bonjour,

    Non, ce n'est pas (seulement) ce cette stabilité dont il s'agit. Il s'agit ici de dérive sur des échelles de le temps de l'ordre de l'année et de variations dues aux changements de température ambiante.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  25. #20
    Vitouille

    Re : Charge LiPo 3S

    Bonjour tout le monde,

    J'ai testé ce montage depuis, et mes résultats sont tout à fait appréciables. l'équilibrage de ma lipo 3S 4000mAh se fait à merveille. Mis à part que le seuil de transition des TL431 est linéaire et plutôt lent, j'obtiens 400 mAh de décharge au delà de 4.2V et moins de 5mA une fois retombé à 4.1V.
    Dans le cadre de mon application (voiture de modélisme) ou j'ai voulu lui intégrer un chargeur, la température du circuit est totalement acceptable (40°C à la caméra thermique)
    Je vous ajoute une photo
    LipoBalance.jpg

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