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conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4



  1. #1
    kaka33

    conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4


    ------

    Avis aux modérateurs: je me permet de continuer ici les questionnements que j'avais abordé dans un topic de la rubrique "bricolage et décoration". En effet, la rubrique électronique me semble plus adaptée pour ces nouvelles questions. Le lien de mon premier topic: https://forums.futura-sciences.com/b...terie-12v.html merci.


    Bonjour à tous,

    Je cherche donc à dimensionner et concevoir un système de batterie 12v portatif destiné à un usage professionnel et ponctuel. Lors de mes dernières sollicitations quant à la conception de ce système, j'ai souvent eu comme conseil d'utiliser un groupe électrogène. Je connais et possède un groupe électrogène. Pour des raisons de confort de travail, je ne souhaite plus en utiliser. Merci de ne pas revenir sur cette décision personnelle.


    J'ai établie un cahier des charges pour le système:


    • Le système sera une batterie portative (réalisé dans un systainer). Le système doit être compact et le plus léger possible.
    • Il sera rechargé en fin de journée après chaque utilisation (autonomie d'une journée maximum)
    • Il devra alimenter trois outils différents (soit l'un, soit un autre et jamais deux outils dans la même journée):
    1. Un outil constitué d'une résistance chauffante d'environs 250w 220v thermostatée connecté à un convertisseur 12v->220v (efficacité estimé à 80% pour 250w) . J'utilise l'outil maximum 5h en continu par jours (avant de rentrer chez moi et de pouvoir recharger le système de batterie). La résistance étant thermostatée, elle se coupe régulièrement. J'ai utilisé un appareil qui mesure les Watts de mon outils: 620w ( mesurés en sortie de convertisseur) en 4h30.
    2. Une pompe à membrane 12V 20A pour liquide de viscosité élevée (sirop de glucose). Cette pompe a pour but de doser; elle fonctionne donc par intermittences. Elle a un débit minimum (suivant la température du sirop de glucose) de 5L/min et devra distribuer 600L par "tranche" de 2L. Soit une utilisation continue de 2H divisé par "tranche" de 24s.
    3. Un convertisseur de 1000w et 2000w en crête utilisé au maximum de ça puissance sans limite de temps (je veux dire par là qu'il n'y a aucune importance qu'il puisse tourner 10min ou 10H. Je veux juste pas que la batterie soit détériorée si je branche une meuleuse de 1000w par exemple). Le convertisseur (qui est le même que pour le premier outil) est donné pour 93% d’efficacité maximum. Comme je ne sait pas "où" se situé cette efficacité, je prendrai 20% d'efficacité pour mon dimensionnement.
    • Il devra être fiable, sur et adapté à un usage professionnel
    • Il devra résisté aux éclaboussure (transport sur un camion plateau par temps de pluie)
    • Il devra pouvoir être chargé sur secteur le plus rapidement possible à 100% et en moins de 10H. La batterie ne devra pas être détériorée si le système est laissé branché sur secteur après charge complète.
    • En option si possible et si pas trop complexe: la batterie doit pouvoir se charger (occasionnellement) sur l'alternateur d'un véhicule préalablement équipée d'une prise 12v à fort Ampérage. Le branchement doit être rapide, simple et le système ne doit pas vider la batterie de démarrage du véhicule (coupleur/séparateur). La charge de du système doit se faire le plus rapidement possible tout en protégeant l'alternateur de 90A (à vérifier). Pour le moment pas vraiment d'utilité pour cette option mais je préfère l'envisager.
    • En terme de budget: 1000€ grand max. Je déciderai de la pertinence de l'investissement dans un second temps donc le moins chère sera bien évidement le mieux.


    J'ai pas mal cogité sur le système. Mais je suis pas très alaise avec électricité... C'est pourquoi je demande votre aide pour confirmer ou pas mes conclusion et mes choix dans le dimensionnement.
    1. Choix de la batterie:
    • Technologie: LiFePo4
      -gain de poids et d'encombrement qui facilite la manutention
      -cyclage à 80% envisagée
      -charge rapide
      -durée de vie plutôt bonne
      -Tolère des charge <100%
      -courant de décharge élevé
      -tension stable tout au long de la décharge
    • Capacité:
      -Outil N°1:
      courant de décharge: [250w+(250w x20%) ] / 12V = 25A
      charge électrique nécessaire: [620w +(620w x20%)] /12V = 62 A soit 62Ah de capacité effective
      capacité de la batterie nécessaire pour obtenir une charge électrique de 62Ah à 80% de décharge: 78Ah
      -Outils N°2:
      courant de décharge: Si je ne me trompe pas, au démarrage la pompe à besoin d'un courant 3x supérieur au courant nominal. Soit 3 x20A =60A. Admettons 20% de perte dans le câblage/connexion: 72A
      charge électrique nécessaire: [20A+(20Ax20%)] = 24A soit 24Ah de capacité effective (je ne sais pas comment quantifier la consommation lors des piques d’intensité au démarrage de la pompe. je l'ai négligé, est ce cohérent?)
      capacité de la batterie nécessaire pour obtenir une charge électrique de 24Ah à 80% de décharge: 30Ah
      -Outil N°3:
      courant de décharge: 2000w (en crête) avec 20% d'efficacité (convertisseur) -> [2000w+(2000w x20%) ] / 12V = 200A
      charge électrique nécessaire: peut importe étant donné que le temps d'utilisation de mon outil N°3 n'est pas dans le cahier des charges.
    • Caractéristique de la batterie retenue:
      Il me faut donc une batterie LiFePo4 de capacité > 78Ah avec un courant de décharge maximum continue > 200A.

      La batterie retenue est donc une LiFePo4 90Ah avec un courant de décharge maximum continue de 3C soit 270A.
      Lien vers la batterie: https://www.ev-power.eu/LiFeYPO4-bat...0AH.html?cur=1
    2. Système de recharge secteur:

    La batterie est donnée pour un courant de charge optimal de 45A. Mais au prix du chargeur 45A je préfère me diriger vers un chargeur 20A. La durée de vie de ma batterie sera elle beaucoup influencé en ne suivant pas le courant de charge optimal donné?

    Pour calculer le temps de charge: (90Ahx80%)/20A=3.6h soit 3h36min (Ai-je bon?)

    Puis-je utiliser mon chargeur comme alimentation secteur de ma pompe 12v 20A?


    Lien vers le chargeur retenu:
    https://www.ev-power.eu/Chargers-6V-...tml?cur=1#tab1



    3. Protection de la batterie et autre:

    Je souhaite un système fiable et sans danger. Il me faut donc connaitre les protection nécessaire à la sécurité du système et des utilisateurs.
    -en sortie du système (prise 12v) contre une décharge supérieur à 80%: victron battery protect 100A Sur quelle tension minimum doit il être réglé pour une décharge limitée à 80% de la batterie LiFePo4?
    -en sortie du système contre une intensité supérieur à 270A : un fusible 300A en 32V peut il être utilisé?

    -en entrée du système (prise charge secteur) contre un courant de charge supérieur au courant max de charge de la batterie (donné à 90A): fusible de 90A



    4. Couplage à l'alternateur:

    Pour le couplage à l'alternateur, je compte utiliser un coupleur/separateur Victron Citrix.
    Il y a t-il besoin d'un autre élément pour recharger la batterie via alternateur (gestionnaire de charge)? Faut-il un élément qui puisse assurer une tension constante adapté à ma batterie? Si oui quelle est cette tension?
    Mon alternateur est de 90A. Comment le préserver?
    j'ai lu qu'il fallait limiter le courant de charge issu de l'alternateur afin de ne pas le fatiguer.
    Est-ce vrai? Quel élément permet de limiter une intensité (par exemple à 25A)? On m'a dit qu'un fusible peut jouer ce rôle. Comment le dimensionner? 25A simplement?
    Dans le cas ou je souhaite utiliser la même prise d'entrée 12v pour le chargeur et le couplage à l'alternateur (l'un ou l'autre), il est possible que deux fusibles soit en série. Comment se comportent deux fusible en série?





    5.Prises et connexions:

    Afin de faciliter l'utilisation du système, je souhaite utiliser des connexions simple à brancher.
    Les deux modèles retenus sont:

    • Pour la sortie 12v du système: Connecteur de batterie voiture 175A. Lors d'un courant de crête l'intensité peut monter à 200A en sortie du système. Puis-je considérer sans risque que cette hausse d'intensité brève n'altérera pas le connecteur?
    • Pour l'entrée 12v du système: Prise type agricole 25A (connexion au chargeur 20A ou bien couplage à l'alternateur).
    Comment estimer le comportement des connexions? Il y a t-il des chutes de tension? vont-ils limiter mon courant et fausser mes dimensionnement?



    6.Dimensionnement du câblage: longueurs et section

    A venir...




    Malgré tous mes efforts, il se peut que la compréhension de mon message ne soit pas claire de part sa longueur ou de sa rédaction ou de son orthographe. Je m'en excuse par avance. Désolé également pour les erreurs d'unité si erreur d'unité il y a.
    Je remercie grandement tout ceux et celles qui m'aideront dans ce projet.

    Antoine

    -----

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  3. #2
    penthode

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    tu payes combien ?
    Là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue.

  4. #3
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Bonjour,
    La masse de travail nécessaire pour répondre à mes quelques questions en vert (ok peut être un peut nombreuses...) et si conséquentes que ça?
    Peut être ai-je un peut sous estimé la complexité du système...?
    Ou alors n'ai-je pas respecté la charte de ce forum, et c'est une façon de me le faire remarquer?

    Tout de même, un soupçons de politesse aurai été apprécier.
    Je vais me permettre d'attendre un autre avis et s'il le faut je prendrai mes click et mes clack sans rancune.
    Dernière modification par kaka33 ; 21/01/2019 à 17h40.

  5. #4
    Montd'est

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Bjr,

    Cette réponse a été donné, car vous fournissez un cahier des charge conséquent et qu'en plus votre affaire est destiné à un usage professionnel;
    Je trouve que ça dépasse le cadre de ce forum d'entraide.

    Ce n'est pas 2-3 questions sur des points précis, là vous demandez une études complète pour un usage pro, c'est plus vers un bureau d'étude qui faudrait logiquement se tourner malgré le coût...
    Ya un bon moyen de se tromper de solution: c'est de se tromper de problème.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. Comparatifs

    Gagnez du temps et de l'argent grâce à nos comparatifs de produits. Parmi nos sujets :
  8. #5
    penthode

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Citation Envoyé par Montd'est Voir le message
    Bjr,

    Cette réponse a été donné, car vous fournissez un cahier des charge conséquent et qu'en plus votre affaire est destiné à un usage professionnel;
    Je trouve que ça dépasse le cadre de ce forum d'entraide.
    d'entraide gratuite faut il le rappeler.

    il ne nous appartient pas de casser le job des pros qui en vivent.
    Là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue.

  9. #6
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Ok désolé, je n'avais pas vu les choses sous cette angle. Le cahier des charges est un reflex issu de mes études en GMP. J'ai copié/collé l'ensemble de mes réflexions en espérant apporter le maximum de mon travail sur le sujet. Évidemment si cela peut rassurer, le système n'est pas destiné a être vendu. Si le résultat est cohérent, au mieux je partagerai avec les collègues de la profession (apiculture).
    Aujourd'hui en court d'installation, je ne peux financièrement pas me tourner vers un BE. Ceci dit je tiens compte de vos remarques et je vais separer chaque problématique afin de les aborders de facons indépendantes dans des forums spécialisés.

    Bonne soirée.

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  11. #7
    antek

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Si tu habites le 43, contacte-moi par MP.

  12. #8
    bobflux

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    > Je veux juste pas que la batterie soit détériorée si je branche une meuleuse de 1000w par exemple

    C'est la question subsidiaire

    Problème de la meuleuse et autres outils équipés d'un moteur universel : le courant de démarrage est monstrueux, 5-10 fois le courant nominal, donc dès que tu vas appuyer sur le bouton, ton onduleur va se couper.

    Certains onduleurs sont assez intelligents pour tenter ensuite un démarrage progressif en élevant progressivement la tension, et alors ça fonctionne. D'autres ne sont pas aussi intelligents... il faut essayer.

  13. #9
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Bonjour et merci,
    La meuleuse fonctionne sur l'onduleur. J'ai fais un essai sur la batterie plomb de ma voiture. Pas de soucis.

    Tu parle de 5 a 10 fois le courant nominal. Donc pour ma meuleuse, plus de 400A sur la batterie... c'est pas bon ca?!

    Je cherche a estimé cette surconsommation électrique au démarrage d'un moteur. Combien de temps dure ce pic? 1 seconde environ?
    Dernière modification par kaka33 ; 22/01/2019 à 07h32.

  14. #10
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Ok, je réponds tout seul a ma question désolé...

    Donc ma batterie accepte un courant de decharge max de 900A 10 seconde toutes les minutes. Faut donc meuler molo.

  15. #11
    bobflux

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Citation Envoyé par kaka33 Voir le message
    La meuleuse fonctionne sur l'onduleur. J'ai fais un essai sur la batterie plomb de ma voiture. Pas de soucis.
    OK, très bien.

    > Tu parle de 5 a 10 fois le courant nominal. Donc pour ma meuleuse, plus de 400A sur la batterie... c'est pas bon ca?!

    Non, l'onduleur va donner son courant max, il n'ira pas plus loin. Il doit être assez intelligent pour limiter le courant lors du démarrage au lieu de disjoncter.

    > Combien de temps dure ce pic? 1 seconde environ?

    Un peu moins, c'est très court

  16. #12
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    ok merci pour cette réponse.

    Je néglige dons la sur-consommation liée à ces pics.

    @ antek: je suis de Lozère, je ne suis pas sur que mon MP soit parti (rien dans les éléments envoyés...)
    Dernière modification par kaka33 ; 23/01/2019 à 10h10.

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  18. #13
    antek

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Citation Envoyé par kaka33 Voir le message
    @ antek: je suis de Lozère, je ne suis pas sur que mon MP soit parti (rien dans les éléments envoyés...)
    Je n'ai donc pas considéré utile de répondre !

  19. #14
    bobflux

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Citation Envoyé par kaka33 Voir le message
    Je néglige dons la sur-consommation liée à ces pics.
    Oui tout à fait.

  20. #15
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Parfait, cela m'arrange! Ça avance bien sur le projet merci. Me reste encore quelques points à éclaircir notamment sur la charge des LiFepo4.
    Je susi actuellement en recherche de docs. Si quelqu’un a des bonne adresse à partager, vous remercie par avance.

  21. #16
    antek

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Pour les accus en général -> https://batteryuniversity.com/

  22. #17
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Genial! Merci

  23. #18
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4

    Bonjour,

    La documentation m'a beaucoup apportée sur les LiFePo4.

    Je suis maintenant confronté à un problème de compréhension d'une doc technique: celle d'un BMS de chez victron 12-200.
    Il semblerai que cet organe intègre tous se qu'il me faut: limitation du courant de charge réglable, coupleur/séparateur intégré et limiteur de décharge.

    Malheureusement, la tension seuil du limiteur de décharge n'est pas réglable et la doc technique dit: "Coupure de la décharge de batterie chaque fois que la cellule la plus faible chute en dessous de 3 V"

    Ma batterie (qui n'est pas une victron) étant composé de 4 éléments, la coupure de la décharge de batterie se fera donc à 4*3v= 12v ?
    Je ne comprend pas bien comment cet appareil peut savoir la tension de chaque éléments....

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  25. #19
    kaka33

    Re : conception système alimentation 12v portatif - Batterie LiFePo4


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