Balancing LIFEPO4

[philou462]

Bonjour à tous
j'aurai besoin d'un avis d'expert sur les bonnes pratiques d'équilibrage de cellules lifepo4
en 3.2 volts et 90 amps

Je connais à peu près le principe de fonctionnement des bms à base de mosfet pour sécuriser les seuils à ne pas dépasser
en termes de charge et de décharge.
Ma question concerne la partie balancing ou équilibrage .
Est-ce qu'il faut passer par des circuits spécialisés pour effectuer la balance ou simplement mettre les cellules en parallèle
(ce que je fais et j'obtiens une tension uniforme sur tous mes packs).
Est-ce dangereux voire inapproprié de mettre en parallèle les cellules ?
Merci pour vos réponses simples car je ne suis pas un expert en électricité
cordialement
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[invite03481543]

Bonjour,
l'équilibrage est nécessaire uniquement en série.
En parallèle les cellules sont censées être de même lot, même historique de fabrication et de stockage.
Dans ces conditions elles sont identiques et ne présenteront que quelques mV d'écart et la même capacité.
L'équilibrage d'une chaine est soit passif soit actif.
Par exemple la technique d'équilibrage d'une batterie 4S10P se choisit selon les critères suivants:
-> vitesse requise pour une recharge complète.
Si le temps requis est par exemple 1h30 il sera impossible d'équilibrer en mode passif.
-> capacité du pack
Au delà d'une certaine capacité les résistances d'équilibrage dégageront une chaleur incompatible avec les exigences thermiques de l'environnement lithium sans impacter notablement sur la durée de vie.
Généralement l'équilibrage actif est peu pratiqué car plus cher et plus complexe à mettre en oeuvre.
En revanche il permet d'augmenter notablement la longévité d'un pack et permet d'éqiilibrer tant en charge qu'en décharge très rapidement et sans qusiment aucune perte Joule.

[philou462]

merci Hulk pour votre réponse claire et précise

J'ai oublié de donner des détails car je suis allé un peu vite

En fait j'ai 16 batteries de cellules lifepo4
chaque batterie est composée de 32 cellules lifepo4 de 3.2 volts

ces blocs sont montés en parallèle on aura donc au final une batterie de 58,4 volts (3065 *16)
Le BMS devrait faire son boulot pour gérer les seuils de charge et décharge mais je voudrai faire un équilibrage manuel

est-ce possible en mettant les batteries tout simplement en parallèle ? ou faut-il passer par des balancer made in china ?
si oui pouvez-vous me dire pourquoi ?

merci pour votre avis
bonne journée

[philou462]

Qd vous parlez d'équilibrage actif qu'est ce que c'est en termes simple ?
merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite03481543]

En fait j'ai 16 batteries de cellules lifepo4
chaque batterie est composée de 32 cellules lifepo4 de 3.2 volts

ces blocs sont montés en parallèle on aura donc au final une batterie de 58,4 volts (3065 *16)
Le BMS devrait faire son boulot pour gérer les seuils de charge et décharge mais je voudrai faire un équilibrage manuel

est-ce possible en mettant les batteries tout simplement en parallèle ? ou faut-il passer par des balancer made in china ?
si oui pouvez-vous me dire pourquoi ?

Il est possible de les mettre en parallèle MAIS:

-> la mise en parallèle doit se faire si les différentes batteries ont été préalablement toutes chargées au maximum (ou toutes déchargées au minimum).
Le but étant d'éviter des écarts de charge entre les batteries qui occasionnerait un pic de courant au moment de la mise en parallèle qui risquerait de déclencher la protection en surcourant et ne permettrait pas d'avoir une répartition équitable des charges entre les 2 packs, contrairement à ce qui se passe avec 2 condensateurs déséquilibrés mis en parallèle.
Une batterie ne fonctionne pas comme un condensateur, elle ne peuvent pas s'équilibrer (i.e leurs charges) naturellement, même si elles présentent pourtant la même tension après la mise en parallèle.

-> si les batteries ont des charges toutes différentes, chaque BMS devra communiquer au réseau (i.e les autres batteries et le master) son état sur le port de communication, la plus chargée sera activée avec le load, puis se déchargera et finira par atteindre la seconde moins chargée qui se connectera en parallèle et ainsi de suite jusqu'à la moins chargée.
On peut faire le même principe en charge: la batterie la moins chargée sera prioritaire à la recharge, puis lorsque la tension augmentera chaque batterie se mettra dans le circuit de charge au fur et à mesure que les tensions matcheront.
C'est typiquement ce qui est fait sur les systèmes de recharge intelligents gérés par bus CAN pour des branchements à chaud.
Une fois que le process de mise en parallèle est effectué, la batterie reste en l'état c'est à dire en parallèle et sans stress au branchement.

Vu du coté client c'est transparent, il croit que toutes les batteries sont actives en parallèle dès qu'il les branche alors qu'en réalité le process de mise en parallèle se fait par évaluation successive des différents états de charge retournés sur le bus de comm.
De la même façon une batterie qui est jugée HS sera déconnectée du réseau avec une alarme générée vers le BMS maître ou le calculateur principal en charge de la gestion de l'énergie.

[invite03481543]

Qd vous parlez d'équilibrage actif qu'est ce que c'est en termes simple ?
merci

L'équilibrage actif déplace des charges d'une cellule à l'autre par le biais de composants inductifs ou capacitif uniquement, il n'y a quasiment aucune perte Joule.
Par exemple on charge un condensateur avec la tension de la cellule la plus chargée et ensuite on commute brièvement celui-ci sur la cellule la moins chargée => i=C*dU/dt
Pour de faibles courants d'équilibrage (<1A) on utilise des condensateurs, pour de forts courant (par exemple 5A ou bien plus encore) on utilise des inductances.

Pour résumer:
équilibrage passif pour des courants d'équilibrages max de 0.5A~1A (au-delà ça n'a plus vraiment d'intérêt à part chauffer les petits oiseaux et provoquer un rendement excécrable)
équilibrage actif pour des courants d'équilibrages >1A ET/OU un impératif de charge rapide/très rapide.

[philou462]

Ouaouhhh ! Merci Hulk
ça répond bien à ma question et je vais prendre du temps pour digérer tous ces conseils.
Donc c'est possible mais sous conditions...
Effectivement j'ai pu remarquer sur certains "balancer" la présence de gros condensateurs... ce qui fait le lien
avec votre explication sur le point n° 2
je regarderai ce qu'est une inductance car je ne sais pas ce que sais
en tous cas je vous remercie pour votre gentillesse ça m'aide bien à comprendre et je reviendrai vers vous pour la suite de mes expérimentations
bien cordialement
PR

[philou462]

"Une batterie ne fonctionne pas comme un condensateur, elle ne peuvent pas s'équilibrer (i.e leurs charges)
naturellement, même si elles présentent pourtant la même tension après la mise en parallèle."

Par contre je réagis à ce que vous dites car si je comprends bien la mise en parallèle va équilibrer les cellules en tension et on aura une tension uniforme mais la charge
elle, ne sera pas uniforme ce qui revient à dire que la cellule la plus chargée ne vas pas se comporter comme un "chargeur" il faut donc l'obliger
par un "tiers" à se décharger vers la cellule la plus basse...
ça répond encore mieux à ma problématique car la mise en parallèle finalement ne sert pas à grand chose si ce n'est à avoir la même tension partout ...

[invite03481543]

Le but est de pouvoir exploiter toute l'énergie des cellules groupées (et achetées), donc de faire en sorte que la mise en parallèle soit optimale et que toutes les cellules aient acquis la même charge.
D'où la méthode que j'ai expliqué plus haut, qui ne nécessite aucun tiers, c'est juste un séquençage supervisé par le master BMS à la première utilisation, valable en charge ou en décharge.

[philou462]

oui tout à fait
donc il faut trouver un bms qui convient le mieux pour faire le job.
en tous cas merci
je n'hésiterai pas à revenir vers vous si ça ne vous dérange pas trop

[invite03481543]

Pas de problème je suis là pour ça