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evolve theme by Theme4Press • Powered by WordPress CARNETS DE ROUTE  PRATIQUE  LE BATEAU L ’EQUIPAGE SUITE DU VOYAGE CONTACT LOGIN   Laisser un commentaire Batteries au Lithium 5: Mise en Œuvre 27/02/2018 Ecrit par Philippe Maintenant que les bases théoriques ont été exposées, il est temps de passer à la pratique. Dans cet article nous allons passer en revue : Ce qu’il faut avoir avant de commencer La Préparation de l’installation L’achat des cellules au lithium La mise en service de la batterie La vie à bord avec des batteries au lithium Voir en bas de page les liens vers les articles précédents Ce qu’il faut avoir avant de commencer Équipement Des chargeurs, alternateurs et régulateurs compatibles avec les tensions et cycles de charge des batteries au lithium LiFePo4 (voir article N°4 – La charge de la batterie) Un BMS (Battery Management System) ou équivalent pour déclencher des alarmes et commander des relais à divers niveaux de tension de chaque cellule – la fonction équilibrage n’est pas utile (voir article N°3 – La protection du matériel et de l’équipage) Fusible Class-T correctement dimensionné (Tao : 400A avec capacité de coupure de 20kA) Un solénoïde correctement dimensionné pour isoler la batterie (Tao : 250A) Des relais pour commander la coupure des chargeurs et/ou des consommateurs en cas d’anomalie Un contrôleur de batterie (courant, tension, SOC, Ah consommés) Rappel important Tous les systèmes de charge sont connectés à la batterie lithium et doivent être paramétrés pour la charge de cette batterie de façon optimale. Un système séparé doit être prévu pour charger la batterie moteur : soit un chargeur DC/DC qui charge la batterie moteur à partir de la batterie lithium quand le moteur est en marche soit la mise en parallèle des deux batteries (dans ce cas la batterie moteur est maintenue chargée en mode Float avec une tension maximale de 13,8V et consommera du courant en permanence) Sur Tao j’ai opté pour un chargeur DC/DC avec un courant de charge maximum de 8A et qui est activé quand le moteur bâbord est en marche. Autre matériel câble de forte section pour remplacer ceux qui sont trop « légers » dans l’installation existante cosses à sertir pour ces câbles et autres branchements barre de cuivre ou aluminium (6 x 30 mm) si les inter-connecteurs fournis avec les cellules sont trop courts en fonction de la façon dont les cellules seront assemblées dispositif pour maintenir les cellules ensemble et les comprimer (Tao : deux plaques d’aluminium de 4mm qui prennent les cellules en sandwich et six tiges filetées qui viennent les serrer sur les batteries par l’intermédiaire de cornières alu en haut et en bas pour répartir les efforts) protection des connections contre la mise en court-circuit accidentel par chute d’objet métallique (Tao : une plaque de contreplaqué de 4mm qui recouvre la batterie) dispositif pour caler la batterie dans son compartiment et empêcher tout mouvement sur les trois axes Outillage Multimètre digital de bonne qualité (capable de mesurer avec une précision de 1mV autour de 3 à 4 Volts de manière répétitive) Pince ampèremétrique pour courant continu Thermomètre à infra-rouge Alimentation stabilisée de laboratoire (15V – 30A) avec contrôle en tension et courant La Préparation de l’installation La configuration de la batterie En achetant des cellules au lithium de 3,2V nominal, il faudra en assembler plusieurs pour obtenir la tension et la capacité souhaitée pour le parc de batterie. Pour une installation 12 Volts, le plus simple est de mettre quatre cellules en série (configuration 4S) avec le BMS qui supervise la tension et température de chaque cellule. On peut trouver des cellules de forte capacité, mais plus la capacité est grande, plus les plaques à l’intérieur des cellules sont grandes. Or nos batteries pouvant être fortement chahutées par grosse mer, ces grandes plaques pourraient se déplacer ou se déformer… et éventuellement se mettre en court-circuit. Il est conseillé de limiter la capacité de chaque cellule à 200 ou 300Ah pour une installation marine. Si une capacité supérieure est nécessaire, il faut mettre plusieurs cellules en parallèle avant de les mettre en série. Dans cette configuration le BMS contrôle la tension de chaque groupe de cellules en parallèle. Une autre option serait d’assembler les cellules d’abord en série pour obtenir des modules à la tension nominale du parc, puis de mettre ces modules en parallèle pour obtenir la capacité souhaitée. L’inconvénient de cette approche est qu’il faut autant de BMS qu’il y a de modules afin de pouvoir contrôler la tension de chaque cellule. Sur Tao j’ai assemblé 8 cellules de 300Ah en configuration 2P4S (mise en série de quatre groupes de deux cellules en parallèle) pour obtenir un parc de 600Ah en 12 Volts. L’emplacement de la batterie Il faut choisir l’emplacement du parc batterie sur le bateau. Le plus simple pour minimiser le câblage est de les mettre à la place des anciennes batteries au plomb… si cet emplacement répond aux critères suivants : sec et ventilé température qui ne dépasse pas les 30°C – ce qui exclu la cale moteur pas de risque de gel facile d’accès Sur Tao les batteries au plomb étaient sous une couchette arrière dans un coffre volumineux facile d’accès. J’ai mis la batterie au lithium au même endroit. Sous le plancher il y a une autre protection en contreplaqué La conception de l’installation Ce n’est pas au moment de mettre en place la nouvelle batterie et de connecter les fil qu’il faut se poser les questions de conception de l’installation. Il est conseillé de planifier cette installation soigneusement afin de n’avoir plus qu’à suivre le plan au moment de l’installation. En fonction du degré de modification de l’installation existante les schémas suivants pourraient être utiles : schéma fonctionnel de toute l’installation avec les producteurs et consommateurs d’énergie les plus significatifs, dispositifs de sécurité… schéma de câblage des batteries (service et moteur) avec chargeurs , systèmes de sécurité… schéma de détail de connexion du BMS et des relais qu’il commande schéma de détail de toute installation de nouveaux équipements (par exemple alternateurs) Vu les courants plus forts que la batterie lithium autorise, il est bon de vérifier si la section des câbles existants est adaptée. Prévoir le remplacement de ceux d’une section trop faible. Définir section, longueur, et les cosses à chaque extrémité afin de les faire couper et sertir de façon professionnelle (pince à sertir à mâchoires hexagonales). Un système de repérage des câbles électriques peut être une bonne idée… avec un tableau pour expliquer la fonction de chaque connexion. Implantation et câblage des composants Quatre objectifs pour l’implantation et le câblage des divers composants : simplifier au maximum et éliminer tout le superflu (sélecteur de batterie, coupe batterie, relais automatiques de charge…) mettre le plus de distance entre les connections positives et négatives réduire la longueur des câbles et le nombre de connexions avoir une bonne accessibilité des connexions, relais, fusibles, disjoncteurs… Par exemple sur Tao : toutes les connections (positives et négatives) se trouvaient sur une même cloison – j’ai déplacé toutes les connections négatives sur une autre cloison « négative » les deux bus étaient sur une planchette avec seulement 10 cm entre les connexions positives et négatives – j’ai déplacé le bus positif vers la cloison “positive” et mis dans une boite de dérivation trois coupe-batteries et un sélecteur de batterie – je n’ai gardé que le coupe-batteries pour la batterie moteur et un autre pour éventuellement démarrer les moteur sur la batterie service Connexions sur les faces arrières des cloisons Prévoir l’emplacement du BMS (proche de la batterie) et des relais qu’il commande (généralement à proximité des circuits commandés) L’achat des cellules au lithium Il y a plusieurs fabricants de bonne réputation… tous basés en Chine : CALB, Sinopoly, Winston, GB Systems (GBS)… En achetant les cellules chez un distributeur il est important de spécifier que ces cellules doivent provenir du même lot de fabrication et si possible avec des numéros de série consécutifs. Ceci afin d’avoir le minimum d’écart de caractéristiques et de comportement entre ces cellules. En effet si une cellule a, par exemple, une résistance interne très légèrement différente de celle des autres cellules, celle-ci se chargera et se déchargera différemment des autres et un déséquilibre entre les cellules se produira avec vieillissement prématuré de certaines. Penser à commander un nombre suffisant de connecteurs inter-cellules pour mettre toutes les cellules en parallèle. Les cellules neuves doivent être chargées en usine entre 50% et 60% SOC, être sorties de l’usine il y a moins de six mois, et n’avoir jamais été connectées à quoi que ce soit. Surtout ne pas acheter de cellules soit disant « pré-équilibrées » car si le distributeur ne les a pas déchargées à 50%SOC aussitôt l’équilibrage réalisé, les cellules ont souffert. A réception des cellules il est important de mesurer la tension de chaque cellule avec un multimètre électronique de bonne qualité. La tension de chaque cellule doit être de l’ordre de 3,3V avec une différence de