Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

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saxo-montagne
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Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par saxo-montagne » dim. 06 05 , 2012 19:26

Ben voilà, c'est fait !!!
Ma Saxo roule au lithium :D

Je suis intervenu à plusieurs reprises dans la présentation de Dodécaèdre. Je conseille d'y jeter un œil car les travaux sont décrit avec beaucoup de détails.

Tout d'abord, je n'ai pas envie de débattre excessivement sur les aspects coûts du projet et encore moins sur l'amortissement d'une telle réalisation. De mon point de vue, à chacun ses hobbies... :oops:

Dans ma présentation je vais me concentrer essentiellement sur le projet des packs batteries. Pour des raisons professionnelles je ne détaillerai pas les réalisations qui concernent le BMS. J'ai déjà donné quelques éléments dans le sujet de Dodécaèdre. La surveillance des tensions et l'équilibrage sont réalisés par les circuits de Linear Technology LTC6802. http://cds.linear.com/docs/Demo%20Board ... c1331D.pdf
Une carte µC assure l’interface des cartes LTC6802 et pilote un afficheur LCD pour renseigner le conducteur. http://www.olimex.com/dev/pdf/ARM/ST/STM32-P103.pdf

Ma Saxo accueil dorénavant plus que 2 packs batteries : l'avant inférieur et l'arrière. Exit le petit coffre avant supérieur.
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dirk pitt
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par dirk pitt » dim. 06 05 , 2012 19:41

concernant justement ton BMS a base de LTC6802 et µC, comptes-tu partager ton travail (en faire un open source par exemple) pour qu'il puisse etre reproduit par ceux que ça interesse?
Image
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par saxo-montagne » dim. 06 05 , 2012 21:35

Salut Dirk pitt,

Je vais plutôt détailler les packs batteries.
Les batteries sont donc des Calb 100Ah. http://lithiumstorage.com/index.php?mai ... aefc6706dd
J'ai passé beaucoup de temps pour faire cette sélection, sachant que les contraintes dans mon utilisation en montagne sont sévères. Les Calb sont dans une assez bonne moyenne considérant la résistance interne, les régimes de charge et décharge, le rendement énergétique de charge / décharge, l'énergie massique et le prix...
Parlons-en du prix par élément : 135€TTC livré à domicile, acheté chez Lithium Storage en Suisse. Je suis très satisfait de ce fournisseur qui a fait jouer le SAV Calb : 2 éléments étaient déformés, il ont été remplacés gratuitement, port compris.
La résistance interne varie relativement d'un élément à l'autre : 0,4 mOhm en moyenne mesurée à 15°C.
La capacité à réception et de 110Ah en moyenne.
Le rendement énergétique de charge / décharge est d'environ 88%.

Le coffre AV inférieur d'origine est à présent équipé de 16 cellules en série.
Le coffre AR d'origine est équipé de 29 cellules en série. Au départ, j'en avais rentré 30 mais la tension totale était trop élevée pour le chargeur du véhicule.
http://imageshack.us/photo/my-images/85 ... lb001.jpg/
Bon, je n'arrive pas à insérer l'image du pack AV :cry:

Au total, il y a donc 45 éléments ce qui fait une tension maxi en fin de charge de 160V environ et 125V environ en fin de décharge.
L'énergie embarquée est 14,4kWh soit largement plus qu'à l'origine.
La masse totale hors coffres est de 147kg soit un allègement de 120kg, primordial pour aborder les côtes.

Le comportement de la voiture s'en trouve bien amélioré. Voici les performances du premier roulage :
Autonomie : 120 km avec une dénivelée de 1400m !

Ces belles performances sont dues à l'énergie embarquée et aussi à l'amélioration du rendement du moteur alimenté sous 144V en moyenne. Le rendement énergétique se vérifie avec une récupération en descente très efficace.
La limitation à la montée en tension est liée au chargeur qui sur ma voiture stoppe la recharge à 162V.

Il restera à voir la tenue dans le temps en nombre de cycles et la vie calendaire des Calb.
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par dirk pitt » lun. 07 05 , 2012 6:51

pour la valeur de tension fin de charge, tu peux artificiellement la faire monter un peu en simulant une temperature batteries plus froide (remplacement de la thermistance par une resistance appropriée)
Image
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par Dodécaèdre » lun. 07 05 , 2012 8:01

Salut saxo-montagne,

bravo pour ta réalisation, je suis heureux de passer le témoin de la course à la lithiumisation des PSA à un digne successeur !
Sinon pour la performance en roulage, tu retombes à peu près sur le même ratio que moi: plus de 170 kms avec 160 ah, sans aller jusqu'à la décharge complète.
Il serait intéressant que tu expliques les choix que tu as fait pour piloter le chargeur Sagem, ainsi que l'équilibrage des cellules.

J'imagine que le dénivelé de 1400m explique ton pseudo :)
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par hx3 » lun. 07 05 , 2012 16:25

Bravo, ça commence à faire réfléchir, ces exemples répétés ! Plus vous serez nombreux, plus ça semblera abordable, et plus je serai tenté :D

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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par saxo-montagne » lun. 07 05 , 2012 18:57

Hello,

comme Dodécaèdre je suppose, j'ai raccourci le circuit de refroidissement à sa plus simple expression !
C'est dire : pompe à eau --> radiateur --> boîtier Sagem --> vase d’expansion --> et retour pompe à eau. Par conséquent, en recharge, les pertes dans le chargeur étant importantes, le ventilateur (GMV) se déclenche assez régulièrement.
Le capteur de température se trouve sur le radiateur, je n'y ai pas touché.

Concernant la commande du chargeur, c'est simple : en fin de recharge, dès qu'un élément atteint 3,6V le chargeur est coupé et l'équilibrage est commandé. Donc les cellules trop hautes se déchargent. Au bout d'un temps d'environ 1/2h la tension se retrouve vers 3,4V et le chargeur est redémarré, et ainsi de suite...
L’inconvénient c'est que la charge ne s'arrête pas vraiment définitivement comme d'origine. Donc mieux vaut éviter de mettre la voiture en charge et partir en WE !!!
Pour résoudre ça, je pense que je vais utiliser un programmateur que je mettrai sur la prise, tout simplement.
Autre inconvénient mineur : à chaque fois que le chargeur démarre il injecte son courant nominal d'environ 13A, il serait préférable de pouvoir le faire fonctionner vers 5A comme en fin de charge sur la voiture à l'origine.

En contre partie je n'ai pas eu à bricoler dans le boîtier Sagem : j'ai eu largement assez de boulot comme ça avec les packs...

Bonne nouvelle confirmée pour les batteries Calb : elle s'échauffent peut en roulant. Sur 40 km "à fond" sur l'autoroute suivi d'une bonne montée de 9 km elles ont pris 4°C.
Question pour Dodécaèdre : as-tu une idée de l'écart de tension maximum sur tes batteries quand tu roules fort ?
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par Dodécaèdre » lun. 07 05 , 2012 21:36

Salut saxo-motagne.

Voici les relevés de tension de mes cellules thundersky de 160 Ah avec un niveau de décharge d'environ 50% :

- au repos la tension de cellule est de 3,24V (courant = 0A) quelque soit la température
- pour une température >= 15°C et en décharge à 100A: 3,10V.
- pour une température située entre 0 et 5°C et en décharge à 100A: 3,00V.
- Par -15°C que j'ai pu tester cet hiver, et en décharge à 100A la tension descend à 2,65V.

pour des courants différents, la chûte de tension est proportionnelle au courant. On observe effectivement que les cellules chauffent peu, mais l'hiver si on roule suffisamment longtemps (au moins une demi-heure), le réchauffement dû à la résistance interne améliore nettement le comportement des batteries.
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par vehiculeselectriques » mar. 08 05 , 2012 11:24

Bonjour,

Ah enfin j'attendais ce grand jour avec impatience :mrgreen:
120km au premier roulage cool :D tu as relevé la tension à vide ou une mesure de la capacité déchargée ?

Pour le refroidissement il faudrait ralentir le débit de la pompe à eau pour retrouver un échange thermique suffisant dans le SAGEM.
Le plus simple étant de faire des essais;
par exemple avec une pompe 12V commandée par un variateur 12V.
Capteurs température dans le vase d'expansion et en sortie du SAGEM pour voir quel débit est le plus efficace pour avoir le plus grand écart de température avec le vase ... et en fait un débitmètre (ou une mesure avec un chrono) serait sympa aussi pour ensuite choisir facilement une pompe au débit adapté.

Pour les images utilise la fonction "ajouter des fichiers joints" puis une fois jointe le bouton "insérer l'image dans le message", tu pourra alors couper/coller le lien de l'image là où tu veux dans ton texte.

je vais pouvoir accepter ton invitation maintenant :wink:
à bientôt
Phil
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par Dodécaèdre » mar. 08 05 , 2012 11:59

je confirme l'intéret de baisser la tension d'alimentation de la pompe à eau évoqué par phil; dans mon cas j'ai réalisé un petit hacheur qui divise la tension par deux, donc cela fait 6V au lieu de 12V. La pompe tourne deux fois moins vite, et consomme également beaucoup moins. Le hacheur se résume à un mosfet et une diode de puissance commandés par un simple circuit ne555 (cela revient à moins de 10 euros).
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par saxo-montagne » mar. 08 05 , 2012 17:31

Salut tous !

Vous chipotez les gars à vouloir diminuer la conso de la pompe à eau :shock:
Je crois que je vais la laisser vivre sa vie... Bien entendu c'est une brushless de Berlingo. Je crains d'avoir un peu la flemme, là tout de suite, pour faire un hacheur abaisseur :oops:
Attention quand même à continuer à refroidir correctement le Sagem, le chargeur a pas mal de pertes. J'ai mesuré son rendement à 86%. Pour mémoire je rappelle que j'ai configuré la charge à 10A secteur. Ça mène à une charge complète en 8h environ puis vient environ 2h d'équilibrage. Mais finalement je pense que l'équilibrage sera facultatif et à faire une fois de temps en temps.

Pour la mesure d'autonomie, j'ai roulé en légère montée (de façon à pouvoir rentrer à la maison :mrgreen: ) jusqu'à ce que la cellule la plus basse atteigne 2,5V sous un courant de décharge relativement faible (<50A).
En pratique, l'usage régulier consistera à recharger autant que possible pour minimiser la profondeur des cycles. Les éléments lithium vieillissent nettement plus vite lorsqu'ils sont utilisés sur des grandes profondeurs de décharge. Sachant qu'il n'y pas d'effet mémoire les réflexes d'utilisation doivent être inversés par rapport au NiCd.

Concernant les chutes de tension je ne pense pas avoir à me plaindre : la cellule la plus basse descend vers 3,15V sous 100A vers 20°C. Le seuil des 3V est franchi pour une conso au delà de 150A. Il faut dire que j'avais pris des mauvaises habitudes avec les A123System :roll: ça chute quasi jamais sous les 3,2V !! Mais bon, on joue pas dans la même cours :mrgreen:
Pour les prochains essais à -15°C, je ne suis pas trop pressé...
La bonne surprise est plutôt du côté de l'échauffement qui reste minime.

Elle est où cette fonction "ajouter des fichiers joints" ?? Désolé, je reste une brelle avec mon ordi :cry:
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par vehiculeselectriques » mar. 08 05 , 2012 17:39

saxo-montagne a écrit :...
Elle est où cette fonction "ajouter des fichiers joints" ?? Désolé, je reste une brelle avec mon ordi :cry:
regarde ici :wink:
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par saxo-montagne » mar. 08 05 , 2012 19:32

Voilà la photo du pack AV
Pack Calb 004 réduite.jpg
Et un relevé de mes tests de packs avant montage. C'est une décharge lente qui a permis de vérifier l'homogénéité entre les capacités.
Essai_pack.xls
Merci Phil d'éduquer le béotien en info... :mrgreen:

Bon, pour la pompe à eau, je vais quand même y refléchir... :P

A+
Vous n’avez pas les permissions nécessaires pour voir les fichiers joints à ce message.
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par vehiculeselectriques » mar. 08 05 , 2012 19:45

à ton service :wink:
D'origine c'est une 600L/h donc logiquement un des deux standards entre 300 et 450L/h devrait permettre de rétablir un bon échange thermique;
mais comme tu dis ce n'est peut-être pas vital de compenser le gain en charge sur le circuit ?
la pseudo nécessité de le faire est juste mon ressenti, sans mesure scientifique pour l'argumenter :oops:

à+
Phil
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Re: Saxo convertie en batteries CALB LiFePO4

Message par saxo-montagne » mar. 08 05 , 2012 21:40

Tiens ? De mémoire il me semblait que la pompe d'origine (celle avec balais pour Saxo, 106...) avait un débit plutôt vers 1200 l/h (à vide). Les brushless un peu moins (peut-être vers 1000 l/h).
Dans nos nouvelles configurations, le seul inconvénient c'est de se retrouver avec une puissance de pompe importante, donc quelques Watts qu'on pourrait gratter !
Le débit plus important ne nuit pas au refroidissement du bloc Sagem, au contraire : le delta Température entre entrée et sortie est plus faible --> A lire l'excellent livre "Les pompes à chaleur" chez Eyrolles qui traite d'échanges thermique :oops: :wink: :lol:

Bon pour nous, quelques 100taines de litres/heure devraient convenir soit sans doute un pompe qui consomme moins de 10W...

Pour la suite des essais il va falloir que je mette un peu le pied au fond pour de vrai et vous donner quelques temps
0 à XX? km/h, départ arrêté !
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