Atelier Batterie
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Les batteries électriques sont de plus en plus présentes dans notre quotidien. Nous avions déjà commencé lors de la journée zéro déchet à faire de la récupération pour les éléments non endommagés et à réparer l’électronique de commande. Nous avons 2 soudeuses à point pour assembler des éléments au lithium. Il est déjà possible de recharger des piles alcalines classiques avec des chargeurs à impulsion ( désulfatage comme pour les batteries au plomb). Pour les éléments au lithium rechargeables qui sont endommagés, cela marche aussi !
il n'est pas toujours possible de changer l'électronique ; pour 2 batteries, je vérifie manuellement les tensions ; avec quelques résistance, les tensions de 2 même batterie vont s'équilibrer
une batterie au lithium mal équilibrée est souvent la cause d'une recharge insuffisante ; chaque élément doit avoir une tension minimale et maximale ; un connecteur (cercle rouge) fournit cette information à une électronique de contrôle BMS
j'ai réalisé le montage pour une batterie
Surveillance des cellules de la batterie : Le BMS mesure à tout moment la tension, le courant et la température de chaque cellule de la batterie. Cela permet de s’assurer que toutes les valeurs restent dans les limites autorisées et que la sécurité n’est pas remise en cause. En cas d'écart de ces valeurs, le BMS peut réagir et prendre des mesures correctives en conséquence.
Contrôle de la charge et de la décharge : Le BMS ne se contente pas de contrôler, mais commande également le processus de charge et de décharge. Cela permet d'éviter la surcharge ou la décharge extrême des cellules de la batterie et d'adapter la charge de façon optimale à l'utilisation. Une charge et une décharge sous contrôle prolongent la durée de vie de la batterie et assurent la sécurité.
Équilibrage des cellules (ou balancing) : Une batterie comprend plusieurs cellules. Ces différentes cellules d'un pack de batteries présentent généralement des capacités et des états de charge différents. Ces états doivent être équilibrés. Le BMS s'en charge et assure l'équilibrage des tensions des cellules afin qu’elles soient toutes chargées et déchargées uniformément.
Gestion de la température : C’est bien connu qu’une batterie chauffe aussi bien pendant la charge que pendant la décharge. Le BMS surveille la température de la batterie (plage de fonctionnement : -40 °C à +85 °C) et active si nécessaire des systèmes de refroidissement ou de chauffage afin de maintenir la batterie dans des conditions de température optimales. Cela permet d'éviter la surchauffe et de garantir l'efficacité et la performance.
Fonctions de sécurité : Les risques de sécurité existent partout où il y’a du courant, comme les risques d'électrocution ou d'incendie. Le BMS détecte les erreurs, comme les courts-circuits, et peut alors prendre les mesures de protection appropriées. Il s'agit par exemple de déconnecter la batterie du système afin d'éviter tout dommage.
Evaluations et communication des données : Le BMS sert également d'interface pour la communication avec d'autres systèmes. Qu'il s'agisse de l'unité de commande du véhicule ou des chargeurs, le BMS d'une batterie permet de transmettre des données sur l'état de la batterie, l'état de charge, la capacité restante et les éventuels états d'erreur.
RÉSUMÉ A/ Solutions nombreuses mais souvent difficiles d’accès : 1/ Divers principes de stockage envisageables : Gravité Inertiel Thermique Pression Chimique souvent avec l’eau (barrages), volant d’inertie en béton avec cerclage métallique, briques réfractaires ou procédés à changement de phase, récupération avec stirling / modulespeltier / machine à vapeur, récupération simple par moteur à air comprimé, celle qui nous intéresse ici. 2/ Solution la plus accessible au niveau individuel : Les batteries d’accumulateurs classiques, récentes et futures, expansion à suivre pour les sodium/ions, piles à combustible, batteries à flux... B/ Paramètres techniques spécifiques aux accumulateurs : 1/ Grandeurs physiques et unités : tension en volt, intensité en ampère, capacité en Ah, énergie en Joule ou en Wh. 2/ Paramètres critiques et association de cellules : résistance interne et autodécharge / montage série ou parallèle, Instruments de mesure / appareillages de charge , de décharge et de sécurité. C/ Récapitulatif des principaux accumulateurs : 1/ Les classiques : Plomb, Cadmium/Nickel, Ni/Mh, 2/ Les récentes : Lithium/ions sous de nombreuses versions LiFePO4, LCO (LiCoO2), LiMn2O4, NMC (LiNiMnCoO2), NCA,(LiNiCoAlO2), LTO (Li4Ti5O12) et Lipo. D/ Optimisation de l’exploitation des accumulateurs : 1/ Sélectionner la technologie en fonction de l’application : stockage dans la durée ou disposer de fortes puissances instantanées. 2/ Électronique de surveillance : BMS (Battery Management System) Le BMS protége les accumulateurs montés en batterie et évite certains risques. E/ Risques associés à l’utilisation des diverses technologies : 1/ Toxicité et corrosivité de certains produits : Plomb, Cadmium, acide sulfurique, acide fluorhydrique, lithine, potasse... pollution, danger par inhalation ou ingestion, liquides, gaz ou vapeurs corrosives. 2/ Risques associés à la température ou aux mélanges : Lithium, hydrogène, oxygène de l’air : combustion violente voire même explosive. F/ Réparation et recyclage des blocs batteries : 1/ Diagnostic des pannes et actions possibles : défauts cellules ou électroniques : remplacement, rééquilibrage et régénération. 2/ Recyclage de certains éléments des blocs batteries : récupération de bonnes cellules et de certaines parties électroniques.
Exposé ICI
L'atelier de Chévry
Témoignage de Francis de Bures
Ce qui est navrant est de constater que sur 8 batteries de vélo, mises à la poubelle, constituées de 40 bâtons 18650, en moyenne, seuls 2 bâtons sont HS. Pour les 7 blocs restants c'est l'électronique qui est à l'origine de la panne. Et sur ces 7 blocs, même la recharge ne fonctionnait plus. Les accus récupérés sont loin d'être en fin de vie et c'est un monstrueux gâchis de les envoyer en recyclage sous forme de matériaux. Remarque importante : environ la moitié des blocs sont indémontables sans destruction donc le dépannage est en général exclu. Enfin je pense qu'avec les voitures, l'électronique est probablement plus fiable et espérons le dépannable, cependant la masse de batterie concernée est peut-être multipliée par 10 ou plus
Elements 18650 assemblés
La trottinette électrique utilise un pack d'éléments standards assembles dans un boîtier étanche. Le montage n'est pas facile mais nous avons une soudeuse spéciale (soudure par point) pour les fixer qui fait des étincelles !
Une installation de soudeuse à point réglable par impulsions a également été installé à demeure
Il faut plus de 100 A de courant. C'est une soudeuse à point réglable par impulsion branchée sur une batterie de voiture 42 Ah capable de gérer des pointes de courant pour le démarreur de plus de 150 A.
Les appareils portatifs ont des batteries souvent en panne ; elles sont souvent constitués d'éléments standards ; on peut les réparer
J'ai installé une batterie de démarrage de voiture reliée sur soudeuse à point réglable par train d'impulsions ; elle est dans le carton emballage de la batterie étiqueté
voir la vidéo
https://github.com/arnaudrco/exemples/blob/main/PROTO/soudure.mp4
mode d'emploi de Michel ici
Les batteries sous forme de bloc des powerbanks peuvent aussi revivre
Liste des ateliers ici
aller plus loin avec l'exposé de l'opération "zéro déchet" réalisée au marché d'Orsay ici
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La progression par 5 niveaux des exemples-de-montages est importante pour aborder des projets de plus en plus ambitieux. Compléter votre boite à outils avec des Capteurs, des Afficheurs en utilisant des Instruments de mesure. Regarder les Videos et montez vos propres projets pour refaire les jeux du festival festisol et commencer à utiliser les nouveaux raspberry-pico. Voulez-vous nous aider à développer d'autres applications ? Commencez un peu de code CROUS-micro-python, participez au developpement-voiture ou pour construire des jouets Anumby
