AN-EK004-FR Comment utiliser les batteries Lithium LiFeBATT Le 2 janvier

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Édouard Brosseau
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uk (b) Association e-kart Chez Thiery LEQUEU 152 rue de Grandmont 37550 SAINT AVERTIN - FRANCE (b) LiFeBATT Ltd - Unit 17, Laurence Industrial Estate - Eastwoodbury Lane Southend on Sea Essex- SS2

1 Comment utiliser les batteries Lithium LiFeBATT Note d Application AN-EK004 Janvier 2009 Thierry LEQUEU (a) Thierry.lequeu@gmail.com & Ian GOODMAN (b) ian@lifebatt.co.uk (b) Association e-kart Chez Thiery LEQUEU 152 rue de Grandmont SAINT AVERTIN - FRANCE (b) LiFeBATT Ltd - Unit 17, Laurence Industrial Estate - Eastwoodbury Lane Southend on Sea Essex- SS2 6RH - United Kingdom AVERTISSEMENT Les connecteurs DB 9 broches «HPS Data Port» ne sont pas des connecteurs RS232! Ne pas brancher de cordons ni d appareils RS232. Résumé La documentation qui suit est issue des informations collectées lors de la visite de LiFeBATT du dimanche 7 décembre En cas d erreurs, de fautes, ou de phrase peut claire, ne pas hésiter à contacter Thierry LEQUEU thierry.lequeu@gmail.com. Introduction Les batteries LiFeBATT sont réalisées à partir de l assemblage de module élémentaire 3,2V 10AH Lithium. Un circuit électronique surveille les éléments : c est le «Voltage Management System» (VMS). Une des liaisons interne de la batterie est réalisée par un fusible de 150A. Les câbles de puissances à l intérieur de la batterie sont dimensionnés en conséquence. Le courant maximum de décharge de la batterie est limité à 120A (12 CA). Fig. 1. Elément Lithium 3,2V 10AH LiFeBATT, source Plusieurs VMS sont parfois nécessaires pour surveiller les éléments d une même batterie (cas des batteries supérieures à 12V 10AH, plus que 4 éléments). Fig. 2. «Voltage Management System» (VMS) LiFeBATT, source Association e-kart 2009 Page 1

Le dialogue entre les batteries et le dialogue entre les batteries se fait par le biais des liaisons DB 9 broches «HPS DATA PORT» (qui ne sont pas des liaisons RS232 ).

La première batterie voit son connecteur DB 9 «DATA INPUT» non utilisé et fermé par un bouchon en plastique blanc, que l on pourra coller avec du joint étanche. Fig. 3.

2 Le dialogue entre les batteries et le dialogue entre les batteries se fait par le biais des liaisons DB 9 broches «HPS DATA PORT» (qui ne sont pas des liaisons RS232 ). Les câbles de liaisons dans ce cas sont des câbles male-femelle. La première batterie voit son connecteur DB 9 «DATA INPUT» non utilisé et fermé par un bouchon en plastique blanc, que l on pourra coller avec du joint étanche. Fig. 3. Exemple de batterie Lithium LiFeBATT source Un câble spécial relie la dernière batterie au «Batterie Protection Module» BPM. C est un câble DB 9 male-male. Fig. 4. «Battery Protection Module» BPM LiFeBATT, source La connexion du PC se fait via un adaptateur DB9 USB LiFeBATT (à venir). Le logiciel du PC permet de lire la tension des éléments à condition de connaître d adresse du VMS. Association e-kart 2009 Page 2

3 Fig. 2. Plan de câblage des batteries Lithium LiFeBATT et du «Battery Protection Module» source Association e-kart 2009 Page 3

Exemple de la batterie 48V 10AH Fig. 5. The 48V 10AH LiFeBATT Lithium Battery from http://www.lifebatt.co.uk/.

Nb d élément max typique de référence min Energie de référence Poids 1 3,65 V 3,20 V 3 V 2,10 V 30 Wh 359 g 16 58,4 V 51,2 V 48 V 33,6 V 480 Wh 5,7 kg Les

/ Litre. Le poids de la batterie est de 8,2 kg, soit P = 58,5 Wh / kg.

4 Exemple de la batterie 48V 10AH Fig. 5. The 48V 10AH LiFeBATT Lithium Battery from 4 couches de 4 éléments Lithium LiFeBATT 3,2V 10AH sont nécessaires pour réaliser cette batterie. Nb d élément max typique de référence min Energie de référence Poids 1 3,65 V 3,20 V 3 V 2,10 V 30 Wh 359 g 16 58,4 V 51,2 V 48 V 33,6 V 480 Wh 5,7 kg Les dimensions de la batterie sont : - Hauteur = 207 mm - Largeur = 182 mm - Longueur = 182 mm Le volume équivalent est donc de V = 6,85 Litre et donc P = 70,1 Wh / Litre. Le poids de la batterie est de 8,2 kg, soit P = 58,5 Wh / kg. Les adresses des VMS sont (pour les 3 batteries de l IUT de Lille) : - 0 (ou 08) (ou 12) pour la première couche du dessus (TOP) ; - 1 (ou 09) (ou 13) pour la deuxième couche en partant du dessus ; - 2 (ou 10) (ou 14) pour la troisième couche en partant du dessus ; - 3 (ou 11) (ou 15) pour la dernière couche du dessous (BOT) ; Association e-kart 2009 Page 4

Exemple de la batterie 72V 10AH Fig. 6. The 72V 10AH LiFeBATT Lithium Battery, source http://www.lifebatt.co.uk/.

5 Exemple de la batterie 72V 10AH Fig. 6. The 72V 10AH LiFeBATT Lithium Battery, source 2 couches de 12 éléments Lithium LiFeBATT 3,2V 10AH sont nécessaires pour réaliser cette batterie. Nb d élément max typique de référence min Energie de référence Poids 1 3,65 V 3,20 V 3 V 2,10 V 30 Wh 359 g 24 87,6 V 76,8 V 72 V 50,4 V 720 Wh 8,6 kg Les dimensions de la batterie sont : - Hauteur = 116 mm - Largeur = 182 mm - Longueur = 546 mm Le volume équivalent est donc de V = 11,5 Litre et donc P = 62,6 Wh / Litre. Le poids de la batterie est de 12,6 kg, soit P = 57 Wh / kg. Les adresses des VMS sont (pour les 4 batteries de l IUT de Sénart-Fontainebleau) : - 0 (ou 4) (ou 08) (ou 12) pour la première couche du dessus (TOP) ; - 1 (ou 5) (ou 09) (ou 13) pour la deuxième couche en partant du dessus ; - 2 (ou 6) (ou 10) (ou 14) pour la troisième couche en partant du dessus ; - 3 (ou 7) (ou 11) (ou 15) pour la dernière couche du dessous (BOT) ; Association e-kart 2009 Page 5

6 Fonctionnement du VMS Le VMS dispose de 2 LEDs : 1) OLV Output Low Voltage Alarme Haute 2) OHV Output High Voltage Alarme Basse En cas d échauffement excessif, les 2 LEDs sont allumée. OLV OHV Fonction 0 0 Rien (tout est OK) 1 0 Low Voltage (discharge) 0 1 High Voltage (charge) 1 1 Température Fonctionnement du BPM Comme les batteries sont cascadées, lorsqu une erreur apparaît, elle est transmise au autre batterie qui affiche alors la même erreur et ce jusqu au BPM : la batterie en défaut est la première de la chaine à être allumé. Le BPM doit être alimenté entre +VAUX (à droite) et VAUX (à gauche). Le relai TRACTION RELAY est utilisé pour arrêter la consommation (décharge). Le relai CHARGING RELAY est utilisé pour arrêter le chargeur (charge). Les chargeurs ZIVAN fournit avec les batteries sont équipés d une commande par contact auxiliaire (fil blanc et marron). On utilise les contacts COM (Commun) et N-C (Normaly Close). Les relais sont des relais 12V PANASONIC CB1P12V : Attention au pouvoir de coupure! ( - Code Cde : ) LED STATUS : BPM alimenté et en état de fonctionner Aucunes leds allumées : relais "CHARGING RELAY" et "TRACTION RELAY" au repos LED OVP : Over Voltage P? : relais "CHARGING RELAY" au travail pour couper la charge. LED OTP : Over Temperature? : relais "CHARGING RELAY" et "TRACTION RELAY" au travail pour couper la charge et la décharge? LED LVP : Low Voltage P? : relais "TRACTION RELAY" au travail pour couper la décharge Mise en parallèle des batteries Les éléments Lithium LiFeBATT ont des caractéristiques très proches. La mise en parallèle ne pose pas de problème particulier Si un élément, ou une branche d éléments est déchargé, l élément le plus chargé se décharge dans l élément le moins chargé. Le VMS surveille les tensions et la température, donc pas de risque. Il n y a pas de problème aussi bien à la décharge de la batterie qu a la charge. Bien veiller à ce que les packs reste connecter entre eux, avec des longueurs de câbles identiques afin de symétriser les résistances de câblage. Association e-kart 2009 Page 6

Bien laisser les packs connecté en parallèle afin qu ils aient le même vieillissement. Sécurité d utilisation et durée de vie Le nombre de cycle de l élément est de 3000 cycle en utilisation normale.

7 Bien laisser les packs connecté en parallèle afin qu ils aient le même vieillissement. Sécurité d utilisation et durée de vie Le nombre de cycle de l élément est de 3000 cycle en utilisation normale. Pour l application «kart électrique», charge rapide et décharge rapide, 2000 cycles semblent raisonnable, sachant que la capacité de la batterie va diminuer avec le temps d utilisation. La plage de température d utilisation de la batterie est de 0 C à 45 C. Si la batterie est trop chaude, il faudra attendre son refroidissement avant de pouvoir la charger. En cas de court-circuit, l outil ou le fils en question fond avant le fusible! Attention aux risques de brulures. Question en attente - que se passe-t-il en cas d incendie? - que se passe-t-il en cas de choc? - que se passe-t-il en cas de perforation d un de plusieurs éléments? Mesure de tension courant et vitesse La mesure de la tension de la batterie, du courant consommé et de la vitesse du véhicule peut se faire aisément grâce au «Cycle Analyst» commercialisé par Fig. 7. Cycle Analyst from Association e-kart 2009 Page 7

Vu-metre programmable L état de charge de la batterie peut se faire aisément grâce au «e-xpert Lite» commercialisé par http://www.tbs-electronics.

e-xpert Lite Pro and Pro-HV from http://www.tbs-electronics.nl/. THE «HPS Data Port» IS NOT A RS232 CONNECTOR! Bibliographie [1] Site web http://www.lifebatt.co.uk/, le 15 décembre 2008.

8 Vu-metre programmable L état de charge de la batterie peut se faire aisément grâce au «e-xpert Lite» commercialisé par Il faut acheter le kit d adaptation de tension et le capteur de température. Fig. 8. Cycle Analyst from Conclusion Fig. 9. e-xpert Lite Pro and Pro-HV from THE «HPS Data Port» IS NOT A RS232 CONNECTOR! Bibliographie [1] Site web le 15 décembre [2] Site web le 15 décembre [3] Site web le 15 décembre [4] Site web le 16 décembre [5] Site web le 20 décembre Association e-kart 2009 Page 8

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