Qui pour nous faire un topo genre: "les batteries lithium-ion pour les nuls" (2)

Le fil :
www.hisse-et-oh.com[...]es-nuls
Devient vraiment trop lourd à ouvrir, suite ici :
Je rappelle les trois derniers posts par une copie d'écran.

L'équipage
13 sept. 2019
13 sept. 2019
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en effet bonne idée, plus de 200 réponses, le sujet m'intéresse fortement mais vu mes connaissances minimes en la matière je m'abstiendrai de commenter, par contre un condensé ou une sélection des réponses les plus pertinentes seraient bienvenus.
comme les besoins en energie ne sont pas les mêmes pour tous, si je prends mon cas par exemple : sur mon Aquila j'ai une batterie (env. 3 ans) en parfait état qui convient trés bien, pas de frigo, juste pour le démarrage moteur, l'électronique et l'éclairage. j'ai installé un voltmètre pour avoir un visu sur sa capacité ent temps réel. Depuis l'achat de mon Gladiateur, cela se corse, une batterie moteur et deux batterie de servitude.
Je vais certainement moderniser l'électronique, et installer un frigo, (ou un groupe pour la glacière, qui devra être isolée).
donc d'autres besoins que d'une seule batterie au plomb.(sans parler de l'apport en énergie autre que la génératrice ou le chargeur du ponton, mais c'est un autre sujet).
à vous lire merci
jd

13 sept. 2019
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Pour répondre au dernier message de Scorseau :

D'abord, tes schémas et autres notices sont illisibles (même en zoomant) :-)
Ensuite, si je comprends bien, le courant des panneaux solaires vers la batterie tampon devient nul après 1h de moteur (et donc de charge à haute intensité par l'alternateur). Quelle est la tension de cette batterie tampon après l'exercice ? Si elle dépasse la tension "floating" de ton régulateur de panneaux solaires, il est normal que la charge soit coupée puisque la consommation de cette batterie est nulle. Ce que je suppute, c'est qu'après une heure de charge "boost" via le régulateur intelligent d'alternateur, la tension de ton pack lithium et celle de ta batterie tampon dépassent toutes deux la valeur de floating de ton régulateur de panneaux solaires et donc celui-ci ne charge plus tant que la batterie tampon ne peut pas se décharger dans le pack lithium ou ailleurs.
De mémoire, le Cyrix Li-ct se ferme lorsque la batterie amont atteint 13,7V, valeur qui doit être supérieure à la tension de la batterie aval (on supposera ici une valeur de 13,2V pour le pack lithium). Si après ta charge moteur la tension "tampon" est de 13,4V ou 13,5V et que ton régulateur solaire est réglé pour un floating à 13,4V, le Cyrix restera ouvert et il ne mettra pas les deux batteries en relation. Après une nuit de repos, la tension de la batterie tampon étant retombée sous les 13V, la charge solaire démarrera normalement en "boost", sa tension dépassera rapidement les fatidiques 13,7V, le Cyrix se fermera et tout ira bien comme d'habitude. Pareil lorsque tu mets tes deux batteries en parallèle avec le "start assist" du Cyrix : les deux tensions s'équilibrent et la batterie tampon descend en-dessous du seuil "float" du régulateur solaire qui se remet à charger.
Je peux me tromper dans mes suppositions, mais ton souci me fait plutôt penser à une très bonne santé de la batterie tampon qui tient "trop bien" sa tension de pleine charge.
Pour vérifier la validité de mon hypothèse, mesure au multimètre les tensions respectives de la batterie moteur et de la batterie Lithium immédiatement après 1 heure de charge moteur.
Que se passe-t-il lorsque tu donnes un ou deux coups de démarreur ? Est-ce que ça ne relance pas la charge solaire ?

J'ai connu ce problème avec le chargeur de quai, aggravé par le fait qu'ayant deux circuits distincts, ma batterie tampon n'est connectée à aucun consommateur en temps normal. Le chargeur se mettait en mode absorption puis float en quelques instants.

15 sept. 2019
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Bonsoir
Merci pour toutes les amorces de recherche, et comme il y a beaucoup questions de la part de PEIO , et pour faciliter la compréhension je réponds en majuscules dans le corps de son propre texte .
Je reprécise que ce « bug « est tout à fait nouveau pour moi qui vis avec cette implantation depuis 4 ans ….
D'abord, tes schémas et autres notices sont illisibles (même en zoomant) DESOLE .

Ensuite, si je comprends bien, le courant des panneaux solaires vers la batterie tampon devient nul après 1h de moteur (et donc de charge à haute intensité par l'alternateur) OUI
Quelle est la tension de cette batterie tampon après l'exercice 13,57 ?
Si elle dépasse la tension "floating" de ton régulateur de panneaux solaires QUI EST REGLE PAR PROG INTERNE DU MPPT VICTRON POUR AGM SUR 14.4 POUR L ABSORBTION ET SUR 13,8 POUR LE FLOATING , il est normal que la charge soit coupée puisque la consommation de cette batterie est nulle.
Ce que je suppute, c'est qu'après une heure de charge "boost" via le régulateur intelligent d'alternateur, la tension de ton pack lithium et celle de ta batterie tampon dépassent toutes deux la valeur de floating ELLES SONT RESPECTIVEMENT A BS : 13,3 ET BM 13,57
De mémoire, le Cyrix Li-ct se ferme lorsque la batterie amont atteint 13,7V, EFFECTIVEMENT LE LICT 230 , PAR CONSTRUCTION , CONNECTE QUAND : 13,3< V< 13,9 ET DECONNECTE QUAND 13,3 < V <13,2 valeur qui doit être supérieure à la tension de la batterie aval (on supposera ici une valeur de 13,2V pour le pack lithium). Si après ta charge moteur la tension "tampon" est de 13,4V ou 13,5V et que ton régulateur solaire est réglé pour un floating à 13,4V, ET DONC : NON LE FLOATING DU MPPT EST DE 13,8 le Cyrix restera ouvert et il ne mettra pas les deux batteries en relation.
A CE NIVEAU, JE DOIS PRECISER QUE VIA UN BMV 700 ET SON RELAI , J’ AI CONFIGURE DES PARAMETRES TELS QUE A 13,8 QUE JE CONSIDERE COMME TENSION ELEVEE MON LICT DECONNECTE les 2 parcs BM et BS ….. ET QUE A 13,3 CE RELAI SE DESACTIVE ET LE LICT RECONNECTE .
C’EST PEUT ETRE DE LA QUE PROVIENT CE BUG ?????
Je peux me tromper dans mes suppositions, mais ton souci me fait plutôt penser à une très bonne santé de la batterie tampon qui tient "trop bien" sa tension de pleine charge.
Pour vérifier la validité de mon hypothèse, mesure au multimètre le ?s tensions respectives de la batterie moteur et de la batterie Lithium immédiatement après 1 heure de charge moteur. ELLES SONT DONC A BM : 13,57 ET BS a 13,30 .
Que se passe-t-il lorsque tu donnes un ou deux coups de démarreur ? Est-ce que ça ne relance pas la charge solaire ? AUJOURD’HUI, PAS DE BUG !!!! , APRES SEQUENCE MOTEUR, DES QUE LA TENSION BS EST TOMBEE A 13,3 , LE RELAI DU BMV A FAIT QUE LE LICT A RECONNECTE PARFAITEMENT LES 2 BATTERIES ET QUE LES PS ONT DONNE IMMEDIATEMENT LEUR RENDEMENT USUEL …..
Bien , si vous pouvez en tirer quelque enseignement que ce soit … ????.
Je continuerais mes tests et surveillance dans la semaine ou le WE prochain et ne manquerais pas de faire le feed back nécessaire ;
Avec mes remerciements renouvelés, et mes Salutations cordiales

10 oct. 2019
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Des relais électroniques remplaçants des relais électromécaniques sont de plus en plus utilisés dans de petites installations d’énergie solaire (e. g. pompe d’irrigation, éclairage routier . . . ). Le faible coût (moins de 4 euro pour le relais de 120A 60V DC en photo) semble être l’atout majeur.

Qu’en pensez-vous pour leur utilisation avec un BMS ? Qui en a l’expérience ?

10 oct. 2019
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Désolé, l'image ne passe pas.

10 oct. 201910 oct. 2019
10 oct. 2019
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Concernant les relais statiques (c'est le nom des relais électroniques car pas de pièce en mouvement), j'en ai plusieurs, tant en tension continue qu'en alternatif. Robuste, quasi increvable si c'est utilisé dans la bonne plage de commande (tension) et d'intensité.
Attention aux parasites "lents" et hauts en tension qui peuvent parfois perturber le relais statique puisque la tension de celui que tu montres a une plage d'action de 4 à 32 volts. Bien protéger ou blinder la commande et regarder les caractéristiques de tolérance aux parasites.
Usage en général tant sur des charges statiques (résistances) que sur des charges réactives ou inductves comme des moteurs, selfs, vannes électriques.
Le relais DOIT TOUJOURS indiquer s'il est prévu pour fonctionne en DC ou AC (continu ou alternatif) car l'électronique n'est pas la même, et ce tant côté commande que côté puissance. Le circuit commande est toujours isolé du circuit puissance (optocoupleur).

Savoir que ce genre de relais à un courant de charge minimal en dessous duquel il ne fonctionne pas ou mal. Inutile d'essayer d'utiliser un RS taillé pour 90A rms pour commander une lampe de signalisation led, il fonctionnera mal.

Si usage à de très fortes intensités brèves, pas besoin de radiateur ou de refroidissement, si usage à de fortes intensité ET prolongé, radiateur obligatoire, graisse thermique sur le dos métallique et vérifier dans les caractéristiques si le relais s'auto-protège dans le cas d'augmentation significative de température (il doit se couper).
@Sailabout, tu remarqueras que le vendeur ajoute des FdP importants par rapport au prix du SSD.
Je joins un lien pointant vers une fiche (datasheet) pour mieux se faire une idée de ce genre de relais.
docs-emea.rs-online.com[...]a6b.pdf

Un exemple d'utilisation avec un Arduino :
www.robot-maker.com[...]tiques/

10 oct. 2019
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Bonjour,
Une élévation de température importante signale une résistance interne non-négligeable et donc possiblement une consommation non-négligeable. Ceci doit fatalement provoquer une chute de tension entre l'entrée et la sortie.
Je me demande donc si c'est souhaitable dans un circuit comprenant des batteries lithium dont la régulation en tension doit idéalement s'effectuer au centième de volts.

10 oct. 2019
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C'est sûr qu'il y a des avantages et des inconvénients, tant sur un relais statique que sur un relais conventionnel, prix, encombrement, rebond des contacts, contacts qui s'usent, chauffe ou non, etc. A prendre en compte lors de l'usage des LFP, là, pour le moment, les relais classiques sont totalement fiables.
Rajouter le fait qu'un relais statique a souvent (vérifier la notice) une fuite ou la présence d'un courant résiduel dans la charge qui dans le cas d'une coque métallique ne permet pas l'usage sans isolation de la coque et si usage vers le réseau du quai ne permet pas forcément une isolation galvanique correcte.

Je donnais les quelques éléments ci-dessus plus pour information général que pour un usage particulier.

10 oct. 2019
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Merci pour les informations (Votre lien réfère à un relai statique pour courant alternatif mais commandé DC).

Je ne suis pas satisfait du système que j’avais (schéma classique 200 Ah 12V LiFePO4 GBS et batterie moteur/tampon au plomb de 120 Ah 12V Trojan). D’une part, le BMS de Elite Power Solutions s’est avéré très peu fiable, d’autre part, les composants de Victron (relais Cyrix, MPPT pour panneaux solaires, . . . ) très fiables eux, n’extrayaient pas le maximum des producteurs d’énergie (alternateur, éolienne et panneaux solaires), loin de là. Je commence à explorer d’autres possibilités et à faire des essais . . .

11 oct. 2019
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Sailabout,

Que veux-tu dire exactement par "le BMS de Elite Power Solutions s’est avéré très peu fiable" ?
Comme c'est celui que j'utilise depuis 4 saisons, j'aimerais un peu plus de précisions sur ce qui cloche, question fiabilité. Surtout, peux-tu nous communiquer les défaillances observées?

De plus, je ne comprends pas bien non plus cette phrase à propos des Cyrix et régulateurs Victron : "[ils] n’extrayaient pas le maximum des producteurs d’énergie (alternateur, éolienne et panneaux solaires), loin de là".
Qu'est-ce que ça signifie exactement ? Comment mesures-tu le déficit soupçonné ? Par rapport à quoi ?

Enfin, quelles sont ces "autres possibilités" explorées ?

Bref, pour moi ton intervention alarmiste manque de pas mal de détails explicatifs et de références qui me semblent essentiels à une bonne compréhension...

12 oct. 2019
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Intervention alarmiste ? Je ne pense pas. Si votre BMS vous a bien servi pendant 4 saisons, le fait de ne pouvoir capter qu’une grande partie mais pas toute de l’énergie potentielle, il n’y a pas de quoi s’alarmer.

Voici mon expérience, sur mon installation :

-/ Le BMS de la batterie LiFePO4:
Il est arrivé, pas souvent en 2 ½ ans d’usage continu je l’accorde, que le Cyrix Li Load 120A déconnectait la batterie de service des consommateurs du bord. En regardant l’écran LCD (option du BMS) qui permet de voir les tensions et températures de chaque cellule, la tension totale de la batterie ainsi que le courant (charge et décharge) et la capacité restante de la batterie, je constatais qu’il y avait des cellules fictives qui apparaissaient à côté des 4 cellules réelles (12V nominal). Ces cellules fictives avaient une tension nulle, d’où alarme et la désactivation du Cyrix par le BMS. Déconnecter puis reconnecter l’alimentation du BMS faisait disparaitre l’erreur mais la valeur de la capacité restante de la batterie était perdue.

Vivant à bord une grande partie de l’année, jamais à quai (ni dans un port ni dans une marina), ceci amenait des problèmes lorsque je quittais le bord pour quelques jours : plus de feux de mouillage, nourriture perdue dans le réfrigérateur, . . . et des heures de moteur pour recharger la batterie à 100% pour recalibrer la mesure de capacité de la batterie.

Circonstances : région tropicale avec ses hautes températures (et des orages parfois violents).

-/ Charge non optimale.

J’avais des soucis avec mon vieux moteur Perkins. L’un était la variation continuelle du régime moteur (de quelques secondes à quelques minutes) sans raison apparente. J’ai mis du temps à comprendre que c’était le Cyrix Li-CT qui connectait et déconnectait la batterie de service (LiFePO4) de la batterie moteur (Pb gel) que rechargeait l’alternateur du moteur et que l’énergie fournie par l’alternateur et donc la charge du moteur variait, influençant la vitesse du moteur. Moteur arrêté, un phénomène similaire mais moins accentué et moins fréquent ce produisait avec les panneaux solaires et le régulateur Victron MPPT 75/15.

L’explication n’est pas facile à décrire en quelques lignes mais découle de l’interaction entre les différentes valeurs de tensions (et courants) réelles et programmées du MPPT, du régulateur externe de l’alternateur (tous deux avec leurs phases "bulk", "absorption" et "float" (plus "equalization" pour l’alternateur) - désolé pour les termes non français) et du Cyrix. Ces trois éléments ont en plus – et surtout - plusieurs fonctions de temporisation. La tension de la batterie moteur varie, descend par exemple lorsqu’elle est connectée à la batterie de service dès lors que le(s) producteur(s) d’énergie délivre(nt) moins d’ampères que n’absorbe la batterie de service. . . Les petites pertes de tension dans les câbles et aux connections électriques jouent également un rôle, d’autant plus que les courants peuvent être importants. Le BMS, lui, n’avait aucune incidence sur le Cyrix. Petite note, mon éolienne KISS n’avait pas de régulateur.

Combien d’énergie potentielle était perdue ? Difficile à dire sans une batterie d’instruments de mesure avec analyse dans le temps. J’ai observé que lors de la charge par l’alternateur, la batterie de service était connectée à la batterie moteur par le Cyrix entre 50 et 70% du temps, valeur qui variait suivant (probablement) les états de charge des batteries. Cela ne voulait cependant pas dire qu’elle ne recevait que 50 à 70% de l’énergie potentiel car pendant le temps qu’elle (la liFePO4) était déconnectée, la batterie moteur recevait une charge (mais qui pouvait être, par exemple, en phase "float" : 50% du temps en phase "float" au lieu d’être en phase "bulk", cela représente déjà beaucoup d’énergie . . .).

Mon texte est sans doute un peu touffu et surtout incomplet mais . . .

-/ Je parle au passé car je n’ai plus le voilier. Je me prépare pour le prochain qui aura les producteurs d’énergie (avec leurs régulateurs dédiés LiFePO4) directement connectés à la batterie de service (24V), la batterie moteur (qui sera probablement en 12V), peu sollicitée, étant alimentée par la batterie de service à l‘aide d’un convertisseur DC/DC ou éventuellement par un petit alternateur secondaire.

12 oct. 201912 oct. 2019
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J'ai déjà posté ce qui suit sur le (un ?) forum.

Pour moi, sur le prochain bateau, plus de batterie tampon ni de batterie au plomb tout court et le BMS doit rester simple :

Pas de SoC (State of Charge) j’utilise un coulomb mètre séparé pour ne pas réduire la fiabilité du BMS (exemple www.aliexpress.com[...]28.html )

Pas d’équilibrage que je considère inutile sur un voilier de voyage car peu souvent chargé complètement (pas d’utilisation longue du moteur, presque toujours au mouillage, rarement a quai). Les cellules sont équilibrées une fois tous les un ou deux ans si nécessaire et avec une alimentation de laboratoire (contrôlée en tension et en courant).

Pas de mesure de température (si désirable, système séparé par exemple avec capteurs 1W de type DS18B20 et Arduino, Raspberry Pi )

Un module par cellule qui ferme un contact (optocoupleur) lorsque la tension de la cellule est au-dessus de Vcmin et en dessous de Vcmax avec, optionnellement, une LED verte allumée quand le contact est fermé. Les contacts de tous les modules sont reliés en série au module de commande.

Un module de commande qui
- Ouvre le relais de charge lorsque la tension dépasse Vbmax
- Ferme le relais d’alarme lorsque la tension dépasse Vbmax – x,xxV ou vient en dessous de Vbmin + x,xxV
- Ouvre le relais de décharge lorsque la tension vient en dessous de Vbmin
- Ouvre les deux relais de charge et de décharge lorsqu’un des contacts des modules de cellule est ouvert.
- Et possède des LEDs pour indiquer les états des sorties.

Les valeurs de tension des cellules Vcmin et Vcmax, de la batterie Vbmin et Vbmax ainsi que les valeurs pour les tensions d’alarme doivent être fixées à la construction (pas de système programmable) mais peuvent être spécifiées à la commande par le client (e.g. certains préfèrent 3,55V, d’autres 3,6V pour Vcmax)

propose quelque chose dans ce sens mais n’est pas flexible dans les valeurs des tensions maximales et minimales et utilise également une fonction d’équilibrage ou plutôt de dissipation d’énergie au-delà d’une certaine tension de cellule.

Je n’ai malheureusement pas les compétences nécessaires en électroniques pour développer et me construire ces modules qui nécessitent des mesures de tension très précises tout en ayant une consommation électrique minimale.

Je continue donc à chercher.

12 oct. 2019
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Oui, je vois mieux les différents problèmes, merci.
Il est certain qu'une installation voilier est moins évidente qu'une installation automobile hybride où il n'y a qu'un ou deux producteurs d'énergie.
Je pense que le problème fondamental est issu de régulateurs multiples qui sont plus ou moins inadaptés aux batteries lithium. En fait les phases "absorption" et "float" devraient pouvoir être supprimées lorsqu'on recharge une batterie lithium, même au travers d'une batterie plomb classique. Ce n'est pas le cas et les divers régulateurs ou chargeurs ont tous des paramètres plus ou moins différents pour les différentes phases, que ce soit en durée de phases ou en tension pour chacune d'entre elles. De façon imagée, cela conduit à ce qu'ils se "marchent sur les pieds" en permanence. Le meilleur exemple que j'en ai est mon ancien chargeur de quai qui, voyant toujours une tension de batterie tampon supérieure à 12,8V ne chargeait jamais en "bulk" mais au mieux en "absorption" pour passer plus ou moins rapidement en "float". En revanche, le régulateur "intelligent" ARS5 d'alternateur "service" (j'ai deux circuits de charge moteur séparés) délivre bien toute la puissance voulue jusqu'à charge complète (à 14,4V) puisque son mode "bulk" est temporisé et non relatif à une tension de départ (de la batterie tampon) déterminée.

J'ai aussi eu des problèmes similaires avec le régulateur Victron MPPT de panneaux solaires. Cette année, il a grillé pour une raison inconnue et je l'ai remplacé par un régulateur "charge solaire MASTERVOLT SCM MPPT Solar ChargeMaster" qui, lui, délivre bien une pleine charge. Pareil avec le régulateur d'éolienne changé l'an passé pour un "Régulateur de charge HRDI pour éolienne Rutland" alors que mon éolienne est une Aerogen :-)

Pour ce qui est du chargeur de quai (220V), j'en suis venu à doubler mon ancien chargeur par un Victron "blue smart" commandé en coupure par le BMS au-travers d'un relais Li-charge Cyrix dédié et relié directement aux batteries lithium.

Bref, beaucoup de frais supplémentaires et de bricolage avant d'avoir quelque chose qui fonctionne sans souci... Effectivement, il vaudrait mieux repartir de zéro quand on installe ce genre de batteries :-)

Enfin, pour en revenir au BMS EPS je n'ai pas eu de problème avec lui. En revanche, j'en ai eu un récent avec un des 4 "strings" d'EMS Elite Power. L'une des barrettes d'une cellule est tombée en rideau et donnait la tension de cellule à 1V. Ça a eu pour résultat, comme dans ton cas, d'ouvrir les deux relais Cyrix (le Li-Ct et le Li-load) avec les conséquences que tu connais (plus d'électricité à bord, j'ai dû me connecter temporairement sur la batterie tampon). Actuellement, c'est le petit écran qui semble donner des signes de faiblesse :-(

En résumé, je pense que Victron (ou un autre fabricant) devrait revoir tout le système de charge de ces batteries destinées aux bateaux. L'idéal serait des inverseurs commandés par la tension du pack lithium (et non plus par la tension des batteries plomb) qui basculeraient la charge de ce pack LFP vers celle des batteries plomb lorsqu'une certaine tension serait atteinte (disons 14 V) et la réenclencheraient en-dessous d'une certaine valeur (disons 12,7V). Il faudrait, pour sauvegarder l'intégrité des différents régulateurs et de l'alternateur que le processus s'effectue sans coupure avec une mise en parallèle très brève des packs de différentes nature au moment de la bascule. Pas simple mais faisable...

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