{"id":1717,"date":"2020-05-31T20:27:34","date_gmt":"2020-05-31T18:27:34","guid":{"rendered":"http:\/\/domotics.fr\/?p=1717"},"modified":"2023-11-19T11:59:03","modified_gmt":"2023-11-19T10:59:03","slug":"balnce-equilibrage-batterie-lithium-lipo-li-ion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/domotics.fr\/index.php\/2020\/05\/31\/balnce-equilibrage-batterie-lithium-lipo-li-ion\/","title":{"rendered":"[DIY] \u00e9quilibrage des batteries Lithium (LIPO\/LI-Ion)"},"content":{"rendered":"\n

L’\u00e9quilibrage des cellules et son importance<\/h2>\n\n\n\n

Une batterie au Lithium<\/a>, LIPO ou LI-ION, est compos\u00e9 de plusieurs cellules mont\u00e9 en s\u00e9rie et d\u00e9livrant chacune 4,2 volts, enfin pas tout \u00e0 fait…
Cette article concerne l’\u00e9quilibrage des batteries et son importance pour la sant\u00e9 de votre accu.<\/p>\n\n\n\n

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Comme je vous disais, une cellule au lithium a une tension nominale d’environ 4,2 Volts, mais dans de nombreuses applications comme les v\u00e9hicules \u00e9lectriques, les drones, l’\u00e9lectronique portable a besoin d’une tension plus \u00e9lev\u00e9e que cette tension nominale.\u00a0C’est la raison pour laquelle on assemble plusieurs cellules en s\u00e9rie pour former un bloc-batterie de tension plus \u00e9lev\u00e9es.
Lorsque les batteries sont combin\u00e9es en s\u00e9rie, la valeur de la tension est additionn\u00e9e.\u00a0Par exemple, lorsque quatre piles au lithium de 4,2 V sont connect\u00e9es en s\u00e9rie, la tension de sortie de la batterie sera de 16,8 V.
A l’inverse, lorsque les cellules sont assembl\u00e9es en parall\u00e8le les intensit\u00e9s s\u2019additionnent. (mais pas la tension).<\/p>\n\n\n\n

Connecter plusieurs cellules en s\u00e9rie, c’est comme atteler des chevaux a un carrosse.\u00a0Ce n’est que si tous les chevaux avancent \u00e0 la m\u00eame vitesse que le carrosse b\u00e9n\u00e9ficie d’une efficacit\u00e9 maximale.\u00a0Sur un attelage de quatre chevaux, si un cheval fout le bordel, les trois autres doivent \u00e9galement r\u00e9duire leur vitesse, ce qui r\u00e9duit l’efficacit\u00e9. Si un cheval court plus vite, \u00e9ventuellement il se blessera en tirant la charge des trois autres chevaux.\u00a0De m\u00eame,\u00a0lorsque quatre cellules sont connect\u00e9es en s\u00e9rie, les valeurs de tension de toutes les cellules doivent \u00eatre \u00e9gales pour que la batterie est une efficacit\u00e9 maximale.\u00a0La m\u00e9thode pour maintenir toutes les tensions de cellule \u00e9gales est appel\u00e9e \u00e9quilibrage.\u00a0<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Pourquoi avons-nous besoin de l’\u00e9quilibrage des cellules?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

L’\u00e9quilibrage des cellules<\/strong>\u00a0est une technique dans laquelle le niveaux de tension de chaque cellule est individuellement maintenus \u00e9gale pour atteindre l’efficacit\u00e9 maximale de la batterie.\u00a0Lorsque diff\u00e9rentes cellules sont combin\u00e9es ensemble pour former un bloc-batterie, il faut toujours v\u00e9rifier qu’elles ont la m\u00eame chimie et la m\u00eame valeur de tension.\u00a0Mais une fois que le pack est install\u00e9 et soumis \u00e0 la charge et \u00e0 la d\u00e9charge, les valeurs de tension des cellules individuelles ont tendance \u00e0 varier pour certaines raisons que nous discuterons plus tard.\u00a0Cette variation des niveaux de tension provoque un d\u00e9s\u00e9quilibre des cellules qui conduira \u00e0 l’un des probl\u00e8mes suivants: <\/p>\n\n\n\n

Emballement thermique<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

La pire chose qui puisse arriver est l’emballement thermique.\u00a0Comme nous le savons, les piles au lithium sont tr\u00e8s sensibles \u00e0 la surcharge et \u00e0 la d\u00e9charge excessive.\u00a0Dans un pack de quatre cellules, si une cellule est de 3,5 V alors que les autres sont de 3,2 V, le chargeur rechargera toutes les cellules ensemble car elles sont en s\u00e9rie et elle chargera la cellule de 3,5 V \u00e0 une tension sup\u00e9rieure \u00e0 la tension recommand\u00e9e car les autres batteries ne sont pas encore pleines.
Nota: les chargeurs de LIPO pour nos appareils RC, sont munis de prise d\u2019\u00e9quilibrage pour \u00e9viter ce type de d\u00e9sagr\u00e9ment. <\/p>\n\n\n\n

D\u00e9gradation de cellule<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Lorsqu’une pile au lithium est surcharg\u00e9e, m\u00eame l\u00e9g\u00e8rement au-dessus de sa valeur recommand\u00e9e, l’efficacit\u00e9 et le cycle de vie de la pile est r\u00e9duit.\u00a0Par exemple, une l\u00e9g\u00e8re augmentation de la tension de charge de 4,2 V \u00e0 4,25 V d\u00e9gradera la batterie plus rapidement de 30%.\u00a0Donc, si l’\u00e9quilibrage des cellules n’est pas pr\u00e9cis, m\u00eame une l\u00e9g\u00e8re surcharge r\u00e9duira la dur\u00e9e de vie de la batterie.<\/p>\n\n\n\n

Charge incompl\u00e8te du pack<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Comme les batteries d’un pack vieillissent, certaines cellules peuvent \u00eatre plus faibles que les cellules voisines.\u00a0Ces cellules deviendront un probl\u00e8me car elles se chargeront et se d\u00e9chargeront plus rapidement qu’une cellule saine normale.\u00a0Lors de la charge d’une batterie avec des cellules en s\u00e9rie, le processus de charge doit \u00eatre arr\u00eat\u00e9 m\u00eame si une cellule atteint la tension maximale.\u00a0De cette fa\u00e7on, si deux cellules d’un bloc-batterie obtiennent une semaine, elles se chargeront plus rapidement et donc les cellules restantes ne seront pas charg\u00e9es au maximum comme indiqu\u00e9 ci-dessous.<\/p>\n\n\n\n

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Utilisation incompl\u00e8te de l’\u00e9nergie du pack<\/strong><\/p>\n\n\n\n

De m\u00eame, dans le m\u00eame cas, lorsque la batterie est d\u00e9charg\u00e9e, les cellules usag\u00e9es se d\u00e9chargeront plus rapidement que les cellules saine et atteindrons la tension minimale plus rapidement que les autres cellules.\u00a0le pack sera d\u00e9connect\u00e9 de la charge m\u00eame si une cellule atteint la tension minimale.\u00a0Cela conduit a d\u00e9charger un \u00e9l\u00e9ment de fa\u00e7on trop importante, comme indiqu\u00e9 ci-dessous.<\/p>\n\n\n\n

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En tenant compte de tous les inconv\u00e9nients possibles ci-dessus, nous pouvons conclure qu’un\u00a0\u00e9quilibrage des cellules est obligatoire pour utiliser un bloc-batterie de fa\u00e7on optimale<\/strong>\u00a0.\u00a0Il y a encore peu d’applications o\u00f9 le co\u00fbt du remplacement de la batterie n’est pas un probl\u00e8me dans ces applications, l’\u00e9quilibrage des cellules pourrait \u00eatre \u00e9vit\u00e9.\u00a0Mais dans la majorit\u00e9 des applications, y compris les drones, l’\u00e9quilibrage des cellules est obligatoire pour obtenir le maximum de la batterie.<\/p>\n\n\n\n

Qu’est-ce qui cause le d\u00e9s\u00e9quilibre des cellules dans les batteries?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Nous savons maintenant pourquoi il est important de maintenir toutes les cellules en \u00e9quilibre dans une batterie. Mais pour r\u00e9soudre le probl\u00e8me correctement, nous devons savoir pourquoi les cellules sont d\u00e9s\u00e9quilibr\u00e9es. Comme indiqu\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment, lorsqu’un bloc-batterie est form\u00e9 en pla\u00e7ant les cellules en s\u00e9rie, il est v\u00e9rifi\u00e9 que toutes les cellules sont aux m\u00eames niveaux de tension. Ainsi, une batterie neuve aura toujours des cellules \u00e9quilibr\u00e9es. Mais lorsque le pack est mis en service, les cellules sont d\u00e9s\u00e9quilibr\u00e9es pour les raisons suivantes<\/strong> .<\/p>\n\n\n\n

SOC Imbalance<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Mesurer le SOC<\/a> d’une cellule est compliqu\u00e9;\u00a0il est donc tr\u00e8s complexe de mesurer le SOC des cellules individuelles d’une batterie.\u00a0Une technique id\u00e9ale d’\u00e9quilibrage des cellules est de fournir la m\u00eame quantit\u00e9 d\u2019\u00e9nergie (en coulomb) au lieu des m\u00eames niveaux de tension (OCV).\u00a0Mais comme il n’est pratiquement pas possible d’\u00e9quilibrer les cellules (\u00e0 la fabrication) autrement qu’en termes de tension lors de la fabrication d’un pack, l\u2019\u00e9quilibrage est obtenu gr\u00e2ce \u00e0 la tension en circuit ouvert (OCV).<\/p>\n\n\n\n

Variation de r\u00e9sistance interne<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il est tr\u00e8s difficile de trouver des cellules de la m\u00eame r\u00e9sistance interne (IR) et \u00e0 mesure que la batterie vieillit, l’IR de la cellule change \u00e9galement et, par cons\u00e9quent, dans une batterie, toutes les cellules n’ont pas le m\u00eame IR.\u00a0Comme nous le savons, l’IR contribue \u00e0 l’imp\u00e9dance interne de la cellule qui d\u00e9termine le courant traversant une cellule.\u00a0Comme l’IR varie, le courant \u00e0 travers la cellule et sa tension varient \u00e9galement.
Lorsque vous assemblez des cellules de r\u00e9cup\u00e9ration, essay\u00e9 d’assembl\u00e9 des packs de cellules de r\u00e9sistance interne \u00e9quivalente.<\/p>\n\n\n\n

Temp\u00e9rature<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La capacit\u00e9 de charge et de d\u00e9charge de la cellule d\u00e9pend \u00e9galement de la temp\u00e9rature qui l’entoure.\u00a0Dans un \u00e9norme bloc-batterie comme dans les VE ou les panneaux solaires, les cellules sont r\u00e9parties sur plusieurs zones et il peut y avoir une diff\u00e9rence de temp\u00e9rature entre le pack lui-m\u00eame, ce qui provoque une charge ou une d\u00e9charge d’une cellule plus rapidement que les cellules voisines, provoquant un d\u00e9s\u00e9quilibre.<\/p>\n\n\n\n

Pour les raisons ci-dessus, il est clair que nous ne pouvons pas emp\u00eacher les cellules de se d\u00e9s\u00e9quilibrer pendant l’op\u00e9ration. Ainsi, la seule solution est d’utiliser un syst\u00e8me externe qui oblige les cellules \u00e0 se r\u00e9\u00e9quilibrer apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 d\u00e9s\u00e9quilibr\u00e9es. Ce syst\u00e8me est appel\u00e9 le syst\u00e8me d’\u00e9quilibrage de batterie<\/strong> . Il existe diff\u00e9rents types de techniques mat\u00e9rielles et logicielles utilis\u00e9es pour l’\u00e9quilibrage des cellules de batterie. Voyons les types et les techniques largement utilis\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Conclusion<\/strong><\/h3>\n\n\n\n