Système de coupure de batterie Lipo d'éclairage

Zapilon a écrit :
. après pour faire plus compliqué et moins "présentable" il y a mes bricolages ... et j'aimerai bien savoir pourquoi j'ai tant envie de les faire marcher ! ... surtout à mon âge

C simple Mon Seigneur ,

Les travaux faient par nos anciens nous apportent connaissances et sagesse; et pour eux-même : de participer à la l'activité, à la société, et ainsi d' avoir la sensation de vivre et d' être en vie !

Les anciennes générations sont notre histoire, nos origines, elles créent notre présent et préparent notre avenir. Et c sur ce dernier point qu' elles rejoignent la jeunesse.

C fou com l' éclairage  du vélomobile me donne des petites lumières philosophiques !

richardel a écrit:

hube68 a écrit:

Je suis d'accord, il faut un BMS, un simple truc qui se branche en série plus en spaghettis. Pas besoin d'arduino et autres trucs compliqués et qui vident la batterie

Pas d'accord avec toi (désolé). Un truc qui mesure le voltage général d'une batterie ne détectera jamais une cellule déséquilibrée et, même s'il la détectait, il ne saurait jamais la tension qu'il y a a ses bornes.
Tu veux un exemple ? Normalement, un chargeur diminue le courant de charge d'une batterie quand la charge est presque complete (il se base sur la tension générale de la batterie). Je n'ai vu cela qu'une fois avec une batterie neuve. Toute les autres fois, le BMS stoppait la charge alors que le courant était encore maximum.

Un BMS est, par définition, l'ange gardien de la batterie. Il doit OBLIGATOIREMENT surveiller chaque cellule (spaghetti indispensable) sinon, un déséquilibrage peut conduire a une destruction de la cellule (et j'ai eu le cas d'un BMS commercial qui n'a pas arrêté la charge et une cellule s'est ouverte par surpression (Dieu merci, c'était du lifepo4)).

Euh, tu as lu ce que j'ai écrit? Je n'ai jamais dit autre chose que la nécessité de surveiller les tensions individuelles avec les spaghettis...

Le BMS qui stoppe la charge alors que le courant chargeur est max, cela "sauve" la batterie, certes, mais cela prouve aussi qu'elle est mal équilibrée, cellule fatiguée ou BMS inefficace. Ou encore chargeur réglé sur une tension de fin de charge trop élevée. Dans mon p'tit monde à moi, qui est rarement "modéliste", les batteries sont bien équilibrées et la charge s'arrête naturellement en douceur sans intervention du BMS. Mais si, le BMS est nécessaire, je confirme!

Pour le coup de l'hélico qui s'enflamme batterie "vide", je penche pour une cause "surintensité", puisqu'il est en plein vol. Et si le pack était bien déséquilibré au départ et sans aucun BMS, il est même possible que la cellule se soit enflammée pour cause d'inversion de polarité! Dans cette hypothèse, s'il y avait eu un BMS, le vol n'aurait pas duré bien longtemps, le BMS aurait coupé de suite et l'hélico se serait posé (ou écrasé) par coupure moteur.

0'Leave a écrit:

richardel a écrit:

...en MP pour limiter le hors sujet...

Bonjour,

Je me permets de réclamer des réponses publiques, ce n'est pas hors sujet, je ne suis (verbe être) pas la foule et cela m'intéresse et j'arrive à comprendre.

Je me permets également de demander à ce que les réponses restent publiques !
Le sujet m'intéresse et j'arrive à suivre.

J'ai peut-être dépassé mon niveau d'incompétence !
alors n'hésitez pas, qu'est ce qui va chauffer ou fondre dans ce circuit de coupure d'alim par tension basse d'un élément de batterie d'éclairage 12V 3S lipo
sur suggestion de richardel d'utiliser plusieurs AOp
chaque Vref est flottante avec le + de l'élément inférieur

Bonjour Zapilon

Sur le principe général ton montage fonctionne.
Mais comme sur ton schéma précédent, la coupure par les ampli-op n'est pas franche.
Lorsque sur un élément Ve = Vref tu as une phase durant la quelle l'ampli-op correspondant et le PMOS fonctionnent en linéaire avant d'atteindre la saturation de l'ampli-op.
Car le PMOS couplé à la résistance interne de la batterie et la charge en sortie créent une contre réaction négative sur l'ampli-op.

L'amplitude de cette phase dépend de caractéristiques inconnues (la résistance interne de la batterie, et la charge alimentée par ton BMS).
Mais si elle dure trop longtemps et que ton PMOS en linéaire ne peut pas dissiper la même puissance que ta charge il risque d'aller au paradis des transistors avec une petite fumée qui te permettra de voir monter son âme.

hube68 a écrit:

un simple truc qui se branche en série plus en spaghettis

Désolé, problème de français...
"plus" peut être interprété de deux manières :
1- plus du tout (de spaghettis) (c'est comme ca que j'avais interprété)
2- avec en plus, les spaghettis.
donc, en resumé, on est bien d'accord.

Pour le copain, je crois qu'il volait sans BMS (ce qui se comprend car une coupure d'alim en plein vol, c'est le crash assuré).
Par contre, méticuleux comme il est (et aussi avec ses compétences), je serais fort surpris qu'il ait volé avec des cellules déséquilibrées.

Peut-être un gonflement (j'ai lu que ca arrivait si on décharge de trop) qui aurait généré un court-circuit ?
je sais pas, j'étais pas présent et mes connaissances en lipo sont très limitées...
je suis plutôt un adepte du lifepo4.

ferias77 a écrit:

Le sujet m'intéresse et j'arrive à suivre.

OUF... y en a au moins 1

zapilon a écrit:

qu'est ce qui va chauffer ou fondre dans ce circuit

A mon avis pas grand chose... (bonne nouvelle, non ?)
Blague a part, j'ai proposé cela a la suite de ton premier schéma.
Personnellement, je préfère (et de loin) la version arduino (avec passage en mode "sleep" pour diminuer la consommation)
l'arduino est une solution plus souple grâce a la programmation.

Pour le plaisir, quelques remarques sur ton schéma (juste pour information).

1- tu emplois 3 ampli opérationnels différents (même brochage) alors que tu as 4 amplis disponibles dans un seul lm324 (tu devrais pouvoir sélectionner les autres ampli du même circuit intégré dans ton application).

2- j'ai un petit doute sur la commande du FET (mais j'ai très peu de pratique avec les FET)... je vais y réfléchir.

3- Par contre, pourquoi mets-tu des diodes zener en sortie des ampli op ? D2, D4, D5 ? moi, je mettrais des diodes ordinaires (type 1n4148 par ex)

4- Une chose me fait peur... ton interrupteur en série avec s3.
en effet, s'il est ouvert, on pourrait croire que rien ne consomme sur la batterie.
Or ce n'est pas vrai... s3 ne débitera rien mais s2 et s1 débitent dans leur pont diviseur (r4 r5 pour s2 et r6 r7 pour s1) et aussi dans la chaine de référence (R8 D6 D8 pour s2, R9 D7 D9 pour s1).
si les cellules s1 et s2 sortent du courant et pas s3, tu vas déséquilibrer tes cellules ce qui n'est pas conseillé. je mettrais ton interrupteur après ton montage (juste avant Q1 par ex)

5- Ton montage consomme trop sur les batteries :
a- le courant consommé est (relativement) important (2mA) dans ton diviseur de tension. tu peux le réduire en changeant les résistances R1, R4 et R7 de 470 ohms avec des 47000 ohms et R2, R5 et R6 de 1500 ohms avec des 150 000 ohms (l'ampli op a une résistance d'entrée très haute). Le courant consommé tombe a 20µA (tu n'as pas l'habitude de courants si petit ? tracasse pas, ca ira)
b- pour le calcul de vref, difficile de diminuer le courant.

La remarque d'Henri est exact (et serait inexistant avec arduino).
la solution serait d'ajouter 2 résistances par ampli op... mais il est tard, digère toujours ceci et je te dis quoi demain.

Amitiés

Retour sur ce "jeu des 7 erreurs" sur mon schéma fait à main souris levée
Merci aux participants surtout à ceux que çà a empêché de dormir (richardel à 00:22)

4- Une chose me fait peur... ton interrupteur en série avec s3.
L'interrupteur, oups !!! ... ou alors un inter triple (j'ai encore çà dans mon tiroir)

1- tu emplois 3 ampli opérationnels différents
non c'est bien un LM324 mais je n'ai pas su renuméroter les broches sur le schéma

3- Par contre, pourquoi mets-tu des diodes zener en sortie des ampli op
ce sont des schottky, seuil de tension plus bas

2- j'ai un petit doute sur la commande du FET
c'est un FET P, je devrais avoir sur la grille du FET en réf à la tension batt, tenant compte de la diode et de la perte de tension dans l'AOp:
. ouvert environ - 8,5V
. fermé environ -1,1 V

5- Ton montage consomme trop sur les batteries :
il n'y a pas de fumée sans feu
relativiser: la batterie est une 3300 mA/H, la conso max est de 500 mA

la solution serait d'ajouter 2 résistances par ampli op.
je suis preneur, je ne vois pas où mettre une ré-action sur la broche Vref

A+

Arduino, oui pour continuer à jouer en y ajoutant d'autres rôles

Bonjour Zapilon.

Après un rapide petit calcul théorique :
Tu veux faire une coupure au moment où Ve = Vref.
Or avec la polarisation de tes diodes + LED tu as un Vref de 2,4 + 0,6 = 3 V.
Donc tu coupes théoriquement lorsque Ve = 3 V.
Aux vus de ton pont diviseur créant Ve, pour que Ve = 3 V il faut que la tension aux bornes de l'élément surveillé soit de Ve * (R1 + R2) / R2 = 3 * 1970 / 1500 = 3,94 V.
Es-tu bien sûr de vouloir faire la coupure basse d'éléments de 3,7 V nominal dès que ceux-ci tombent sous 3,94 V ???

Je n'ai évalué mes résistances pour l'instant que mentalement

en gros miniled rouge 1,7 V et diode 0,7 V j'ai donc retenu Vref = 2,4V, mais je mesurerai sur maquette parce qu'à très faible conso la led donne une tension probablement plus faible
objectif couper l'élément à 3,2V

2,4/3,2 = 3/4 d'où les valeurs de résistance indiquées

Pardon j'avais mal interpréter ton schéma. C'est plus claire maintenant.

Pour ce qui est de la précision de ta référence effectivement le coude des diodes classiques et des DEL manque de précision.
Pourquoi n'utilises-tu pas simplement des diodes Zener de 1,8 V en inverse à la place ?
Elles sont conçues pour ça et leur coude est bien plus net.
Tu y gagnerais fortement en précision, et tu pourrais les polariser avec un courant plus faible pour économiser tes batteries.

Bien sur pour maintenir un seuil de commutation à 3,2 V il te faudrait un rapport de 9/16 au lieu de 3/4 sur le pont diviseur. Mais c'est un détail.

Tu as raison, zapilon, je ferais un effort pour aller dormir plus tôt

4- un interrupteur triple... ca me parait la grosse artillerie mais c'est effectivement une solution.
et comme ça, tu n'as même pas besoin de déconnecter ton montage dans le cas ou tu mets ta batterie au repos quelques mois.

1- Ah, ok...

5- consommation des batteries :
En fait, tu as 2ma dans ton diviseur, 1ma dans la branche Vref et 3 ma pour le lm324.
Pour une 3.3Ah pleine, ca fait moins d'un mois d'autonomie (donc recharger toutes les 2 a 3 semaines si tu l'entrepose)
Mon but était donc de réduire le courant.
Maintenant, avec ton interrupteur triple, ca n'a plus d'importance.

3 et 2- Ah, ok (le symbole n'est pas tout a fait standard mais c'est pas grave).
Comme tu le dis très justement, il y a des pertes de tension dans le lm324. Tu n'arriveras jamais a lui faire sortir la tension d'alimentation (ce n'est pas un ampli "rail to rail").
Cette tension de déchet m'a déjà joué des tours et, dans ton cas, j'ai peur que cette tension ne suffise pas a bloquer totalement le FET.

Dans un cas comme le tiens, je ne mettrais pas un ampli opérationnel (comme le LM324) mais plutôt un comparateur (comme le LM339).
C'est le même genre de bête mais optimisé pour la comparaison de tensions (gain gigantesque qui fait que l'état "juste entre deux" levé par Henri est quasi inexistant).
Il consomme 3 fois moins que le 328 (0.8ma au lieu de 3ma)
De plus, la sortie se fait via un transistor npn (dans le lm339) dont le collecteur est la pin de sortie (c'est ce qu'on appelle "sortie a collecteur ouvert").
Le grand avantage de cette technique est que tu peux mettre les sorties des comparateurs en parallèle (sans diodes) avec une seule résistance commune vers le + (une manière simple de rassembler les 3 infos (3 sorties) vers un seul point et ce, sans diodes (des pertes en moins).
Comme tu peux le voir sur le schéma, j'ai "remplacé" tes diodes par un transistor. En fait, on pourrait s'en passer si ton FET était un canal N (et couperait le fil négatif).
Je me suis dit que tu as tes raisons de prendre un FET canal P et j'ai donc du ajouter le transistor (un ultra classique bc547).
2 remarques... le brochage du lm339 diffère du lm328 (j'ai adapté le schéma) et j'ai du, aussi, changer tes entrées (le - va a la ref et le + au diviseur).

petite explication pour comprendre :
Si les cellules sont assez chargée, l'entrée + des comparateurs est supérieur aux entrées - et toutes les sorties des comparateurs sont donc au potentiel positif.
Le courant de base du bc547 est donné par R10 et le bc547 est passant. Son collecteur est donc au potentiel 0v ce qui fait conduire Q1.

Si une cellule (par ex S3) est trop basse, l'entrée + est donc plus négative que l'entrée -. Le transistor interne est passant et la sortie de ce comparateur vaut 0v.
A noter qu'il n'y aura pas de conflit avec les autres comparateurs parce que c'est une sortie a collecteur ouvert ( Ils savent imposer un 0v mais pas un 12v (le +12v, c'est R10 qui le donne)).
Donc si un comparateur (quel qu'il soit) impose un 0v, le bc 547 se bloque, son collecteur remonte a 12v (via R11) et Q1 est donc bloqué.

Il est possible, avec ce montage, qu'au voisinage des 3.2v fatidiques, il y ait une hésitation (éventuellement un clignotement de la charge). Appelons cela l'effet Henri .
Si on veut éviter cela, on peut ajouter une résistance très élevée (entre 1 et 10 Mégohms) entre la sortie du comparateur et son entrée +. (et ce, sur chaque comparateur).
De cette manière, on va fausser l'entrée (très légèrement c'est pour ca que la résistance doit être très élevée) pour éviter les hésitations.
Disons que Q1 sera bloqué quand la cellule passera sous 3.15v et ne sera débloqué que si la cellule remonte a 3.25v par exemple.

Merci richardel

La sortie sur collecteur ouvert est intéressante, il y a aussi çà sur le CellLog ... mais pas intéressant, il est tout fait !
je vais lancer un appro pour des zener de 2,4 V et Mosfet N et quelques résistances "neuves"
J'ai encore un LM 339 de dispo

L'hiver ne fait que commencer !

Si tu fais une appro, je ne sais pas quelle précision tu veux obtenir.
Mais si tu remplaces les ponts diviseurs R1/R2, R4/R5 et R6/R7 par des petits potentiomètres multitours à régler par tournevis de 10 ou même 100 kiloohms, tu pourras calibrer finement tes seuils de commutations.

D'accord Henri, je connais, mais je n'ai pas l'esprit du comptable qui tient ses comptes au centime, ici si la coupure se fait entre 3,05 et 3,2 V çà me va
Et il y a des composants que je n'aime pas comme les potars réglables en utilisation définitive

Justement avec des diodes et des résistances ayant des tolérances de + ou - 5 % garantir une coupure entre 3,05 et 3,2 par construction sans calibration c'est pas du tout garanti. Et les variations de température en fonctionnement ne vont rien arranger.

je prévois 2 emplacements en série pour l'une des résistances d'un diviseur pour pouvoir ajuster un peu
je peux aussi appairer les résistances à l'ohmètre

pour l'instant je refléchis !

j'ai ajouté le mot "batterie" dans le titre du sujet
zapilon modo

De rien, zapilon...
attention que si tu opte pour un mosfet N, il faudra couper le négatif.
il faudra, aussi, enlever le bc547 (je vérifierais demain car je ne suis plus devant mon grand tableau blanc et y a pas mieux pour lever les points noirs ))

Je suis de ton avis concernant les résistances ajustables... j’emploie aussi ta méthode (2 résistances en série) surtout dans les montages exposés a l'humidité ou aux vibrations. C'est moins facile a régler mais bien plus fiable.

Et si tu as peur de multiplier les résistances de ton diviseur par 100, tu peux franchement faire X 10 sans le moindre problème.
pour la Zener, il vaut mieux se situer vers 1ma (plus bas, on est dans le coude et c'est moins stable).

Moi, a ta place, j’arrêterais vers 3v3.
Tu es dans la partie ou la tension s'effondre et remonter d'1 dixième de volt ne va pas changer grand chose a l'autonomie.
Par contre, ca donnera une petite marge de sécurité supplémentaire.
Moi, mes lifepo4 (qui peuvent descendre a 2v), je les arrête a 2.7v.

Amitiés
Richard

d'accord pour le 3,3 V
j'attends des IRF 610 (qui en N ressemblent au P que je voulais utiliser) et des zener 2,4 V

je commencerai par tracer une courbe des zener mais je crois que oui plus que 1 mA

J'ai retracé le circuit avec le LM339, un Mosfet N, mis Vref toujours sur entrée + et mis une R de charge sur le collecteur du npn de sortie
J'ai considéré qu'avec (- IN) > Vref le npn de sortie était fermé et que V collecteur = V alim d'où mosfet N ouvert
Dans le bon sens ?
le datasheet dit:
The output is HIGH when the voltage on the non-inverting (+IN) input is greater than the inverting (-IN) input.
The output is LOW when the voltage on the noninverting (+IN) input is less than the inverting (-IN) input.

Quand on aura un schéma définitif on effacera les brouillons
il y a des erreurs sur ce schéma

Bonjour Zapilon

Il me semble que sur ce schéma les diodes Zener sont dessinées à l'envers.
Normalement c'est le coude de fonctionnement inverse (effet Zener) que tu veux exploiter et pas sa caractéristique de diode normale.

Ensuite pour les entrées des comparateurs chacun son interprétation.
Mais même en lisant tes deux citations du datasheet, je mettrai le Vref sur l'entrée -IN.

Tu souhaites il me semble que le NMOS conduise quand Ve > Vref.
Donc que la grille du NMOS soit tirer au + quand Ve > Vref.
Donc que la sortie des comparateurs soit "HIGH" quand Ve > Vref.
Donc que +IN > -IN quand Ve > Vref.
Donc que +IN = Ve et -IN = Vref.

Ainsi nous avons un avis divergeant. Peut-être que Richardel pourra nous départager.

Je plussoie Henri. Zeners à l'envers, entrées de comparateurs permutées. Pour le reste, c'est bon! tu peux aussi un peu augmenter les valeurs de résistances dans les deux échelles, afin d'avoir moins de pertes permanentes.

ok, zapilon,
j'ai bien reçu ton message et je t'y répondrais mais laisse-moi quelques jours car la fin de semaine est un peu hard au niveau temps.

Au niveau du schéma, quelques remarques
1) les zener sont a l'envers (l'effet zener se manifeste en "inverse" donc la cathode doit être dirigée vers le positif).
   si tu les place comme cela, tu n'auras pas 2.4v mais 0.6v (coude normal d'une diode)

2) les entrées des comparateurs doivent être inversées (l'entrée + doit venir sur le pont diviseur et l'entrée - sur vref)

   Si l'entrée (positive) du comparateur est plus haute que Vref (batterie ok), la sortie du comparateur est positive (+12v si R11 est connecté).
   Tu as donc du +12v sur le gate du MOSFET N qui est alors passant (eclairage alimenté)

   Si l'entrée (positive) du comparateur est plus basse que Vref (batterie faible), la sortie du comparateur est Low (0v (transistor npn interne conduit)).
   Tu as donc du 0v sur le gate du MOSFET N qui est alors bloqué (eclairage off)

Il y a un moyen simple pour savoir comment réagit un ampli op (ou un comparateur) et ca marche pour tous les amplis op.
Si tu considère l'entrée positive, (ex elle est plus élevée par rapport a l'autre entrée), tu retrouve cet état en sortie (ex sortie élevée) (le + signifie "pas d'inversion")
Si tu considère l'entrée négative, (ex elle est plus élevée par rapport a l'autre entrée), tu retrouve l'état inverse en sortie (ex sortie basse) (le - signifie "inversion")

un détail, le transistor MOSFET canal N est bien connecté mais le symbole n'est pas tout a fait juste (la flèche doit pointer en direction du gate) (en realité, tu dis que c'est un canal N mais le symbole est celui du canal P)

N'oublie pas, aussi, ton interrupteur triple qui a disparu dans ton schéma

Petites améliorations (c'est le problème, je suis perfectionniste )
1) suivant le type de phares et l'environnement, tu peux très bien ne pas te rendre compte que le système a coupé et rouler sans phares.
Si tu place une led sensible (type 2ma) en série avec R10, elle s'allumera quand c'est coupé.
Tu peux même placer un buzzer si tu as des craintes de ne pas la voir. (là, faudra voir (ou plutôt entendre) si R10 n'est pas un peu trop élevé).
2) si tu veux éviter les clignotements a la coupure sans utiliser les résistances de réaction (sortie comparateur vers entrées +) ce qui pourrait un peu fausser la tension, tu pourrais placer une petite mémoire (2 portes nand) mais c'est un circuit intégré supplémentaire (cd4093 ou cd4011), 2 résistances et 1 petit condensateur.
ce circuit s'incorporerait entre la sortie des comparateurs et le FET
si tu veux, je te fais le schéma

OUPS, court-circuité par henri et hube68

Amitiés
Richard

Rouler sans phare.

A/  Si le système a coupé, c'est que la batterie est vide et donc il ne peut pas rallumer le phare. A moins d'avoir une autre batterie pour permuter.

B/  S'il ne s'aperçoit pas que le phare est coupé, c'est qu'il roule en plein jour, c'est moins grave. Sauf bien sûr s'il y a du brouillard de jour, c'est plus ennuyeux!

Pas convaincu, hube68,

Moi, j'ai toujours un mini éclairage de réserve (sur pile).
quand je sais que l'éclairage normal a coupé, j'allume l'éclairage de "réserve" (moins efficace, il est vrai, mais bien mieux que pas d'éclairage du tout).

Tout dépend d'ou tu roule...
Sur une route bien noire, peu de chance que tu ne te rende pas compte de la coupure.
mais en pleine ville, avec l'éclairage public, les vitrines éclairées, les phares des autres véhicules, c'est bien plus difficile.
il m'est déjà arrivé de ne pas me rendre compte que l'éclairage était épuisé alors que je roulais en ville.
Sur un velo normal, passe encore (t'as le nez au dessus du phare qui ,est souvent sur le guidon) mais dans un velomobile avec les phares a l'avant (comme zapilon), je suis sur que ca finira par arriver.

Amitiés
Richard