Transports électriques: voitures, vélos, transports collectifs, avions...Transformer un vélo à batterie lithium HS en plomb solaire

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Christophe
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Transformer un vélo à batterie lithium HS en plomb solaire

Message non lupar Christophe » 11/08/11, 14:05

Suite à l'échec des tentatives de récupération de la batterie Lithium Ion de mon vélo à assistance électrique d'a peine 2 ans qui n'a pas fait plus de 500-600 km soit une 20 aine de recharge (voir cet assez long sujet velo-electrique-diagnostic-d-une-batterie-lithium-ion-24v-t10791.html) sur les 600 "promises", j'ai décidé de le convertir en vélo hybride "Lithium Plomb" à recharge solaire sur le plomb.

C'est mieux que de jeter le tout ou ré-investir dans une batterie lithium ion à un prix prohibitif (80% du prix du vélo neuf !!) sans aucune garantie que dans 2 ans, on n'ait pas la même blague !

L'idée est donc de monter les 2 batteries lithium et plomb en parallèle.

Pour rappel la batterie lithium se mettait en sécurité (= OFF) au 1er coup de pédale pourtant sa capacité globale n'est pas si mauvaise 60-70% de la capacité initiale. Un (voir 2) éléments sont clairement défaillants, donc chute de tension et mise en sécurité de la batterie.

Pour les essais réalisés hier après midi, cela fonctionne!

Détails ci dessous, c'est la version "prototype" d'essais, la version finale sera plus propre et comportera des connecteurs rapide pour désacoupler la batterie au plomb en même temps que la remorque.

Photos du montage temporaire:

Câblage vers la batterie au plomb qui sera situé dans la remorque, j'utilise du câble de 6mm² pour les raisons de retour d'ampérage / résistance interne des 2 types de batterie évoqués dans l'autre sujet et qui peuvent faire des forts courants lors de la connexion des 2 batteries:

Image

Y avait encore la place pour passer ces 2 câbles dans le trou d'origine.
Je me suis connecté au niveau de la sortie batterie lithium avant le régulateur / contrôleur.

Image

Les 2 batteries plomb: une de 7Ah et l'autre de 12Ah en série.

Image

On a une capacité de 19/2 = 9.5 Ah sous 24V.

La batterie lithium d'origine a une capacité de 8Ah sous 24V, on a donc déjà, à priori plus de capacité.

Plus tard je doublerai la capacité plomb avec un couple de batterie identique (ou bien que des 12Ah) pour des raisons de courant tiré (une lithium tolère beaucoup plus de courant de décharge qu'une plomb de même capacité).

Toute 1ere liaison des 2 batteries:

J'ai volontairement utilisé un câble de labo (rouge pince croco) très fin qui aurait du faire fusible si il y avait eu un fort courant d'équilibrage des batteries (ce qui n'a pas eu lieu):

Image

Résultats?

Les batteries plomb sont chargée à 100%.

Cela fonctionne mais évidement on sent le surpoids du plomb (surtout en montée...) bref ca accélère / aide moins fort qu'avec la batterie lithium fraichement chargée quand elle marchait bien !

C'est aussi probablement dû à la limite des batteries plomb en décharge (le moteur fait 250W donc disons 11-12A tiré).

Voici les courbes de décharges: https://www.econologie.com/shop/file/Notice_wpe7-12.pdf

On voit dans le .pdf que 11-12A c'est déjà beaucoup pour elle. Il y a déjà une chute de tension. C'est une bonne raison pour doubler les batteries plomb afin de diviser par 2 ce courant par couple batterie.

Charge solaire coté plomb

J'en ai profité pour mettre une recharge solaire sur les batteries plomb avec 2 panneaux solaire 5W monté en parallèle.

Ces panneaux solaires peuvent être emportés (ou non) dans la carriole si nécessaire (voir photos ci dessous).

Connexion panneau solaire vers régulateur (on débranche si on veut partir sans les panneaux):

Image

Connexion régulateur vers batterie:

Les batteries sont chargée l'une après l'autre comme c'est un régulateur 12V (une led indique quand la batterie est chargée)...

Image
Image

Le carton hideux est la boite temporaire de stockage des batteries :D

1er essais grandeur nature, avec panneaux solaires transporté et posés au sol:

Image

Image

Remarques générales:

- La grosse crainte sur le courant d'équilibrage des batteries n'est pour le moment pas avérée (du moins dans ces conditions)

- Que la batterie Lithium soit ON ou OFF: je n'ai pas encore vraiment constaté de différence, j'ignore comment et si la batterie lithium se décharge.

- Si il s'avère que la batterie Lithium ne sert vraiment plus à rien je la supprimerais bien évidement.

- Contrairement à ce que je pensais, il n'y a pas de diode de protection de la batterie lithium; l'indicateur led de la batterie lithium indique la tension des batteries plomb.

- Pire quand je coupe la batterie, elle indique encore....la capacité des batteries plomb ! Donc en fait ON ou OFF, les diodes d'indication de la capacité sont toujours allumées !! Il faut débrancher les batteries plomb pour que

La preuve en image: a gauche, ON, à droite OFF, exactement au même moment.

Image

Les 2 leds manquantes (alors que les batteries plomb sont chargées) viennent du fait que la tension de sortie à vide de la batterie lithium n'est pas de 24V mais proche des 29V alors que celle de batteries plomb (chargées) plus proche des 27V.

- La charge solaire des batteries plomb se fait avec 1 seul régulateur 12V, donc c'est l'une après l'autre. Là, j'ai pas envie d'investir dans un régulateur 24V ou d'en mettre 2 en 12V.

- Je n'ai aucune protection en décharge des batteries plomb (sauf le fait que le contrôleur va surement couper en dessous d'une certaine tension, je parle du contrôleur du moteur par du BMS de la batterie lithium qui est shunté évidement. Reste à savoir quelle tension, si c'est 20-21V c'est OK si c'est 16V c'est KO), c'est ce qui m'inquiète le plus pour le moment...

- J'ai bien envie de faire un support pour les 2 panneaux solaire pour les monter sur l'arrière de la carriole qu'ils puissent charger sur la route, mais j'ai quelques craintes côté sécurité (ce sont des panneaux en verre et c'est pas du vert sécurité ni même trempé)...

Euh voilà c'est tout ce qui me vient à l'esprit pour le moment, si remarque ou question, n'hésitez pas.

En tout cas c'est très positif: reste à finaliser le montage et augmenter la capacité des batteries plomb pour avoir un peu plus de watts et limiter leur usure.

Je suis très curieux de voir comment va se comporter la lithium après un tel traitement!
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Re: Transformer un vélo à batterie lithium HS en plomb solai

Message non lupar Gaston » 11/08/11, 15:04

Christophe a écrit :Les 2 batteries plomb: une de 7Ah et l'autre de 12Ah en série.

On a une capacité de 19/2 = 9.5 Ah sous 24V.
Non, avec un montage en série, la capacité est de 7Ah en 24V.

Avec un montage en parallèle, tu aurais 19Ah en 12V :cheesy:

Christophe a écrit :C'est une bonne raison pour doubler les batteries plomb afin de diviser par 2 ce courant par couple batterie.
Oui, ce serait une bonne raison pour connecter des batteries en parallèle... mais dans ton cas, elles sont en série.
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Message non lupar Christophe » 11/08/11, 15:17

Gaston je crois que t'as besoin d'un peu de vacances là (ca tombe bien c'est la période)...ca fait la 2ieme grosse erreur que tu fais sur des calculs d'énergie / puissance (voir https://www.econologie.com/forums/post209803.html#209803 ). Tu nous avais pas habitué à ceci...

1 batterie 12V de 7Ah et une batterie 12V de 12Ah en serie ca donne bien une batterie équivalente de 9.5 Ah sous 24V...

Passes tout en Wh si tu me crois pas...

Quand j'aurais ajouté l'autre couple de batterie on sera à 19 Ah sous 24V (montage 2 en série sur 2 en parallele).

Je peux pas monter le tout en parallèle à cause du voltage.

Je crois qu'il me reste 3 autres de 12Ah...ca sera mieux que de mélanger avec des 7Ah...pour avoir au final 24Ah sous 24V (soit 576 Wh de quoi avoir plus de 2h d'autonomie sous 250W ! Largement plus que les 196 Wh d'origine).

Le tout est de pas trop augmenter l'autonomie à cause du surpoids évidement...faut trouver le bon compromis autonomie / ampérage max / poids...
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Message non lupar Gaston » 11/08/11, 15:37

Christophe a écrit :Gaston je crois que t'as besoin d'un peu de vacances là (ca tombe bien c'est la période)...
Pas de chance, je rentre juste... mais je veux bien repartir :lol:

Christophe a écrit :ca fait la 2ieme grosse erreur que tu fais sur des calculs d'énergie / puissance (voir https://www.econologie.com/forums/post209803.html#209803 ).
Pour celle ci, j'ai répondu : ce n'est pas le calcul qui est en cause, mais nous ne sommes pas partis des mêmes chiffres 8)


Christophe a écrit :1 batterie 12V de 7Ah et une batterie 12V de 12Ah en serie ca donne bien une batterie équivalente de 9.5 Ah sous 24V...
Ben non, car dès que tu as tiré 7Ah, la "petite" batterie est vide.
Au mieux la tension serait encore de 12V... en réalité, tu inverses la tension aux bornes de la plus petite, ce qui amènera très rapidement sa destruction. :|

Christophe a écrit :Passes tout en Wh si tu me crois pas...
En terme d'énergie stockée, c'est vrai, mais il y a une partie de l'énergie qui est stockée dans la "grosse" batterie que tu ne peux plus récupérer...

Christophe a écrit :Quand j'aurais ajouté l'autre couple de batterie on sera à 19 Ah sous 24V (montage 2 en série sur 2 en parallele).
Et là ce sera parfait si tu mets deux 7Ah en série et deux 12Ah en série avant de mettre les ensembles en parallèle.

Les deux règles de bon usage sont :
- mettre des batteries de même capacité en série
- mettre des batteries de même voltage en parallèle

Christophe a écrit :Je peux pas monter le tout en parallèle à cause du voltage.
Evidemment 8)
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Message non lupar Christophe » 11/08/11, 15:50

Gaston a écrit :Ben non, car dès que tu as tiré 7Ah, la "petite" batterie est vide.


Ok je vois ce que tu veux dire (à peut près)

Qu'elles se vident différement je veux bien mais je vois pas pourquoi la plus faible se viderait exclusivement avant l'autre !?!?!

Leur tension chutera ensemble il me semble...même si pas exactement pareil.

Bon je vais tout passer en batterie 12Ah...

Au mieux la tension serait encore de 12V... en réalité, tu inverses la tension aux bornes de la plus petite, ce qui amènera très rapidement sa destruction. :|

Christophe a écrit :Passes tout en Wh si tu me crois pas...
En terme d'énergie stockée, c'est vrai, mais il y a une partie de l'énergie qui est stockée dans la "grosse" batterie que tu ne peux plus récupérer...

Gaston a écrit :Et là ce sera parfait si tu mets deux 7Ah en série et deux 12Ah en série avant de mettre les ensembles en parallèle.

Les deux règles de bon usage sont :
- mettre des batteries de même capacité en série
- mettre des batteries de même voltage en parallèle


Ok j'ignorais cette "règle" ! Bah je passe tout en 12Ah et basta :)

1ere amélioration du proto, merci gaston !
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Message non lupar Gaston » 11/08/11, 16:11

Christophe a écrit :Qu'elles se vident différement je veux bien mais je vois pas pourquoi la plus faible se viderait exclusivement avant l'autre !?!?!
Dans un branchement série, l'intensité qui traverse tous les éléments est la même.

Dans ton cas (deux éléments de même tension en série) l'énergie provient donc à part égale des deux éléments (même tension et même intensité = même puissance, donc même énergie pendant une durée donnée).

Celui qui contient le moins d'énergie est donc vide avant l'autre...

Au total, tu as stocké 7*12 + 12*12 = 228Wh

Lorsque tu auras consommé 168Wh, chaque batterie aura fourni 84 Wh et celle de 7Ah sera vide alors que l'autre contiendra encore 60Wh...

Christophe a écrit :Leur tension chutera ensemble il me semble...même si pas exactement pareil.
Non, ce que tu décris, c'est le cas de batteries branchées en parallèle (la tension est alors la valeur commune).
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Message non lupar Christophe » 11/08/11, 19:42

Je suis d'accord mais alors :
Gaston a écrit :Lorsque tu auras consommé 168Wh, chaque batterie aura fourni 84 Wh et celle de 7Ah sera vide alors que l'autre contiendra encore 60Wh...


Qu'est ce qui empèche de consommer une partie de ces 60 Wh ?

Pour un ampérage donné assez important disons 12A, la tension aux bornes de la 7Ah chute plus que celle de 12Ah, donc la 12Ah débitera plus d'énergie que l'autre...ca serait intéressant de le mesurer tiens!

Donc quand 1 Wh est tiré dans la batterie la plus faible, c'est pas forcément 1 Wh qui l'est dans la batterie la plus forte mais surement plus puisque sa chute de tension est moins importante et que l'ampérage est le même pour les 2 batteries...

Donc je ne pense pas qu'en réalité la situation soit aussi radicale que celle que tu décris.

Donc ok on aura pas une batterie de 9.5 Ah équivalent mais je pense qu'on sera plus proche des 9Ah que des 7Ah. Le soucis de la sous tension aux bornes de la batterie la plus faible est plus inquiétant.

Bon de toute facon, j'ai remplacé la 7Ah par une autre 12Ah :)

J'ai aussi trouvé un régulateur 24V / 30 A (en charge et décharge) je pense qu'il est indispensable pour la pérennité des batteries plomb
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Message non lupar citro » 12/08/11, 01:32

:shock: Les lois de l'électricité auraient-elles changé. :?:

Cher , Christophe, je confirme les arguments de Gaston, que j'aurais prodigué si j'étais passé plus tôt. :D

2 batteries en série de capacité différente ont la tension cummulée des 2 batteries et la capacité maximum théorique de la batterie la plus faible (c'est plutôt moins si l'on prend en considération l'effet Peukert).

Il va de soi que l'intensité maxi disponible est également celle de la batterie ayant la résistance interne la plus forte (qui pourrait être la plus grosse si tu avais marié des batteries de technologie différente comme du plomb avec du lithium en série).

Ton expérience va être très intéressante dans la mesure ou nous allons voir comment se comportent les 2 technologies montées en parallèle.
J'ai ma petite idée, mais n'étant pas ingénieur, j'attends tes résultats. :arrowl: :P
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Message non lupar Christophe » 12/08/11, 09:48

Mais je remets pas en cause les lois de l'électricité, vous êtes un peu lourds là...

Alors j'aimerais bien que les théoriciens et pro des batteries m'expliquent pourquoi ma dernière argumentation sur la chute de tension est fausse?

Quand 2 batteries de capacité différentes sont montées en série, la plus forte va fournir plus d'énergie (sur la durée de la décharge) si l'ampérage est suffisant pour faire chuter la tension au bornes de la plus faible (qui chutera plus que celle aux bornes de la plus forte)

Pour l'expérience oui on verra bien, si vous avez des suggestions de choses à faire et que je peux les faire je le ferais dans la mesure de mes moyens...Suis pas ingénieur batterie / électricité non plus...
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Message non lupar Gaston » 12/08/11, 10:55

Christophe a écrit :Qu'est ce qui empèche de consommer une partie de ces 60 Wh ?
Il est parfaitement possible de les consommer en se connectant en direct sur cette batterie (en 12V), mais dans le montage en série, il faut que le courant traverse la batterie 7Ah.
Comme elle est complètement vide, elle pourrait au mieux se comporter comme un court-circuit (mais on n'aurait plus que 12V de tension). En réalité, elle va se comporter comme une charge (donc avec une tension négative à ses bornes), ce qui fait que:
1) Il ne restera plus que quelques volts aux bornes de l'ensemble
2) Des réactions chimiques vont se produire dans la batterie ainsi traversée "de force" par des électrons. Dans le cas de batterie plomb, ces réactions amènent rapidement à la destruction de la batterie (qui déjà n'aime pas du tout être vidée complètement).


Christophe a écrit :Quand 2 batteries de capacité différentes sont montées en série, la plus forte va fournir plus d'énergie (sur la durée de la décharge) si l'ampérage est suffisant pour faire chuter la tension au bornes de la plus faible (qui chutera plus que celle aux bornes de la plus forte)
En pratique, c'est vrai, mais la différence ne sera que de quelques % (proportionnelle à la différence des tensions des batteries).
Et si c'est le cas de façon plus importante, ça veut dire que la chute de tension est beaucoup trop forte aux bornes de la batterie faible pour une utilisation raisonnable.
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