Protection BMS contre les surtensions sur circuit de charge.

Bonjour,

J'ai un alternateur "frustre" pour charger une petite batterie utilitaire
Cette batterie est destinée uniquement à l'éclairage (LED), aux clignotants, klaxon,....et quelques voyants)
La conso sera de l'ordre de 0.5 à 1A en moyenne (2A maxi) sur le circuit utilisateur
Cette petite batterie est une LiFePO4 / 4S 1P (1.8Ah)
L'alternateur est de type "dynamo de vélo" (en fait volant magnétique, genre mobylette) et délivre 2/3A sous 12V à mi régime avec un redressement avec une simple diode.
Largement de quoi charger ma batterie donc.
A vide (sans charge) la tension redressée (et lissée par un simple condo) monte à plus de 100V.

Ma crainte est que une fois la batterie chargée "à fond" le BMS ne fasse son boulot et déconnecte le circuit de charge... lui permettant ainsi de monter en tension à des valeurs potentiellement destructrices pour le dit BMS.
Pour limiter la surtension ( s'il est besoin ?) je peux envisager plusieures options :
- Une résistance de charge permanente en // sur la sortie qui va gâcher une partie du courant dispo mais gardera la tension crête dans des valeurs raisonnables => c'est ce qui était fait sur cette engin à l'origine (en 6V) pour éviter de cramer les ampoules et la batterie (plomb !)
- Un écrêteur qui shuntera la sortie sur une résistance seulement quand la tension montera à plus d'une vingtaine de volts (cad quand le BMS bloquera la charge)
- Un circuit de régulation de tension qui régulera tout le temps la tension envoyée vers le BMS. (mais qui devra être capable de passer 4/5A et de tenir 200V)

J'ai lu sur ce forum qu'il existe des composants spécifiques pour limiter la tension en cas de régénération dans ces mêmes conditions.
Est-ce que cela existe pour des puissances plus "raisonnables" ?

Bref, je suis un peu dans l'inconnue, d'autant que les docs des composants (BMS) sont très lacunaires... voire totalement absentes ...

Merci d'avance de vos remarques et idées

yVes

Le BMS se coupe quasiment complétement quand la batterie est chargée. Donc il faut que tu limites la tension a tout prix.
Le plus simple est souvent préférable.

Oui, j'ai bien compris le soucis.

Sur une application comme la mienne (4S) les MOSFET qui coupent la charge (vers 14/15V) sont capables de tenir 70V : c'est déjà pas mal ...mais pas suffisant !
Ca veut dire qu'avec plus de 70V le BMS va cramer... hors cette valeur risque d'être facilement dépassée par le circuit d'alternateur sans charge, cad quand le BMS coupe la charge !

Mais la solution "simple" ne m'apparait pas clairement à ce stade...et c'est pour ça que je cherche de l'aide.

Dans l'idéal il me faut une alimentation "stabilisée" entre 15 et 60V (et limitée en courant à 3/4 A) capable d'accepter en entrée 0 à 200V...le tout pour alimenter un BMS qui régule finement la charge de chaque élément et limite le courant et la tension de décharge!
J'ajoute qu'un "régulateur" shunt de moto (15V) marcherai sans doute mais représente une perte d'énergie relativement ridicule...car son principe est juste de court circuiter l'alternateur quand la tension est trop haute...je préfèrerais le "déconnecter". Une idée pour faire ça avec un thyristor par exemple ?

Attention, un bms ne régule pas l'intensité. Mais une simple régulation serie à transistor pourrait suffire ? (Avec une zener adaptée.) du fait que le générateur est limité en puissance.
https://www.sonelec-musique.com/images/electronique_alim_regulation_zener_transistor.gif

Alors, oui le BMS ne régule pas l'intensité de charge. En tout cas pas celui dont je dispose.

Un limiteur de courant et/ou de tension (comme celui que tu propose) serait effectivement la solution.

Hélas, une régulation "linéaire" va demander des composants TRES costaud (> 200V / 3 ou 4A, type 2SC5200) et générer beaucoup de pertes (et surtout de chaleur).

En fait, si je devait faire une électronique dédiée, je pense plus à une solution "logique" ou découpage basse fréquence: si on atteint plus de 30V en entrée du BMS on déconnecte l'alternateur et on attend de redescendre à 20V pour réalimenter.(ou on le laisse débiter un mini via une résistance pour éviter les surtension extrêmes) idem pour l'intensité une régulation de type découpage "lent" serait suffisante...L'idée étant de limiter l'échauffement en étant en mode bloqué OU saturé et avec peu de commutations.

Mais je reste sur ma question : quelle sont les solutions simples existantes ... s'il y en a...

Je ne crois pas que ça chauffe beaucoup car en charge de la batterie, l'alternateur n'étant pas à vide, il ne fournira pas une tension élevée, et hors charge il n'y aura pas d'intensité.

En ayant regardé de plus près et fait quelques essais (j'ai un banc d'essai qui ne tourne qu'à 5900 tours ... pour 10 000 maxi en config réelle!) je pense qu'il faudrait
- A vide (BMS bloqué en "surcharge": que je "consomme" au moins 1A pour limiter les surtensions (maxi 50V)
- En charge, pour limiter le courant de charge à 3A, que je génère une chute de tension de l'ordre de 18V
C'est donc une cinquantaine de W dans les deux cas.
Solution la plus simple :
- mettre en résistance de 100 Ohms en shunt (aux bornes de l'entrée du BMS)
- et une de 6 Ohms en série sur le circuit de charge.
Solution plus élaborée :
- mettre un limiteur de tension (Zener + Transistor) à l'entrée du BMS (comme la résistance, mais ne consommera rien tant que le tension sera < 50 V)
- mettre un limiteur de courant en série sur le BMS qui ne consommera pas d'énergie quand l'alternateur tournera doucement (donc accélèrera la charge)
Solution "idéale" :
redresser avec un Thyristor (ou "un triac + pont complet") piloté seulement quand I<3A ET V<20V
La capacité de variation de tension / courant sur une alternance étant déterminée par la valeur du condensateur de filtrage

 ... je me sens apte à faire ça avec quelques ampli-op.