Améliorer un BMS commercial

Avant de me lancer dans  la construction d'un deuxième BMS...j’ai regardé ce que l'on peut tirer d'un BMS Chinois. Je vous fais partager mes résultats.
 
Il ressemble à ça et équipe certaines batteries assemblé en FR.
 
Les données de la version que j'ai utilisée: (Avec mes propres commentaires)
Constant Curent Rating - 30A (Sur quoi se base t’il ???)
Protection Curent Rating - 50-80A (testé jusqu’à 45A)
Balance Curent - 75mA (ça à l'air d’être ça)
Balance Voltage - 3.7V (Ok légèrement inférieur)
Max Charge Curent - 15A (Voir les commentaires)
HVC - 3.9V (4V et + ne lui font pas peur)…inadmissible:evil:
LVC - 2.0V (c'est ce que j'ai mesuré et c'est très bas)  
A propos du LVC (coupure tension basse d’élément), C’est Ok  si celle elle se produit en cours d’utilisation du VAE mais c'est très mauvais si le BMS coupe par oublie du contact…
On va avoir très peu de temps pour réagir (24H) par une recharge pour ne pas flinguer la batterie. A part installer une protection supplémentaire, il est difficile de remédier à ce gros défaut.
Conclusion :  N’oubliez jamais de couper le contact !
 
 
Le résultat de la première recharge sans modification avec une batterie juste assemblée et pas du tout équilibrée...
Ca n’équilibre rien du tout, peut-être qu'avec un pack super équilibré il arrive à s'en sortir honorablement mais là le résultat est nul, à la fin de la première recharge. J'ai des tensions qui vont de 3,4V à 3,9V…4V et + ! Quand il coupe la charge.
Ça chauffe un max...J’ai chargé à 2,5A et ils osent annoncer qui encaisse 15A en charge !
A mon avis il fume bien avant ou alors il active une protection et change de mode…"
 
Comment essayer de palier les plus gros défauts du BMS Chinois ?
 
La première modification à consisté à identifier les transistors de charge pour résoudre le problème de chauffe.
 

Les deux transistors de coupures sont des NPN alors, avec 2,5A on a déjà quelques watts de pertes. Ce n’est pas la peine d'essayer de lui faire avaler 15A ou plus. Avec un chargeur qui sort environ 1 KW, ça m'ennuie d'être systématiquement bridé à 20% de sa capacité.
 
La commande des transistors sur le BMS sort 12V à vide, le brochage compatible avec des mosfets. Alors, deux mosfets (des 75NF75 récupérer d'un contrôleur upgradé) ont pris la place des NPN. Il supporte maintenant 15A de charge sans chauffer.
 
Le deuxième problème consiste à équilibrer la batterie…et éviter des tensions de l'ordre de 4V en fin de charge avant qu'il ne décide de couper ! 4V, ce n’est pas bon du tout...pour du Lifepo4.
 
Une première tentative à été de calibrer le chargeur en tension maxi à 3,7-3,75V par cellule pour qu'il puisse équilibrer.  Mais on observe quand même des tensions de 3,9V…4V si il a un déséquilibre à rattraper et un phénomène probable de pompage qui risque d'apparaitre très préjudiciable aux éléments.
 
Le BMS semble capable de maintenir 3,6-3,7xV aux éléments si on ne lui envoi pas une intensité supérieur à sa capacité d'équilibrage 75mA
Pour la deuxième tentative, j’ai réalisé une petite carte qui s'intercale entre le chargeur et le BMS pour basculer en mode équilibrage quand la batterie atteint un seuil de tension précis (batterie presque pleine)
Concrètement, On va charger jusqu'à une tension globale comprise entre 3,5-3,6V* par élément (soit 56V-57,6V pour une 16S) et passer en charge limiter  inférieur à 75mA pour laisser au BMS le temps de travailler et d'équilibrer. Sur une batterie préalablement équilibré, et en laissant équilibré à chaque recharge. On ne devrait pas observer de tension supérieure à 3,7xV avant le basculement pendant toute la phase de recharge.
 
Voilà le schéma de la première carte. Il manque des capas CMS de filtrage...
Je ne suis pas certain à 100% du schéma, la carte ayant été pas mal modifié...

 
Il fonctionne, pas de soucis. Je l’utilise.
 
 
La carte prend en référence la tension de sortie du chargeur. Et dispose d'un bouton poussoir d’armement pour démarrer la charge.
J'ai testé de 2,5A jusqu'à 20A.
Elle bascule en mode charge d'équilibrage lorsque la tension atteint 56,5V (réglable)
La limitation de courant après basculement en mode équilibrage est de 50 mA.
 
Sous faible puissance de charge (2,5A) et forte charge ça marche pas mal. Le seul petit problème est une coupure un peu trop sous forte intensité de charge (>2,5A) qui va nécessitera un long (très long) équilibrage.
En réglant sur 2,5A.
A la coupure de pleine charge (56,5V au chargeur et 56V à la batterie  
Une mesure des tensions sur chaque cellule juste avant le basculement me donne de 3,47V à 3,58V
Une minute après le basculement, la tension à chuté en moyenne de 0,07V.
J'ai laissé le chargeur en mode toute la nuit (L’équilibrage est très long) en étant régler sur 60,8V. Ce qui assure une tension maxi de 3,8V par cellules et devrait permettre au BMS de travailler.
Au contrôle de la tension de chaque cellule le lendemain matin. Toutes les tensions de cellules vont de 3,67 à 3,69V (20mV d'écart). Épatant ! C’est un poil trop élevé mais je ne m’attendais pas à une telle précision.
 
J’ai modifié cette carte en ajoutant une diode Schottky en sortie afin d’éviter l’étincelle (préjudiciable pour le connecteur) lors du branchement du chargeur à l’arrêt (chargement des condensateurs du chargeur 1Kw). Elle permet aussi la coupure du chargeur sur programmateur.
 
Il reste quelques points à résoudre
1 Le problème de coupure trop tôt sous forte intensité de charge, il y a deux possibilités:
- Augmenter automatiquement la tension de basculement en fonction de l'intensité de charge. C'est possible mais la résistance interne du pack varie en fonction de la batterie, de la température.
- Instaurer une reprise de la charge à courant maxi sous un certain seuil de chute de tension. C'est un peu ce que fait mon autre BMS tant que la première cellule n'a pas atteint son seuil d'équilibrage. Il faut pour cela prendre en référence la tension batterie au lieu du chargeur.
 
En pratique, le problème de coupure trop tôt par forte charge n’est pas vraiment pénalisant. Je ne cherche pas à avoir une recharge complète dans ce mode. Il sert à faire un appoint rapide en 15 min et j’atteins environ 80% de charge avant le basculement d’intensité.
Pour l’instant, la carte de charge est resté telle quelle. L’essentiel de mes recharges se font sur le chargeur solaire, le panneau fournit une intensité plus faible pendant longtemps la tension nécessaire à l’équilibrage.
Après 24H, j’observe 58,xV à la mise sous tension. Soit une batterie parfaitement équilibré avec ~3,65V de moyenne par éléments.
 
2- Installer un module de protection de coupure en cas d’oublie de contact.
Je n’ai pas monté de protection et cela comporte un risque non négligeable de détruire la batterie. Je n’ai pas relevé la consommation propre du BMS à après coupure basse ni effectué de test d’évaluation sur ce risque.

C'est une amélioration très intéressante des BMS classiques.   J'attend la suite (schéma) avec impatience.

moi aussi   

j'ai fait aussi quelques test sur un bms tout fait.
le mien tient compte des tensions individuelles pour couper le chargeur mais ne limite pas le courant.
je peux pas mettre de lien, snif
je pensais fabriquer une petite carte qui s'intercalerait entre le bms et le chargeur.

description des fonctions:
- mesure du courant de charge.
- chaque fois que le bms coupe la charge, on réduit le courant par 2.
- timer qui coupe tout après un certain délai.

ça pourrait être un module universel qui s'adapterait donc automatiquement a tout les BMS analogique.

la phase d'équilibrage serait plus courte, plus efficace et diminuerait les surcharge des cellules.

a vue de nez, il faut un pic, un shunt, un mosfet et un régulateur HT vers 5v.

Je limite franchement le courant. Réduire progressivement le courant peut donner un sacré paquet de watts à dissiper.  
Elle ne laisse pas le BMS couper la charge celui que j'utilise coupe bien trop haut  

C'était du provisoire...qui dure. J'avais essayé une version qui prenait en référence la tension batterie mais elle merdouillait.
Il  y avait probablement une erreur de ma part sur la carte.

une petite mise a jour du schema (puisque tu disais qu'il manquait des choses) serait sympa (et le routage sur veroboard aussi) car j'aimerai bien m'en fabriquer un.

Il y a 2 capa CMS entre qui ne sont pas sur le schéma.
- Entre l'alim + du LM358 et la masse
- l'entrée + et la masse du LM358
- l'entrée - et la masse du LM358

J'avais effectué une photos pas terrible du coté face...mais, ça peut quand même aider un peu.

hum hum, je continue d'essayer de comprendre ton schéma.
petites questions:
pourquoi as-tu choisis de mettre la limitation de courant sur le "low side"?
la diode sur le "high side" a-t-elle un autre role qu'eviter les appels de courant "a l'envers" lors du branchement du chargeur? je vois pas trop mais on sait jamais.

dirk pitt a écrit:hum hum, je continue d'essayer de comprendre ton schéma.
petites questions:
1 - pourquoi as-tu choisis de mettre la limitation de courant sur le "low side"?
2- la diode sur le "high side" a-t-elle un autre role qu'eviter les appels de courant "a l'envers" lors du branchement du chargeur? je vois pas trop mais on sait jamais.

1: Ca se monte toujours sur le low side pour des question de simplicité
2: C'est pour éviter:
- l'étincelle de charge des condensateurs du chargeur au moment de branchement
- La décharge de la batterie dans le chargeur lorsque celui-çi se coupe (minuterie)