Réalisation d`accumulateur 48V à 72V 10A.H à 20A.H pour vélo

Réalisation d’accumulateur 48V à 72V 10A.H à 20A.H pour vélo électrique
Le choix et la réalisation dans un accumulateur pour véhicule extrême dépend :
- Du taux de décharge voulu et de celle que peut
faire la batterie au maximum (En général, 3 fois la
capacité énergétique pour des batteries classiques à
25 fois pour des batteries spéciales). Le taux de
décharge dépend de la résistance interne de la
batterie qui va provoquer chute de tension et
échauffement.
- De la tension, donc du nombre d’éléments qu’il
fait mettre en série.
- De ce que l’on trouve sur le web. En effet, on
trouve facilement des 10 A.H (en kokam
[http://www.e-oxo.com/],
yuntong
(ADS
technologie http://www.ecolostation.com/) mais
rarement des 20 A.H. En modélisme, on trouve au
maximum
des
7
A.H
en
Zippy
(http://www.hobbyking.com ). Pourtant, il existe
plus gros jusqu'à 200A.H (Thundersky, Sinopoly,
Winston). Mais, une palette doit être commandée
pour commencer à intéresser des fournisseurs.
- De l’Indice de Protection (IP). L’indice de
protection est très faible sur la figure 1 (un cout de
tournevis est l’élément est percé). Sur la fig 2, il y
a une bande de plastique de 0,5 mm qui protège
l’élément. Sur la figure 3, un boitier plastique de
5mm protège l’élément.
- Du prix, car Il faut compter 1€ à 2€ par A.H pour
un élément en 2012. Evidement, certains
revendeurs font un coefficient fois 2 à 5 sur la
vente.
- Du montage de l’accumulateur, par exemple les
éléments de la figure 3 sont très faciles à monter
avec des cosses classiques par rapport à ceux de la
figure 1.
- Du temps de charge, de la sureté de fonctionnent,
du nombre cycle de charge et décharge, de la
toxicité….
Fig 1 : 2 élément li po 5C 20A.H
Fig 2 : 2 élément li po 30C 8A.H (modélisme)
Fig 3: element Thunder sky li po fer 3C 20 A.H à 100A.H
Pour avoir un accumulateur de 20 A.H, il est possible de mettre 2 éléments en parallèle de 10 A.H ou 3
éléments de 7A.H. Mais attention, si un élément à un problème, il va détruire l’élément qui est mis en
parallèle avec lui.
De plus, avant de les mettre en parallèle, les tensions de chaque élément doit être identique pour ne pas avoir
de pointe de courant correspondant à la décharge de l’élément le plus charge vers l’élément le moins charge.
Cela s’appelle équilibrage des tensions. Une solution simple est de mettre une résistance de 1 ohm pendant 2
à 10 heures ce qui limitera le courant de charge et de décharge.
1) Taux de décharge maximale de la batterie
Plus une batterie est volumineuse est plus sa capacité énergétique est grande, et plus sa résistance interne est
faible donc plus, elle peut fournir de courant. Exemple un accumulateur 3C (voir dans wikipedia
accumulateur charge électrique) de 10 A.H/50V, le courant maximum sera de 30A en fonctionnement
continu. Donc, la puissance max sera de 1500W. Avec un autre accumulateur 3C de 20 A.H/50V, le courant
maximum sera de 60A. Donc, la puissance max sera de 3000W. Attention, les accumulateurs 10A.H/25 C,
peuvent fournir 250 A pendant quelques secondes, puis 50 A en continu.
2) Choix de la tension de l’accumulateur
Plus la tension sera grande et plus la vitesse de votre vehicule sera grande mais à cause des frottements de
l’aire de votre véhicule, plus la puissance demandée à la batterie sera grande. Etant donné que la tension des
batteries li po avoisine 4.2V à 3.4V, il faudra plus d’éléments, pour avoir une tension d’accumulateur élevée.
Avec un nombre élevé d’élément la fiabilité et l’autonomie diminuent car il suffit d’un seul élément qui a
une diminution de capacité énergétique et cela entraine une diminution de la capacité énergique de tout
l’accumulateur. En effet, la résistance interne de l’élément défaillant s’élève en fin de charge et le courant
devant être fournit par l’accumulateur ne peut se faire.
Par contre, plus la tension est élevée et moins le courant de la batterie sera élevé pour une puissance donnée.
Exemple si la puissance demandée par le moteur est de 1440W pour un accumulateur de 72V alors le
courant sera de 20A alors que pour un accumulateur de 48V, le courant sera de 30A.
3) Autonomie du véhicule ou temps de fonctionnent
L’énergie de la batterie correspond à l’équation suivante :
E (W.H)  UB  C (A.H) Avec UB tension de la batterie (V) et C(A.H) capacité énergétique de l’accumulateur.
Un accumulateur de 72V/20 A.H 18 éléments, aura une énergie totale de 1440W.H ;
alors qu’une batterie de 48V/20 A.H 12 éléments aura une énergie 960W.H.
Pour une consommation de puissance moyenne de 1440 W à 65 km/h
Le temps de fonctionnement correspond à l’équation suivante :
t (h)  E(W.H) / Pmoy
Avec un accumulateur de 1440W.H, le temps de fonctionnement sera donc d’1 heure
Mais avec un accumulateur de 960 W.H, le temps de fonctionnement sera de 40 minutes.
4) Temps de charge
Le temps de charge minimale est de 1C donc d’une heure pour arriver à 85% voir 90 % de la charge d’un
accumulateur complément déchargé. Mais pour cela, il faut un chargeur en adéquation avec son
accumulateur. Donc, pour une batterie de 20A.H par exemple, il faut un chargeur de 20A. Dans de
nombreux cas, si vous avez l’autonomie désirée, vous avez toute la nuit pour charger. Par conséquent, un
chargeur de 5A suffira, pour recharger en 4 Heures. Il existe de nombreux chargeurs universels en
modélisme qui permettent d’afficher toutes les valeurs de votre accumulateur et d’équilibrer la tension de
chaque élément. Mais pour cela, il faut un connecteur JST (fig 4) qui permet de mesurer la tension et de
chaque élément.
5) Montage d’un accumulateur avec IP (Indice de Protection) faible
Astuce de montage des éléments de la figure 3, utiliser de la
graisse cuivre sur les vis, cela permet d’avoir un meilleur
contact. S’il est simple de monter les éléments de la figure 3, il
est plus difficile de monter les éléments de la figure 1 et 2.
Les souder à l’étain est très dangereux. Par contre, il est
possible d’utiliser de la vis laiton de 3mm comme sur la figure
4 pour les assembler. Dans ce cas, si un élément ne fonctionne
plus, il est facile de démonter le pack.
Il faut protéger l’accumulateur des vibrations et des chocs de
la route. Donc, il faut utiliser du plastique mousse expansé de
1 cm d’épais et que l’accumulateur ne puisse plus bouger dans
le véhicule comme on peut le voir sur la figure suivante :
Fig 4 : montage de 6 éléments séries de 2 en //.
24V, 20 A.H avec connecteur JST
Fig 5 : montage de 36 éléments 10A.H séries de 2 en //.
72V, 20 A.H avec connecteur JST
En conclusion
Faire le choix d’un accumulateur n’est pas facile entre le nombre d’élément, la capacité énergétique,
l’autonomie, le volume, le poids, le prix, l’indice de protection, la durée de vie, le montage de
l’accumulateur…
Un bon compromis est pour les velo électrique à assistance musculaire :
500W, un accumulateur 48V/ 10A.H
60km d’autonomie
2000W, un accumulateur 48V/ 20A.H
90km à 120km d’autonomie
3000W, un accumulateur 72V/ 20A.H ou 48V/30A.H
140km à 180km d’autonomie
4000W, un accumulateur 72V/ 20A.H ou 30 A.H
? D’autonomie
L’autonomie dépend de votre puissance de pédalage, du nombre de cote, de votre vitesse moyenne…
http://www.e-kart.fr/
Membres 02A - L'IUT de l'Aisne GEII Soissons
Menu « chargeur de batteries » puis « montage batteries velo »