À un moment donné, les 3,6 V d'une seule batterie lithium-ion ne suffiront plus, et vous voudrez absolument empiler des cellules LiIon en série. Lorsque vous avez besoin d'une puissance élevée, vous devez soit augmenter la tension, soit le courant, et les courants supérieurs, par exemple, à 10 A, nécessitent des composants considérablement renforcés. C'est ainsi que vous pouvez, par exemple, recharger votre ordinateur portable à partir de votre powerbank USB-C.
Ou peut-être avez-vous simplement besoin de tensions plus élevées et n'avez-vous pas envie d'utiliser un convertisseur élévateur, ce qui entraîne un certain niveau d'inefficacité. Quelles que soient vos raisons, il est temps de mettre certaines cellules en série.
Confusion des notations
La notation courante pour les packs de batteries en parallèle ou en série est XpYs – comme dans, la batterie est constituée de Y « étages » de cellules en série, chaque étage étant constitué de X cellules en parallèle. Ainsi, mettre trois cellules en série équivaut à 3s1p, une seule cellule équivaut techniquement à 1s1p et deux cellules en parallèle équivaut à 1s2p.
Une notation moins précise mais plus populaire consiste simplement à indiquer la tension du pack – soit la tension de charge finale (4,1 V à 4,3 V), soit la tension nominale (3,6 V à 3,8 V) d'une seule cellule, multipliée par le nombre d'étages en série. Par exemple, si vous voyez une tension de bloc de 12,6 V, il est exceptionnellement probable qu'il s'agisse d'un 3s?p pack (4,2*3), et si c'est 14,4 V, c'est probablement un 4s?p paquet (3,6*4). Cette notation est moins précise, car vous ne connaissez pas le nombre de cellules et vous devez en déduire que la tension des cellules a été utilisée pour les calculs, mais c'est celle qui est le plus souvent apposée sur les étiquettes des produits et des batteries.
Cela devient évidemment un problème lorsque vous travaillez avec des packs comme des batteries de vélo électrique. Que représente 52 V ? S'agit-il de 14 étages nominaux de 3,7 V ou de 12 étages de charge complète de 4,3 V ? Si c'est la valeur que vous voyez sur le multimètre, s'agit-il d'un pack 12s complètement chargé, ou d'un pack 15s-17s complètement déchargé ? Êtes-vous à l’aise pour deviner ? Je ne le serais pas.
Pour charger et adapter l’électronique utilisée pour la batterie, connaître le nombre de cellules est très important. Ainsi, si votre batterie indique simplement une tension sur l’étiquette, vous devrez en déduire le nombre de cellules avant de pouvoir la charger. Si vous le pouvez, cela vaut peut-être la peine d'ouvrir la batterie (très, très soigneusement) suffisamment pour pouvoir compter physiquement les cellules et peut-être même comprendre les connexions des cellules – si vous voyez que le pack comporte des groupes de quatre cellules connectés en parallèle. et vous pouvez compter 60 cellules au total, vous avez tout ce qu'il faut pour comprendre que c'est un pack 15s4p.
Combien gagnez-vous réellement ?
Qu’en est-il de la capacité totale ? Parlons-en. Vous verrez que les packs utilisent soit des milliampères-heures (mAh), soit des wattheures (Wh) pour la notation de capacité. Lorsque vous voyez mAh, il s'agit de la capacité par étage – la somme des capacités de toutes les cellules parallèles en un seul étage. Wh est le mAh par étage multiplié par la tension totale du pack – généralement la tension nominale.
Il existe une exception notable dans la notation mAh concernant les étapes : les powerbanks. Même si votre powerbank a une configuration 2s2p, ils résumeront la capacité mAh de toutes les cellules et indiqueront ce numéro sur l'étiquette. Ce nombre est cependant exactement le double de la capacité réelle en mAh de la batterie. Les mAh sont une figure essentielle du marketing de capacité des powerbanks.
Voici donc un résumé pour travailler avec des packs inconnus. Si vous voyez qu'un pack indique 20 Wh, vous n'en savez rien, encore moins assez pour le charger, mais cela devrait être facile à comprendre. Si vous voyez que le pack fait 120 Wh, vous n'en savez toujours pas assez, mais au moins maintenant vous savez qu'il ne peut pas être emporté dans un avion. Déterminez la tension du bloc et de quel type il s’agit – charger complètement la batterie et mesurer la tension devrait le faire. Ensuite, déduisez la configuration interne de la batterie et la capacité par étage, notez-les et peut-être même mettez-les sur un autocollant collé dans la batterie. Si le fabricant ne l'a pas fait pour vous, quelqu'un doit faire le bon travail.
Si vous concevez quelque chose qui peut être emporté dans un avion, la limite de 100 Wh comporte des solutions de contournement que vous devriez pouvoir facilement déduire en lisant les règles relatives aux batteries des aéroports. J'ai pris des vols en transportant environ 300 Wh de batteries dans mon bagage à main. bagage. Vous aussi, vous pouvez réaliser des choses vraiment intéressantes si vous en savez suffisamment sur les packs LiIon – alors continuons à apprendre ! Comment créer son propre pack ? Terminons en parlant de la sélection des cellules.
Choisissez vos cellules avec soin
Si vous avez déjà démonté de vieilles batteries d'ordinateur portable, vous disposez peut-être déjà d'un assortiment de cellules 18650 récupérées, et peut-être avez-vous même quelques supports de cellules à portée de main – sinon, vous devriez le faire. Si votre plan est de mettre ces cellules en série, faites attention : vous ne pouvez pas utiliser de cellules aléatoires.
Je vais être assez sérieux ici et consacrer la seconde moitié de l'article à ce sujet, car il est important. Si vous créez un pack, le moyen le plus sûr de le faire est de prendre des cellules aussi similaires que possible avant de les assembler. La meilleure façon d’y parvenir est d’acheter un lot de cellules auprès d’un fournisseur fiable. Vous ne cherchez pas à faire cela pour un projet particulier, peut-être en avez-vous besoin de toute urgence ou le budget est faible ? C'est compréhensible, montrons ce que vous devez savoir.
Pour chaque cellule, vous devez connaître deux paramètres : la capacité de la cellule et la résistance interne de la cellule. Ces deux doivent correspondre au moins approximativement si vous construisez un pack. Naturellement, si vous combinez des cellules provenant de différentes sources, elles ne correspondront pas bien. Cependant, vous pouvez toujours trouver des cellules suffisamment performantes pour votre usage ! Que se passe-t-il si vous ne le faites pas ?
Qu'est-ce qui pourrait mal se passer?
Examinons pour commencer une seule étape parallèle. Si la capacité des cellules d'un étage ne correspond pas, la capacité de l'étage sera limitée par la capacité de la cellule ayant la capacité la plus faible. Dès que l'énergie de la cellule de plus faible capacité est épuisée, la tension de la cellule chutera brusquement en dessous de la tension de sécurité et la cellule sera chargée à partir des autres cellules qui l'entourent dans des circonstances tout à fait défavorables.
Dans le même étage parallèle, si vous ne faites pas correspondre la résistance interne au sein d'un étage, les cellules à faible résistance prendront plus de courant de charge/décharge que les autres, augmentant ainsi la charge au-delà de ce que vous auriez l'intention de mettre. Oh, et il va chauffer davantage, ce qui aura un impact négatif sur sa capacité/résistance interne, et chauffera également les cellules, dans le même effet. Ces deux problèmes peuvent entraîner la mort de l’ensemble de l’étape parallèle avec la cellule affectée – ce que l’on voit souvent sur les ordinateurs portables.
Qu’en est-il des différences entre les étapes, au sein de la configuration en série du pack ? Si un étage a une résistance interne plus élevée que les autres, il va chauffer davantage et il va chuter davantage de tension – provoquant une baisse gênante dès que vous tirez du courant du pack et une complexité d'équilibrage accrue pendant la charge. Encore une fois, il s’agit d’un défaut courant dans les ordinateurs portables et les powerbanks, ainsi que dans les batteries de vélos électriques. Quant à la capacité, un étage avec une capacité inférieure aux autres étages limitera la capacité de l’ensemble de la banque, provoquant le même type de baisse. Non seulement cela, mais si vous continuez à tirer de l'énergie du pack après que la capacité d'un étage soit épuisée, vous allez charger l'étage épuisé à l'envers – avec des résultats potentiellement enflammés.
Comme vous pouvez le remarquer, les problèmes de résistance interne et de capacité incompatibles sont similaires, et c'est parce que la résistance interne et la capacité sont des paramètres étroitement liés d'une cellule LiIon. Heureusement, ils sont faciles à évaluer.
Évaluer, configurer, équiper
Le moyen le plus simple de déterminer la capacité d’une cellule est de se procurer un testeur de cellule. Ceux-ci ont tendance à être capables de décharger et de charger des cellules individuelles tout en mesurant des paramètres tels que la capacité et la résistance interne, et en enregistrant les résultats. Il existe de nombreux testeurs de cellules, et c'est également un projet populaire sur la scène du bricolage. Vous pouvez tester les cellules en poche de la même manière que vous testeriez les 18650, bien sûr, mais cela peut nécessiter des pinces crocodiles ou des adaptateurs.
À défaut, vous pouvez deviner la capacité des cellules et la résistance interne avec quelques résistances haute puissance – essentiellement ce que font les testeurs. Après avoir complètement chargé une cellule, mesurez sa tension, puis commencez à décharger une résistance de valeur connue à travers elle, en mesurant la chute de tension. La comparaison de cette chute de tension entre les cellules, en particulier à différents moments, vous donnera une indication de la résistance interne de la cellule.
En ce qui concerne la capacité, vous pouvez utiliser un chargeur TP4056 pour charger complètement votre cellule, puis utiliser le temps de charge comme indicateur de capacité – vous ne pourrez peut-être pas différencier une cellule de 3 200 mAh et une cellule de 3 100 mAh, mais vous remarquerez certainement un Cellule de 2500 mAh qui se démarque. Alternativement, vous pouvez utiliser une résistance et noter le temps de décharge jusqu'à atteindre une certaine tension. Même si vous ne pouvez pas estimer la capacité à moins de mesurer constamment la tension, une estimation approximative du temps de décharge suffira.
De plus, faites attention au chauffage des cellules ! Si une cellule chauffe au-delà de la norme pendant la charge ou la décharge, pensez à la recycler. Les testeurs et chargeurs de cellules ont tendance à mesurer la température pour cette raison précise. Encore une fois, acheter un tas de cellules du même lot est la chose la plus sûre que vous puissiez faire, mais si vous ne pouvez pas éviter de combiner des cellules, vous savez maintenant ce qu'il faut pour le faire de manière relativement sûre et quelles sont les manières spécifiques de procéder. faux.
Aujourd'hui, arrêtons-nous ici, et la semaine prochaine, expliquons tous les aspects pratiques de la construction et de la réutilisation des packs. Si vous souhaitez créer un pack LiIon, quelle configuration choisissez-vous ? Comment le chargez-vous ? De quel type d’électronique de protection avez-vous besoin ? À quoi d’autre faut-il faire attention ? Et qu’est-ce que l’équilibre ? Tout cela et bien plus encore sera expliqué la semaine prochaine, et j'espère que cet article pourra vous aider.
