Construire sa batterie

Cette section est pour nous la plus importante CAR :

  • Elle permettra à l'amateur construisant un GMP électrique Prop'Elec de construire sa batterie en l'accordant au mieux à son projet.
  • Elle permettra aux possesseurs d'un Paramoteur ou d'un ULM électrique du commerce de se fabriquer une nouvelle batterie pour leur machines au moindre coût.
Une batterie n'est ni plus ni moins que la mise en série et/ou en parallèle de plusieurs cellules lithiums. Néanmoins cela demande un savoir faire et des règles de bonnes pratiques pour assurer fiabilité et sécurité.
Fiabilité : trois aspects sont important dans la fabrication d'une batterie, l'assemblage mécanique des cellules entre elles, leur connexions électriques ainsi que l'évacuation des calories produites à la charge et à la décharge.
Sécurité : La mise en série de nombreuses cellules augmente la tension et présente un danger proportionnel au nombre de cellule lors d'un éventuel court circuit. De plus la tension continue global dépassant 120 volts en milieu sec présente un risque d'électrisation important. Ainsi l'isolation électrique est primordiale aussi bien une fois la batterie assemblée que lors de l'assemblage lui même. Pour cela nous utilisons du ruban adhésif spécial de type KAPTON.

Une batterie est caractérisée par :
  • Sa capacité en ampère heure (Ah). Si des éléments sont mis en parallèle, on additionnera les capacités unitaires de ceux-ci.
  • Sa tension en volts (V), somme des éléments en série. La tension varie pendant la charge et la décharge. La tension est maximum batterie chargée et minimum batterie déchargée. Elle peu ainsi servir d'indicateur de charge lorsque l'on ne tire pas de courant sur celle-ci.
  • Son courant en ampère (A), il est caractérisé par un courant maximum utilisable en continue et par un courant maximum limité à temps assez court.
  • Sa température maximum d'utilisation en charge et en décharge.
  • Sa puissance volumique et sa puissance massique qui permettent de comparer les batteries entre elles.
  • Sa masse est la sommes des masses de ses éléments unitaires, du câblage électrique et de la structure mécanique d'assemblage et de protection.
Toutes ces caractéristiques sont disponibles dans les documentations techniques des constructeurs de cellules.

Il existe trois types de cellules disponibles dans le commerce :
  • Les cellules cylindriques au format 18650 ont le meilleur rapport poids puissance. Elles sont idéal pour équiper un paramoteur décollable à pieds. La difficulté est qu'il faut en câbler un très grand nombres en série et en parallèle pour construire la batterie. Pour un amateur c'est un travail long et fastidieux et demande d'acheter un soudeuse par point. En effet, il n'est pas possible de souder leurs électrodes à l'étain. Leur courant de charge et de décharge est très limité.
  • Les cellules appelé PushCell se trouve sous forme de pochette. Elle sont souvent en technologie LiPo ou LiFePo4.
L'assemblage peux se faire par la soudure par point mais également par boulonnage des électrodes entre elles. Elles offrent en générale de fort courant de charge et de décharge.
  • Les cellules en briques rigide en technologie LiFePo4 sont facilement disponible a un prix raisonnable. Elle sont facile à assembler, robuste et son le choix idéale pour un chariot paramoteur ou pendulaire ou pour des planeurs ULM motorisé.

Schéma et bonnes pratiques.

Voici un schéma type de câblage d'une batterie. Ici nous avons une configuration 3S2P. C'est à dire 2 cellules mises en parallèles et chaque bloc de deux reliés en séries, ici six blocs.
Avec notre contrôleur, le nombre de cellules maximum en séries est de 15 cellules Li-Ion ou Lipo. Avec des LiFePo4 vous pouvez associer 16 cellules en séries. La tension maximum cellules chargées est de 15 fois 4,2 volts soit 63 volts ou 17 fois 3,6 volts soit 61,2 volts.
Sur le schéma il est à remarquer que les éléments sont mis en parallèle un à un. Et non pas en câblant deux blocs d'éléments en séries que l'on connecterait en parallèle ensuite. Il serait impossible dans cas d'équilibrer les éléments.
Pour connecter deux cellules en parallèle, il est nécessaire d'une part de les charger individuellement à 100%. Puis de les décharger à la tension de stockage de 3,85 volts environ (50%). A ce stade vous pouvez les connecter ensemble avec des liaisons les plus courtes possibles. Ils vont ainsi terminer de s'équilibrer.

Niveau de charge d'une cellule LiPo

Voici la correspondance ente la tension à vide d'une cellule de technologie lithium polymère et son état de charge.

Approvisionnement des cellules

Vous trouverez ici des liens pour vous fournir en cellules pour construire votre batterie. Ces liens seront régulièrement mis à jours car l'évolution des batteries est constante.

Ruban adhésif isolant KAPTON

Ruban adhésif vinyle revêtu de colle silicone. Il est idéale pour isoler temporairement les électrodes des cellules lithium et des câbles lors de l'assemblage de votre batterie.
https://www.amazon.fr/Gaoxing-Tech-temp%C3%A9rature-R%C3%A9sistant-Polyimide/dp/B06Y3KXHYX/ref=sr_1_1?rps=1&ie=UTF8&qid=1528474846&sr=8-1&keywords=kapton+50mm

LiFePo4 20Ah

Cellules LiFePo4 intéressante par sa robustesses, sa facilité d'assemblage et son courant de décharge. Des cavaliers de connexions en cuivres sont vendus à coté.
https://www.ev-power.eu/LiFePO4-small-cells/LiFePO4-High-Power-Cell-3-2V-20Ah-Alu-case-CE.html
Datasheet_ZG-LFP020AH.pdf

LiFePo4 60Ah

Cellules LiFePo4 intéressante par sa robustesses, sa facilité d'assemblage et son courant de décharge. Des cavaliers de connexions en cuivres sont vendus à coté.
https://www.ev-power.eu/LiFePO4-special-cells/LiFePO4-High-Power-Cell-3-2V-60Ah-Alu-case-CE.html
ZG-LFP060AHA_datasheet.pdf

LiFePo4 100Ah

Avec cette cellule LiFePo4, il est possible de faire une grosse batterie assez légère pour les chariots. Au vu des courants de décharge, il faut absolument une configuration avec deux cellules en parallèles Par exemple 15S2P voit 3 15S3P.
https://www.ev-power.eu/LiFePO4-special-cells/NPB-LiFePO4-Power-3-2V-100Ah.html
NPB100AH_datasheet.pdf

LiPo 10Ah

Une petite cellule LiPo utilisable en 15S4P minimum pour respecter les courants de sortie max de 50A soit 200A au total.
https://www.ev-power.eu/Li-Ion-Technology/Li-Pol-Battery-Cell-3-7V-10AH-9759156-10AH.html
Datasheet-GB-LPO-010AHP.pdf.part

LiPo 40Ah

Les cellules Kokam utilisées dans le démonstrateur de l'équipe Parawatt.
http://kokam.com/
KOKAM-SLPB100216216H-40Ah.pdf

LiPo 20Ah

Une cellule au format intéressant chez EPS.
http://www.epropulsionsystems.eu/
EPS-XP20C-10C.pdf

LiPo 43Ah

La cellule utilisée dans notre démonstrateur.
http://www.epropulsionsystems.eu/
EPS-HP43C.pdf




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