KS16B - réfection batterie

[Techos78]

Bonjouratousse,

J'ai deux ks16b dont les batteries sont mortes, je vais essayer d'en retaper au moins une.

J'ai en main 2 packs 16S2P 348 Wh et 2 packs 420 Wh, tous hs, les vieilles cellules ont 8 ans d'âge et environ la moitié est à 0 Volt. Il y aura beaucoup de tri à effectuer pour réaliser 1 pack homogène pour des apprentis pilotes légers. (chicoufs...).

D'autres membres du fofo sont plus pointus sur ce sujet, mais là ce sont des packs 4 fils très simples, après avoir hésité je vais décrire mes bricolages, proches de l'archéologie. Je diffuserai mon avancement au compte-gouttes, en essayant d'être un peu méthodique... La suite au prochain épisode...

[Techos78]

OUVERTURE PACK

Le pack est enveloppé dans deux tubes thermorétractables bleus à 90°, la gaine intérieure comprime les cellules entre-elles, la gaine extérieure protège les extrémités. Les 4 fils (2 in, 2 out) sortent par un coin. Pas de silicone d'étanchéité. Une étiquette d'identification :

Ouverture facile au cutter.

[Techos78]

DEPOSE DES CELLULES

Il y a deux rangées de cellules, avec un intercalaire entre elles. Les connexions d'extrémité en nickel sont spécifiques, en forme de parallélogramme. L'interconnexion est en zigzag tête bêche, chaque équipotentielle est reliée au bms par brasure. Une fois dessoudé, on a :

On peut retirer le carton autocollant :

Il y a 6 points de soudure autour des fentes, il faut arracher tout ça sans faire de court-circuit pour libérer les cellules.

A noter le carton perforé, très spécifique, qu'il est bon de récupérer.

Sur ce pack photographié, les cellules ont un bel aspect (70% sont mortes), sur un autre pack les enveloppes des cellules étaient fissurées et collées, ce qui oblige à changer les tubes thermo.

[Techos78]

LE BMS

Les composants des bms sont recouverts par un caoutchouc autocollant, on peut l'ôter sans le déchirer.

Les deux packs d'une ks16b sont connectés en cascade, c'est à dire que le port de charge (connecteur T rouge) alimente un pack dont la sortie /
-- soit est connectée à la cm pour les roues à 1 pack
-- soit est connecté à l'entrée du 2ième pack facultatif. Les connecteurs sont donc différents et les diamètres de fil aussi.

On peut remarquer une chose stupéfiante (ces 2 cartes sont issue d'une même roue) : au petit bonheur, il y a ou il n'y a pas les composants d'équilibrage ! ! !.

J'imagine que KS tire ça à pile ou face. Dans la référence sérigraphiée (devant ROHS) il y a un M... J'M mieux ce bms là.

Concernant l'outillage, un simple fer 30 Watts suffit. Je conseille le nettoyage des brasures à la tresse à dessouder.

[Techos78]

RANGER LES CELLULES   - facultatif ?

Là, il ne faut pas être trop bordélique. Sachant qu'un test de cellule dure au bas mot 5 heures mini, il va falloir pendant plusieurs jours manipuler tout ça sans faire de mélange. Je me suis fait quelques boîtes de rangement pour éviter les gags :

Les cellules testées reçoivent provisoirement un post-it.   

Dans la boîte en carton les cellules mortes. On peut voir les cellules vertes très moches.

[Techos78]

CHANGER L'ISOLANT DES CELLULES

Il faut acheter des tubes thermorétractables spécifiques aux cellules 18650, je préconise ceux pré-découpés 72 mm.

Au hasard, j'ai pris un kit chez ISOLATECH.DE qui, comme son nom l'indique, provient de Germany (via Amazon).

Comme je n'ai pas commandé les rondelles isolantes, je récupère celles d'origine. Elles sont un peu laborieuses à placer, probablement (?) qu'un modèle autocollant serait plus pratique. Par contre, les tubes sans colle sont faciles à placer, la forme aplatie permet un bon centrage.

Outillage : j'ai utilisé un décapeur thermique, ce qui était trèèès copieux, ces tubes fins se rétractent très facilement.

Par exemple, en jaune :

[Corethan]

passionnant...

Merci pour ce CR détaillé : j'attends la suite avec impatience 🙂

Eric

[Techos78]

TESTER LES CELLULES

Le premier test est visuel, pour éliminer les cellules oxydées et/ou percées.

Ensuite bien sûr un test de tension à l'aide d'un voltmètre. Le résultat est binaire : soit elle est KO à 0 Volt, soit elle est potentiellement OK à 2,9 V et +. J'utilise ça :

Puis avec un chargeur/testeur 4 voies, je fais un cycle charge, décharge avec mesure de capacité, charge, tout cela sous 1 ampère. Comme je l'ai déjà dit, c'est long, malgré que les meilleures de ces vieilles cellules ne dépassent pas 3000 mAh.
Pour finir, je fais un test de résistance, afin d'éliminer celles qui dépasseraient 120 mOhm. La valeur typique est autour de 70, cette mesure n'est pas très fidèle car elle dépend de la qualité du contact dans l'appareil. Il faut bien sûr avoir éliminé (à la lime...) les débris de soudure par point.

J'utilise ça :

[Techos78]

TRIER LES CELLULES

Le but est de constituer 16 paires de cellules, la dispersion de chaque paire ne devant pas dépasser 1% par rapport à la valeur moyenne.

C'est important, car même si on a effectué un bon équilibrage à 4,2 Volt, le courant de décharge étant le même pour toute les 16 paires, la dispersion à tension basse risquerait d'être rédhibitoire, destructive car la carte mère ne gère que la tension 16S globale pour ralentir et arrêter la roue.

Pour faciliter cet appairage, chaque paire sera constitué d'une cellule issue d'un pack 348 Wh et d'une autre venant d'un pack 420 Wh.

Dans Excel, j'ai mis côte à côte une liste en ordre croissant de capacité, et l'autre en ordre décroissant, de façon à voir les dispersions des sommes 2 à 2.

Eh bien c'est correct, en prenant les meilleures des 2 listes j'ai immédiatement un résultat convenable :

Pour assembler chaque paire, il faut vérifier qu'elles soient à une tension quasi identique, ce qui est presque le cas car elles ont toutes été chargées à fond. Cela permet de vérifier l'absence d'auto-décharge. Au final, je devrais obtenir un pack de 4,79 Ah , c'est à dire proche de 287 Wh , une petite vingtaine de km d'autonomie. Bon, il faudra que j'essaye de monter un 2ième pack...

[Techos78]

LIAISONS NICKEL

Comme évoqué au dessus (voir photos), les liaisons sont spécifiques à KS, ou du moins je n'ai pas trouvé d'équivalence. Il n'y a que deux modèles, que j'appellerai arbitrairement modèle 1 et modèle 2 :

 

Le courant passe à travers le modèle 1 (son raccord soudé est plus large), alors que dans le modèle 2 le 1/2 courant transite par chaque côté horizontal, les côtés en biais et la connexion à souder ne sont soumis qu'à un très petit courant.
Remarque : sur le modèle 1 KS a isolé à l'aide d'une gaine la partie soudée des sorties positives proches du corps négatif des cellules :

On peut remarquer aussi que le sens des fentes ne respecte pas vraiment le cheminement du courant.

Ces fentes sont utiles pour améliorer les soudures par point (placer les électrodes de part et d'autre des fentes), je vais utiliser des "échelles" en biais pour les connexions principales type 2, les connexions soudées (destinées à l'équilibrage) seront ajoutées par dessus. Exemple :

Modifié le 22 août par Techos78

[MonNomEstPerson]

Très intéressant, merci pour le partage 😊

[Techos78]

DISPOSITION DES CELLULES

Il y a 18 raccords soudés sur le bms, les deux demi-packs sont en miroir, et les cellules sont tête-bêche comme ceci :

On voit que la première couche est réversible à plat à 180°, mais dans ce cas la seconde couche a un quinconce inversé.
Attention donc en assemblant les demi-packs, loi de Murphy et postula de la tartine vont sévir...

[Schepi]

Sacré boulot, et méthodologie plutôt intéressante ! 

Hâte de voir la suite du projet!

[Kokorun]

Bonjour et super ce travail et top le reportage.

On m'a envoyé le lien du sujet, j'avoue être très pris ces temps cis .

Une chose me chagrine, tu ne contrôle pas les résistances interne des cellules.

Une cellule peut avoir les bons caractéristiques de tension et capacité mais avoir sa résistance interne complètement morte du moins, bonne a utiliser pour une lampe de poche plus pour tirer du jus sur nos appareils.

 

 

[Corethan]

Il y a 21 heures, Techos78 a dit :

Pour finir, je fais un test de résistance, afin d'éliminer celles qui dépasseraient 120 mOhm. La valeur typique est autour de 70, cette mesure n'est pas très fidèle car elle dépend de la qualité du contact dans l'appareil. Il faut bien sûr avoir éliminé (à la lime...) les débris de soudure par point.

@Kokorun je crois que si... connaissant @Techos78 j'aurais mis ma [remplacer par ce que vous avez de plus précieux 🙂 ] au feu qu'il ne pouvait zapper cette étape.

 

cdt 

Eric

[Pierre...]

Oui il me semble aussi : 

Il y a 21 heures, Techos78 a dit :

[...]Pour finir, je fais un test de résistance, afin d'éliminer celles qui dépasseraient 120 mOhm. La valeur typique est autour de 70, cette mesure n'est pas très fidèle car elle dépend de la qualité du contact dans l'appareil. Il faut bien sûr avoir éliminé (à la lime...) les débris de soudure par point.[...]

[Techos78]

SUPPORT D'ASSEMBLAGE

Pour faciliter l'assemblage/soudage par points des demi-packs, et garantir l'alignement des liaisons à braser sur la carte mère, je vais faire un support comme ceci :

Comme évoqué précédemment, il faut que la deuxième couche puisse être décalée dans les deux sens.
Etude 3D par Solidworks, réalisation au plus simple en MDF épaisseur 10.

(c'est dans des moments comme ça que je me dis que le print 3D ce serait chouette)

Une journée + tard, voilà la résultat :

Là, j'ai placé des cellules mortes, on peut voir tous les débris des bandes nickel arrachés/atomisés, les points de soudures sont très tenaces.

Sur la plaque inférieurs je dessinerai l'emplacement des pattes qui seront soudées sur le bms afin de les placer au mieux.

hs : on peut comparer la perspective isométrique (ou cavalière) et la perspective réelle avec objectif 35 mm.

Modifié le 25 août par Techos78

[Kokorun]

Quel beau boulot pour le support d'assemblage.

tu peux "simplifier" la chose par le support de cellules ou tu pose tes cellules.
tu en a des "prisonniers" ou tu peux faire ta première rangée, ou des ouvert qui fonctionne de la même manière.
Puis une fois tes deux rangée de faites tu met tes deux rangée en quinconce, maintenue au scotch pour souder la suite.

 

Ouvert avec les petits aimants pour placer la cellule.

prisonnier.

 

PS: tu as comparé les résistance interne du coup?

Modifié le 23 août par Kokorun

[Techos78]

Il y a 16 heures, Kokorun a dit :

tu as comparé les résistance interne du coup?

Les R internes des 52 cellules de ma première sélection sont comprises entre 59 et 115 mOhm.
La répartition est :

Avec mon appareil, la durée de cette mesure est d'environ 6 secondes. Les mesures ne sont pas très stables, et peuvent varier de 10 ou 15 mOhm quand on déplace la cellule ou qu'on change de slot. Je n'essaye pas d'appairer les cellules en fonction de cette résistance, de toute façon je ne m'attends pas à des miracles avec des cellules qui ont presque 8 ans.

Bon, concrètement, 70 mΩ de R interne, quelle incidence ? (Dans mon cas de simple pack 60 Vnom en 2P.)

Très à la louche, si je vide la batterie ~280Wh en 1 heure en consommant 14 Wh/km à 20 km/h, je parcours 20 km, avec une puissance de 280 Watts, et un courant de 280/60=4,4 A, donc 2,2 A par cellule. Avec R=70 mΩ, la puissance perdue par cellule est 0,07 x 2,2²=0,34 Watt, avec 32 cellules : 10 Watts perdus alors qu'on en consomme 280 W. C'est un minimum (à cause du pwm), c'est tolérable, mais cela incite à mettre un second pack, pour diviser par 2 le courant et la chute de tension, et diviser les pertes Joule par 4.

Modifié le 24 août par Techos78

[v5f06]

J ai aussi une v5f avec des cellules 8 ans d âge,de tête des vielle Samsung 2200mah la batterie ne supporte plus les décharge intense,ça passe tout juste en roulant tranquille sur le plat mais en côté je peut passer de full batterie a 0 bar en quelques secondes...Et ensuite la tension remonte et les barres remonte...

En septembre je ferai un désassemblage pour les tester avant de les jeter .