Sécurité des batteries li-ion

[jbwheel]

Le cas de la board Swagway  (16km/h, 11km) est emblématique : considéré comme sûre par beaucoup (chargeur et batterie certifiés UL et UN38.3) et encore recommandée malgré un incendie qui vaut un procès au fabricant.

Elle utilise des cellules LG ICR18650B4 ( 2 packs 10cellules en parallèle, 4,4Ah et 36V - 180 Wh) réputées comme ne déclenchant pas de feu en charge. Le problème c'est qu'elles ont flambée avec un chargeur de 0,38 C ( 2 / 2*2,6), 45 min après le début de la charge et après avoir été vidée en 30 min auparavant (puissance de la board 700-1000W a priori). Heureusement, les proriétaires étaient juste là mais ont eu tout de même besoin des pompiers...

A méditer avant de shunter un BMS d'un pack ordinaire d'une roue de 170Wh par exemple (1 seul pack, 2 ici), celui là était en principe de la meilleure qualité possible (sauf si le fabricant a menti sur l'UN38.3), ou de multiplier par 2 la vitesse de charge (les cellules GW MCM4 et KS14 se chargent à 0,5C, celles de la board à 1C) et réfléchir de manière générale sur les conditions de charge.

Exemple pour une utilisation quotidienne : minuteur mécanique qui recharge le lendemain matin, au réveil et qui alterne 15min de charge / 15 min de pause, et là on maudit Gotway et d'autres pour le problème d'arc électrique au moment du branchement de la roue quand le minuteur ne laisse pas passer le courant à ce moment là...

Et en espérant que nos vendeurs / fabricants / éditeurs de norme réfléchissent sur l'utilisation de packs de batterie il-ion en limite voire hors specs, ce qui génère des incendies mais aussi des chutes...

Lien au sujet de la norme PLEV en cours de rédaction puisque le CE ne sert à rien (sauf pour le chargeur et même là, certains semblent s'en dispenser...) : http://www.afnor.org/en/news/news/2015/decembre-2015/urban-mobility-a-european-standard-in-2016-to-ensure-reliability-of-personal-light-electric-vehicles

[RolluS]

Hello,

Je suis débutant ici mais néanmoins expérimenté en terme de batteries:
- J'ai un hélico radiocommandé avec Moteur 470kV de 3.6kW, ESC 120A, et des packs 10S1P de 4Ah (un peu moins de  170Wh).
- J'ai converti ma voiture en LiFePo4 après avoir tester les LiMn sur un petit hélico RCVoici le problème:

il y a 30 minutes, jbwheel a dit :

Le problème c'est qu'elles ont flambée avec un chargeur de 0,38 C ( 2 / 2*2,6), 45 min après le début de la charge et après avoir été vidée en 30 min auparavant (puissance de la board 700-1000W a priori). Heureusement, les proriétaires étaient juste là mais ont eu tout de même besoin des pompiers..

Une Lipo ne se recharge pas à chaud, elles doivent être froide au toucher avant de mettre en charge. Et oui, c'est dur de résister à la recharge pour retourner utiliser sa roue.
Lorsqu'elle est froide, et selon la qualité, il est pas rare de pouvoir charger en 1C voir plus en modélisme (même des accu Turningy de chez Hobbyking), une chose est sûre: il faut charger au taux qui n’entraîne pas d'élévation de température.
Aussi, il faut 1h de repos chimique avant de mettre en charge, ou en décharge, et en tout cas, commencer tout ça à froid.
Edit: ce qui est juste ci-dessus dessus devrais être inscrit au manuel de tout objet contenant une batterie lithium ion, mais c'est rarement le cas. On a déjà vu des smartphone brûler, probablement à cause de ça (passe ta soirée sur candy crush et recharge téléphone sous l'oreiller...)

Ceci est une bonne idée:

il y a 30 minutes, jbwheel a dit :

Exemple pour une utilisation quotidienne : minuteur mécanique qui recharge le lendemain matin

Ceci est une mauvaise idée:

il y a 30 minutes, jbwheel a dit :

qui alterne 15min de charge / 15 min de pause, 

Chaque début de cycle de charge entraine un vieillissement des plaques/grilles de la batterie.

 

il y a 30 minutes, jbwheel a dit :

là on maudit Gotway et d'autres pour le problème d'arc électrique au moment du branchement de la roue quand le minuteur ne laisse pas passer le courant à ce moment là...

S'il y a un arc électrique c'est qu'un condensateur se charge. Il faut le précharger au travers d'une résistance, chose difficile à réaliser sans électronique additionnelle. 

 

++

Reynald

Modifié le 3 avril 2016 par RolluS

[Chromium]

Zêtes trop fort les gars, j'ai l'impression d'être intelligent en vous lisant

[jbwheel]

Merci@RolluS.

Sur la question de l'usure liée à la mise en charge : à quoi cela est-il du et c'est le cas sur toute les technos ? car le freinage peut charger assez fréquemment les batteries pendant l'utilisation de la roue...

Autrement pour faire disparaître l'arc électrique, il faut mettre le timer en mode "ON", brancher dessus le chargeur, ensuite brancher la roue et remettre le timer en mode programme... et on se retrouve avec le chargeur allumé en vert car alimenté par la roue uniquement. Je n'ai pas trouvé plus simple... Sur EUC forum, j'ai lu que quelqu'un a déjà réussi a souder les pins des connecteurs à cause de l'arc. Bref, du grand art...

[Alain.B]

Ce sujet est vraiment très important, les utilisateurs de Lipo ne connaissent pas toujours le danger qu'elles représentent.

Merci @jbwheel

[RolluS]

Il y a 2 heures, jbwheel a dit :

Sur la question de l'usure liée à la mise en charge : à quoi cela est-il du et c'est le cas sur toute les technos ? car le freinage peut charger assez fréquemment les batteries pendant l'utilisation de la roue..

Il s'agit d'un vieillissement par un cycle chimique. C'est surtout vrai avec les Lithium Polymer, moins et beaucoup moins avec les Lithium Manganèse et Litium Fer. Lors du freinage, la batterie est dans un cycle de décharge, et compte tenu de la résistance interne qui amorti pas mal, je suis pas sur que l'on puisse vraiment parler d'une recharge.

Idéalement, pour faire disparaitre l'arc, il faudrait établir la liaison au travers d'une résistance, puis d'un contact. Ca necessite un peu de programmation. On peut aussi utiliser des "Battery Spark Eliminator" http://www.avdweb.nl/solar-bike/electronics/motor-controller.html et couper la liaison entre la roue et le chargeur..

Modifié le 4 avril 2016 par RolluS

[jbwheel]

Autres scénarios à prendre en compte : 10% de pente descendue à 20km/h pour 80+13 kg, je calcule ~5,5A de courant de charge (http://sportech.online.fr/sptc_idx.php?pge=spfr_esy.html ). Ça ne pose pas de problème sur ma MCM4 680Wh (4 packs, et cette vitesse correspond aux bips, je le fais chaque jours...) mais sur une 340Wh, c'est pas loin de 1C.

2C si la pente fait 20%... Je ne connais pas la limite (et à ma connaissance, l'extinction n'intervient que si la batterie est pleine) mais à 4x la valeur de référence de charge (6x celle du chargeur), c'est hors specs et pour peu que la roue ait chauffée dans une montée auparavant, je dirais prudence dans les zones avec de grande côtes et pour les gros gabarits. Faire de la descente de col sur route en MSuper par exemple, et après une grande montée, ce n'est peut être pas la meilleure idée pour la durée de vie de la batterie (voire celle du conducteur si ça flambe !).

Ceux-la ont pas trop eu de chance non plus...

http://www.dailymail.co.uk/news/article-3358357/Now-electric-unicycle-sparks-fire-guts-house-fire-brigade-warns-against-using-cheap-batteries.html

[Reivax]

il y a une heure, jbwheel a dit :

 

Autres scénarios à prendre en compte : 10% de pente descendue à 20km/h pour 80+13 kg, je calcule ~5,5A de courant de charge (http://sportech.online.fr/sptc_idx.php?pge=spfr_esy.html ). Ça ne pose pas de problème sur ma MCM4 680Wh (4 packs, et cette vitesse correspond aux bips, je le fais chaque jours...) mais sur une 340Wh, c'est pas loin de 1C.

 

Sauf qu'un bon moteur n'est généralement pas un bon générateur, il faudrait tenir compte du rendement d'un moteur brushless utilisé en générateur. Je doute que ça atteigne 50% mais j'ai du mal à trouver des données là dessus.

[RolluS]

Et 1C, c'est pas grave si? Y'a 4 ans je rechargais mes Zippy (Hobbyking) en 2C, et les déchargais jusqu'à 25C (106A pour des 4400mAh) en pointe.

[jbwheel]

@reivax : à confirmer, mais du coup la chaleur s'accumule à quel niveau ? Ca fait une correction de 1,6 qu'on peut compenser par plus de poids et de vitesse, on peut aussi ajouter un bon freinage dans la descente...

La spécification fabricant pour les NCR18650PF (MCM4) est 0,5C.  Gotway fournit  un seul chargeur de 1,75A quelque soit le modèle (0,2C pour la 340Wh, 0,1C pour les 680Wh). Le test de surcharge cellule contructeur a été fait à 4,2V et 1C (50°C au lieu de 110°C pour une autre batterie Panasonic)... Il correspond juste au cas d'une défaillance chargeur qui reste à 4,2V au lieu de couper la tension une fois la charge terminée.

Dans l'exemple de la board Swagway, les LG incriminées ne devaient pas brûler sous une charge de 3C (3 fois le max, specs contructeurs), et le pack entier (régulation BMS) doit rester à moins de 170°C sous 1,2 * tension charge  et 2C de charge, court-circuit externe etc.... (UN38.3). A noter que ce sont des conditions quasi nominales pour du LiFePO4 qui le tient au niveau de chaque cellule, sans BMS.

Il y a des scénarios complètement hors spécifictions / tests de sécurité, il faut savoir qu'ils existent (y compris en accélération / rattrapage) en attendant d'éventuelles corrections. Car de la part des constructeurs / vendeurs, il n'y a aucune mise en garde particulière. Rien n'interdit en principe d'accélérer et de piler, de s'amuser à descendre et remonter une pente ou d'avoir une conduite très sportive pendant tout une session avant de recharger sa roue.

[RolluS]

Merci pour les infos, j'aurais vu 1, 2, ou 3C effectivement, mais la Gotway c'est ceinture et bretelles. Remarque moins chargé vite moins ca vieilli