Projets:Contrôleur batterie

Description du projet

Rendre visible la charge d'une batterie afin d'estimer l'autonomie restante.

Cahier des charges

Adapter, modifier, ou remplacer l'afficheur de l'autonomie batterie présente sur le fauteuil, voire la possibilité de le juxtaposer à un autre système de surveillance de l'autonomie restante, car l'afficheur actuellement présent sur le fauteuil est réalisé pour visualiser la tension pour un autre type de batterie (AGM), il ne correspond donc pas avec celle qui est en place (lithium-ion ).

Analyse de l'existant

Cet afficheur d'origine sur le joystick du fauteuil est pour 2 batteries AGM montées en série (2x12v) alors que dans notre cas, la tension pour la batterie en place, au lithium, est beaucoup plus grande : 29,4v

On charge une batterie au lithium contenant 7 cellules à 29,4 V (7 cell x 4,2 V = 29,4 V) avec un ‘Mascot 2440’.

La charge se déroule en trois étapes :

  - d’abord à courant limité à 2,5 A,
  - puis à courant inférieur à 0,8 A et 
  - finalement toujours avec un maintien de la tension pour un courant inférieur à 0,3 A

En fin de charge, après avoir débranché le chargeur, on mesure une tension (TFC) de 29,4 V.

En considérant que la tension de charge est uniforme, chaque élément a donc une TFC de ~ 4,20V.

Globalement la tension diminue pendant la décharge, mais remonte légèrement après une demande de courant dès lors que la batterie n’est plus sollicitée.

Relevé de mesures

date heure	V	cell	Vm	Ah	Ah*V	Ah*V-Wh	Wh
30/01/21 20:17	27,37	3,910	26,31	0,245	6,71	0,61	6,100
30/01/21 20:17	27,39	3,913	26,31	0,245	6,71	0,61	6,100
31/01/21 09:54	27,23	3,890	26,31	0,302	8,22	0,92	7,300
31/01/21 11:51	26,99	3,856	25,63	0,664	17,92	-0,08	18,00
31/01/21 11:59	26,68	3,811	25,31	1,031	27,51	0,31	27,20
31/01/21 12:04	26,72	3,817	25,63	1,093	29,20	0,40	28,80
31/01/21 12:21	26,16	3,737	25,89	2,003	52,40	1,00	51,40
31/01/21 12:23	26,18	3,740	25,89	2,003	52,44	1,04	51,40
31/01/21 12:31	26,16	3,737	25,26	2,107	55,12	1,22	53,90
31/01/21 12:56	25,83	3,690	24,68	2,833	73,18	1,58	71,60
01/02/21 11:24	25,33	3,619	23,95	4,379	110,92	-5,18	116,1
01/02/21 20:08	25,15	3,593	23,95	5,172	130,08	-11,12	141,2
01/02/21 21:02	25,12	3,589	23,95	5,303	133,21	-12,09	145,3
02/02/21 09:27	24,98	3,569	23,95	5,597	139,81	-12,69	152,5
02/02/21 10:25	24,90	3,557	23,89	5,839	145,39	-12,91	158,3
02/02/21 10:38	24,86	3,551	23,59	5,918	147,12	-13,18	160,3
02/02/21 13:28	24,74	3,534	23,59	6,242	154,43	-14,57	169,0
02/02/21 17:22	24,69	3,527	23,59	6,373	157,35	-14,95	172,3
02/02/21 18:28	24,63	3,519	23,59	6,531	160,86	-15,34	176,2
03/02/21 09:51	24,21	3,459	22,77	7,268	175,96	-20,34	196,3
03/02/21 11:11	24,13	3,447	22,77	7,490	180,73	-21,77	202,5
03/02/21 14:06	24,03	3,433	22,77	7,756	186,38	-22,68	209,1
03/02/21 14:34	23,98	3,426	22,74	7,852	188,29	-23,61	211,9
03/02/21 17:29	23,98	3,426	22,74	7,900	189,44	-24,26	213,7

• Vm : Tension mesurée en Volt moyennée par le temps d’échantillonnage du système.
• Wp : Puissance en Watt (UxI) en crête (pointe de puissance ou en Anglais : peak).
• Ah : Capacité en Ampère – heure, c’est la quantité d’énergie de la batterie, ou le courant qu’elle peut débiter pendant un temps donné.
• Wh : Énergie en Watt – heure. S’exprime selon la formule Wh = UxIxT , U est la tension de la batterie, I le courant qu’elle débite, T le temps pendant lequel elle débite ce courant.

Ces valeurs sont visibles une minute après avoir modifié/diminué la tension. Dans la configuration actuelle, le pas entre chaque LED semble être 0,2V ( (25,4V-23,4V)/10 ).

Equipe

• Concepteurs/contributeurs : David Zielinski / Michel Maréchal
• Fabmanager référent : Yohann Véron

Matériel nécessaire

• Moniteur de la capacité de la batterie - Lecteur numérique CC 8-63V

• Mesure réalisée avec un « Peanutaor Moniteur numérique LCD Wattmètre 60V / 100A DC Ampèremètre Haute Précision RC Batterie Amp Analyseur Outil Énergie Énergie Wattmètre »

Outils nécessaires

• Wattmètre (Wh)

Coût

~ 10€

Durée de fabrication du prototype final

• 1 H

Moniteur de la capacité de la batterie

Joystick vs Nouvel afficheur

Joystick	Nouvel afficheur
LED	V	%
> 25,2	29,2	100%
	27,3	75%
	26,8	63%
	26,3	52%
	25,7	39%
	25,6 volts	36%
*** 25,2 à 25,4 et plus
** 25,0 à 25,2
* 24,8 à 25,0	24,9	24%
**** 24,6 à 24,8	24,7	21%
*** 24,4 à 24,6	24,6	20%
** 24,2 à 24,4
* 24,0 à 24,2	24,0	12%
*** 23,8 à 24,0	23,8	10
** 23,6 à 23,8	23,6	8%
* 23,2 à 23,4 et moins	23,2	5%
< 23,4	22,9	4%
	22,8	4%
	22,7	3%

Etapes de fabrication pas à pas

Paramétrage de l'afficheur

Le paramétrage est persistant, il peut donc être effectué à n'importe quel moment. Cependant il est préférable de le réaliser avant son câblage définitif, une fois fixé sur le fauteuil.

• Commencer par connecter le - de l'afficheur à la masse de la batterie ou d'une batterie de 12v,24v, ou 36v, ensuite laisser appuyer sur le bouton de gauche et connecter le + de cette même batterie.
• Puis choisir le type de la batterie (batterie plomb-acide (P), batterie au lithium (L), batterie Fe (F)) en appuyant toujours sur le bouton gauche pour faire défilé . Sélectionner L, puis vous validez en appuyant sur le bouton.
• Maintenant vous arrivez sur des chiffres qui clignotent, gradué de 1 à 17 pour les changer il faut appuyer sur le bouton de gauche pour les montés et sur le bouton de droite pour les descendre. Sélectionner L07 qui correspond au nombre de cellules. Une fois le chiffre trouvé, validé en laissant appuyé sur le bouton de gauche.
• Puis vous arrivez sur 5 paramétrages qui commence par cela :
  • 1 choix de la barre de charge
  • 2 choix d'affichage, graduation
  • 3 choix de l'éclairage de l'afficheur
  • 4 choix de l'alternance "Pourcentage/ Tension"
  • 5 choix de mise en veille de l'afficheur
  • pour changer les paramètres : Bouton de gauche
  • pour changer le mode : Bouton de droite

• Ensuite déconnecter le + de l'afficheur et le rebrancher et c'est terminé .

Fabrication du support

Découper le support avec une découpeuse laser

• Lien vers le fichier DXF pour le fabriquer à partir d'une plaque de PMMA de 3mm à l'aide d'une découpeuse laser

Fixer le support sur le fauteuil

• Le support plastique, découpé au laser, est ensuite scotché sous le joystick.

Connecter l'afficheur à la batterie

• L'afficheur est connecté à la batterie via la prise canon (XLR) du fauteuil.

Constat

En résumé, là où notre « vu-mètre » à 10 LED présent sur le joystick du fauteuil, nous renseigne par sa couleur verte, d’une batterie complètement chargée, l'afficheur lui se montre plus juste. A 25,6 volts là où le « vumètre » à 10 LED indique une pleine autonomie soit 100 %, l'afficheur lui nous donne seulement 36%, il affiche en alternance "Tension/Pourcentage".