Graphes éléments LIFEPO4 Mottcell

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Traversée des Alpes 2010

J'ai installé 6 cellog8 pour suivre toutes les 2 secondes les tensions de chaque élement de la batterie range extendeur de l'Auto-Magique II.

Les sous ensembles sont:
Bac arriere Gauche 2 blocs de 8 élements Mottcell 24 Volts 80Ah - Graphe G1 et G2
Bac arrière Droit 2 blocs de 8 élements Mottcell 24 Volts 80Ah - Graphe D1 et D2
Bac avant 1 bloc de 8 élements Mottcell neuf 24 Volts 80Ah - Graphe AVLI
Bac avant 1 bloc de 3 STM5 (18 volts) 24 Volts 100Ah - Graph Ni Cd
Soit 8 mesures toutes les 2 secondes
Pour la totalité de la traversée le volume de données est énorme !

Maleureusement dans le feu de l'action étant aussi l'organisateur de la traverseée j'ai perdu quelques graphes par mauvaise manipulation lors du trafert sur PC.

Durant la traversée aucun systeme d'équilibrage automatique n'était en place - Les nouveaux BMS avec cette fonction intégrée arriveront fin octobre.

Les bacs arrière gauche ont déjà fait le rallye Phebus (+4 mois d'usage) soit environ 50 cycles. Le bloc avant lithium 24 volts est neuf au départ de la TA2010. Jamais cyclé.

Nota important: Ce test est fait sur la base d'un usage des éléments Mottcell en couplage directe avec la batterie Nicd du Kangoo, il ne s'agit en aucun cas d'une analyse en fonctionnement tout ou rien avec le convertisseur DC/DC Enginer.

Cela fera l'objet d'un test détaillé à venir.

Objectifs

Découvrir un éventuel viellissement des batteries Mottcell en usage ultra intensif
En apprendre un peu plus sur les BMS Enginer serie V4 (Ce BMS est très défectueux en attendant l'arrivée de la nouvelle version sous garantie prévue pour fin octobre 2010)

En appendre beaucoup sur les BMS Cellog8
Analyser objectivement la cohabitation série Ni Cd Li Fe Po 4 que l'on m'annonce catastrophique...
Etudier le freinage récupératif sur Li Fe Po 4 . Moi je dis qui ne tente rien n'a rien.

Vaste Programme !

Outils

Logiciel Gratuit "Logview" fourni avec les Cellog8 permettant de créer des graphiques à l'infini et de zoomer sur les plages interessantes jusqu'au détail des 2 secondes (mon choix de paramétrage des cellog8).

Je me prends pour un labo constructeur !

Graphiques du bloc G1 résumant la TA2010 en 12 planches

Attention, le zoom de l'échelle de temps est différente sur les 12 planches (12 sessions d'enregistrements)
Il y a 8 courbes sur chaque graphes pour les 8 élements

GRAPHE 5 Pour détailler ce qui se qu'il se passe en fin de decharge profonde

GRAPHE 7 (il est commenté plus bas)

GRAPHE 9 (il est commenté plus bas)

En première analyse, on voit nettement que l'élément 8 (en bleu) est un peu trop haut par rapport aux autres, puis c'est le 7 en vert fluo.

L'usage de la batterie range extendeur est par définition intermittant: elle n'est connectée durant le roulage que quand c'est stratégiquement interesant de la faire.

Exemple: de St Sauveur Sur Tinée à Nice elle n'a pas été utilsée car je savais que je ne pourrais pas avoir 4 prises pour recharger le soir à Nice. La Charge de Nice n'aura été que pour la batterie NICD à l'exception d'un petit complément de 10 minutes le matin juste avant le départ de Nice pour Castellane.

Ce détail a son importrance, si on souhaite retrouver quel graphe correspond a telle ou telle partie du parcours.

Pour vous aider: c'est le Graph 9 qui va de la descente de la Bonette à la Charge à Catellane
Le pic bas est le passage du dernier col juste avant Castellane qui est passé tout juste ! Pour moi l'étape la plus difficle de l'aventure TA2010, d'autant que les batteries lithium n'étaient pas toutes chargées à fond au départ de Nice.

Pour mieux comprendre la difficulté du parcours Nice, Castellane via le col de Vence

Graphique mise au point par Eco'16, il révelle la vitesse de son Kangoo (capture de la position GPS en temsp réel) sur ce parcours.

J'ai mis moins de 2 heures pour faire le parcours avec l'Auto-Magique afin de préparer le point de charge de Castellane, donc un roulage non économique. Eco'16 est arrivé plus d'une heure après moi il faut donc réhausser les vitesses moyennes de l'Auto-Magique sur ce parcours.

Et un extrait de la coube lithium sur ce parcours

Pour situer les ordres de grandeur d'intensité:
Charge lente 15A elle se fait pas intermitence (facilement reconaisable sur les graphes)
Utilisation courante en traction: de 40A à 80A
Utilisation pointe en traction: 120 A (fin d'autonomie Ni Cd) C'est le cas du passage du dernier col avant Castellane)
Charge rapide: entre 15A et 60A

La charge à Castellane a été faite en mode Chargeur Enginer 15A coté batterie lithium. Noter l'intermittance de la charge via le chargeur Enginer.

L'arrêt au centre est dut à une disjonction de l'alimentation de la place de Castellane, 7 VE cela fesaient un peu trop ! On a reparti ensuite 3 véhicules sur d'autres prises de la Mairie. Remreciement à l'lecricien de la municipalaté qui est venu un Dimanche nous ouvrir les portes de la Mairie pour nous brancher.

Le Graphe 7:
Les 3.9 Volts representent la fin de charge rapide (batterie Ni Cd véhicule couplée avec batterie lithium)
Juste avant, le freinage récupératif durant la redescente du col de Larche à vive allure, notez l'élévation importante de tension en quelques secondes!

Jeu: essayez de deviner les autres graphiques.

Comparaison

Revenons au graphe Bonette à Castellane

GRAPHE 9 comparaison bloc G1 et bloc D1

Voici à titre de comparaion celui du bac arrière droit 1 (D1)

Notez, que ce bloc est mieux équilibré mais que finalement cela ne change pas grand chose pour le passage du dernier col avant Castellane.

Les écarts de tension ne deviennent significatifs que pour les toutes extrémités fin de charge ou fin de décharge du bloc.

Zoom maxi sur la pointe basse passage du col avant Castelanne (D1)

Préalable: Depuis 50 minutes, je savais que les battries lithium ont été vidées pour le passage du col de Vence et pour atteindre Granolers. Le BMS a déclanché sur 2,65 Volts.

50 Minutes plus tard le 3ème col surprise semble difficile à franchir sans un coup de pouce. Je tente de remettre le lithium reposé.

L'intensite étant de l'ordre de 120 A (batterie Nicd en toute fin d'autonomie), les batteries lithium le bms a coupé par implusion le transfer d'énergie au bout d'une dizaine de secondes.

L'ensemble du graphe dure 100 secondes, dont environ 20 Secondes à 120 A en 7 grosses impulsions qui ont permit de franchir le dernier col. La premier impulsion à probablement dépassé les 150 A et a relancé le véhicule à allure normale en 6 secondes avant qu'un des BMS ne coupent le range extendeur (2,65 volts) et que pour tenter de frachir le col sans une nouvelle impulsion ne ne remarmorce pas de suite.

Il a fallut que j'en remette dans ce col interminable surprise (je ne conaissais pas cet itinéraire très montagneux). L'impulsion suivante c'est faite pied léger (environ 60 A) pour tener d'en tirer le plus possible. On voit que 2 éléments ne plongent pas sur cette 2eme impulsion.

On en déduit aussi qu'un équillibrage idéale ne représente en fait que très peu d'energie. Quelques secondes a des intensités supérieures à 50A.

Le graphique 5 est explicatif sur ce point montrant l'effondrement des éléments les uns derrières les autres sur quelques secondes seulement.

La fin de l'autonomie au lithium est très brutale, je confirme ! Toutes ces 7 impulsion ont permi de franchir le dernier col et de demmarer du freinage récuperatif sur Nicd pour rejoindre à l'aise Castellane.

Pour compraison: Jean-Donier sur sa Dyane a évalué à Castelane 20 km d'autonomie disponible, pour ma part environ 5 km près le récupératif dans la descente.

Cohabitation série entre Lithium et Nicd

Abordons le sujet de la cohabitaion en série de 3 STM5 100AH avec le bloc 24 volts lithium.

Ma conclusion on frise la perfection en charge et en décharge.

Je n'ai pas eut besoin sur 10 cycles de faire un quelconque rééquilibrage entre ces 2 blocs pourant très différents. Ils finisent leur charge ensemble et leur décharge aussi.

Voir les 2 courbes suivantes qui réprésentent une decharge complête sur le trajet St Julien en Beauchesne Gap pied au planché.

Tension total du bloc lithium avant 24 volts 80Ah

A noter, l'arret de la decharge a été déclanché par le BMS, passage des 2,5 volts sur l'élément trace rose.

Sommation 3 blocs STM5 avant 18 volts 100Ah

Comme le graphe l'indique j'ai coupé sur une partie du parcours l'apport de la batterie Range extendeur

On voit que les variations de tension sur les STM5 sont plus douces et les remontées de tension après soutirage très molles comparé au lithium ou c'est instantané.

J'avoue que je craignais que petit à petit les STM5 se décallent vers le bas compte tenu que le rendement théorique d'une batterie Nicd est inférieur au lithium, et bien il n'en n'ai rien. c'est même incrompréhensible pour moi.
En chargant à 15A, ce qui est peu pour les STM5 on fini à moins de 23 volts avec les lithium à 100% ce qui est l'idéal.

Fin de décharge - Equilibrage

Une petite dernière, pour analyser les conséquences du mauvais équilibrage sur la capacité utile de la batterie.

Le bloc G1 est le plus déséquilibré des 5 blocs lithium de l'Auto-Magique (durant la Traversée des Alpes)

Zoomons au maxi sur le graphe 5

Commentaire: Coupure BMS réglée sur 2,06 volts (trop bas diront certains), Effectivement !
Si la coupure BMS avait été reglé sur 2,5 volts (la perte d'autonomie aurait été de 50s seulement soit 0,8 Ah soit 800 métres.
Et la batterie mieux protégée, mais il fallait bien faire une mesure pour voir les conséquences en terme d'autonomie.
A cet instant, la traction était sur le plat à 90 km/h dont 60A venant du lithium. Une histoire d'ultimatum à Gap si vous avez lu l'histoire.

Enfin, si ce bac était mieux équilibré, j'aurais gagné 200 secondes d'usage soit 3,3 Ah soit 3 km d'autonomie. (1,7% de mieux)