Circuit de protection de la batterie

Le système Prop'Elec utilise un détecteur de tension basse sur chaque cellule de la batterie pour la protéger des décharges profondes. Notre système ne récupérant pas d'énergie, nous ne surveillons pas les tensions hautes des cellules. C'est le chargeur qui s'en chargera. Cela implique l'achat d'un chargeur équipé d'un équilibreur intégré.
Les cellules de technologie Li-Po utiliserons une tension de coupure de 3V1.
Les cellules de technologie Li-Ion et LiFePo4 utiliserons une tension de coupure de 2V6.
Nous avons mi au point ce circuit de précision pour tous les types de cellules lithium et dans toutes les conditions de fonctionnement. Lors d'une détection de tension basse sur une ou plusieurs des cellules, un signal bas (0 volts) est envoyé à la carte de gestion IHM/BMS. L'alimentation 5 volts proviens de cette carte.

Circuit de surveillance des tensions basses des cellules (Protection Circuit Module).

Pour obtenir un fonctionnement correct ainsi que la précision adéquate. Il est impératif d'utiliser les références des composants ci-après et de bien suivre la description du câblage. Le test unitaire de chaque circuit est impératif pour la sécurité du système Prop'Elec.

Schéma et composants :

IC1 - MCP6141 I/P

https://www.microchipdirect.com/product/search/all/mcp6141?facet=on&facet=true&fq={!tag=TR}TempRange_s:(%22-40C+to+%2b85C%22)&facet.field=TempRange_s&fq={!tag=PT}PackageType_s:(%22PDIP%22)&facet.field=PackageType_s&start=0&rows=50Amplificateur opérationnel utilisé en comparateur de tension.

IC2 - 6N139 L

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Optocoupleur_Traversant<u>Lite_On</u>6N139_L__Sortie_Phototransistor-6912322.aspxOptocoupleur

DZ1 - LM285 LP-12

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Reference_de_tension<u>1235V_LM285LP_1_2</u>1_223<u>1_247_V</u>Fixed<u>Iout_max_20mA</u>Precision_%C2%B110___TO_92_3_-6619789.aspxRéférence de tension 1,235V

C1 - Condensateur polyester 100nF

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Condensateur_polyester_PET_KEMET<u>100nF</u>%C2%B15<u>63_V_ca</u>100_V_cc<u>Traversant</u>pas_de_5mm__R82-4631765.aspx

R1 - Résistance 6,19k Ohms 0,1% (3,1V LIPO)

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Resistance_fixe_619kO<u>%C2%B101</u>0_25W__23_Dia_x_63mm-7546847.aspx

R1 - Résistance 4,53k Ohms 0,1% (2,6V Li-Ion ou LiFePo4)

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Resistance_fixe_453kO<u>%C2%B101</u>0_25W__23_Dia_x_63mm-7545866.aspx

R2 - Résistance 4,12k Ohms 0,1%

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Resistance_fixe_412kO<u>%C2%B101</u>0_25W__23_Dia_x_63mm-7545856.aspx

R3 - Résistance 1,5k Ohms 0,1%

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Resistance_fixe_1_5kO<u>%C2%B101</u>0_25W__23_Dia_x_63mm-7548748.aspx

R4 - Résistance 1,5k Ohms 1%

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Resistance_fixe_a_couche_metallique_1_5kO<u>%C2%B11</u>0_6W__23_Dia_x_62mm-148540.aspx

Carte à matrice Simple face au pas de 2.54mm, 40.5 x 40 x 1.5mm, 35µm, FR4

https://www.rs-particuliers.com/WebCatalog/Carte_a_matrice_Simple_face_au_pas_de_254mm<u>405_x_40_x_15mm</u>35%C2%B5m__FR4-8971408.aspxAvec cette carte, vous pouvez câbler deux circuits de surveillances sur la même carte. Il faut au préalable les couper en deux. Pour cela, tracer plusieurs traits de cutter sur une bande de trous non utilisée et casser la plaque comme un timbre poste. 

Fil de câblage

https://fr.rs-online.com/web/c/cables-fils-accessoires/fils-de-cablage/cable-industriel-bs-csa-ul/?applied-dimensions=4291433322,4291462079Le fil de câblage doit être au minimum de type AWG22 16 brins de 0,2mm isolant en PVC.
Différentes couleurs existent. Il sera utilisé pour le câblage générale.
Maintenant si vous pouvez récupérer du fil, n'hésiter pas si il est de qualité.
https://fr.rs-online.com/web/c/cables-fils-accessoires/fils-de-cablage/fil-pour-environnement-severe/?applied-dimensions=4291462079Plus cher, vous trouverez du fil de haute qualité en Caoutchouc silicone. Au vu des faibles longueurs, c'est un choix pertinent!
https://www.flashrc.com/searchresult.aspLe luxe est d'utiliser du fil silicone de modéliste. Il est extrêmement souple et cher! Il comporte un nombre très important de brins de cuivre.
Il servira par exemple pour câbler le cordon d'équilibrage qui partira idéalement de chaque circuit PCM.

Câblage sur une carte à matrice.

Première étape : souder les composants et les fils.
Deuxième étape : relier les composants entres eux avec des petits ponts de soudures comme sur la photo.
Troisième étape : prendre une loupe pour vérifier qu'il n'y ai pas de mauvaises soudures ou de courts circuits.
Quatrième étape : avec un testeur de continuité, tester chaque piste. 

Vérification du bon fonctionnement du circuit.

Première étape : connecter une résistance de 1,5 kilo Ohms entre la sortie S et le +VCC. Brancher un testeur entre la sortie S et le 0 volt.
Deuxième étape : brancher une cellule lithium entre le +cell et le -cell.
Troisième étape : brancher le chargeur sur la cellule.
Quatrième étape : décharger la cellule et vérifier qu'au passage de la tension de surveillance, 3.1 volts ou 2.6 volts suivant le cas, que la tension en sortie passe bien à zéro volt.

Protection du circuit

Nous vous conseillons de noyer les deux cotés du circuit dans de la résine epoxyde. Il sera ainsi parfaitement isolé électriquement et protégé de la corrosion et autres agressions extérieurs. Pour parfaire cette protection, on ajoutera un morceau de gaine thermo rétractable.

Assemblage des PCM

Chaque carte PCM est reliée à une cellule. Utiliser des longueurs de fil les plus courts possible.
Le nombre de cellule minimum est de 3 en Li-Po ou Li-Ion est de 4 en LiFePo4.
Le nombre de cellule maximum est déterminé par votre contrôleur et votre chargeur,
(voir ces sections pour plus d'informations).
Le moins de la première cellule correspond au moins batterie qui ira au contrôleur moteur.
Il correspond aussi à la masse de l'électronique de commande également appelé 0V.
Le plus de la dernière cellules correspond au plus batterie qui ira au contrôleur moteur.
Le +VCC (5 volts) est fournit par le régulateur de la carte IHM/BMS à partir du plus batterie.
Le signal d'information de tension basse des cellules CELL LOW est également envoyé vers la carte IHM/BMS.

Coût

Chaque PCM reviens à 4€89 pour du Li-Ion ou du LiFePo4 et 5€28 pour du Li-Po.
Pour une batterie de 14 cellules en série, le PCM reviendra à 68€46 pour du Li-Ion ou du LiFePo4 et 73€92 pour du Li-Po.