Charge Doctor V2, coupure automatique

Pour maximiser la durée de vie d’une batterie, il est recommandé d’éviter la surcharge et la décharge profonde. On admet que la plage idéale de charge est de 20% à 90% de la pleine charge, à respecter aussi souvent que nécessaire, quand c’est possible, notamment pour les heureux possesseurs de batteries de grosses capacités comme les 520Wh de la Firewheel F520 voire 680Wh (!) de certaines Gotway ou King Song.

Sur les monocycles ou autres engins électriques légers (trottinettes, vélos à assistance, gyropodes…), la décharge profonde est évitée par la carte-mère par un avertissement puis l’arrêt de l’engin. En revanche, la charge se fait toujours à 100%, le chargeur étant conçu pour, ce qui est contraire à la bonne pratique citée plus haut mais quand même pratiqué par tous les fabricants pour d’évidentes raisons commerciales (le prix d’un produit est conditionné en partie par la capacité annoncée qui correspond bien sûr à la charge à 100%).

Le Charge Doctor V2 permet justement d’éviter ce problème de surcharge, en coupant la charge quand le courant tombe en dessous d’un seuil réglable par l’utilisateur. Cette coupure automatique peut bien sûr être désactivée, auquel cas le V2 fonctionnerait (en mieux bien sûr :mrgreen: ) comme n’importe quel moniteur de charge classique.

Important : la pleine charge est quand-même à faire occasionnellement (disons 1 fois sur 10 voire sur 20) afin d’être sûr de déclencher l’équilibrage des cellules par le BMS (battery management system, la carte de gestion embarquée dans le bloc batteries). C’est une opération nécessaire pour les batteries Lithium, même si son importance est souvent exagérée. Pensez-y si vous voulez/pouvez charger à 90% voire 80% la plupart du temps.

Un exemple de coupure automatique illustre les points importants de cette fonction en général et les problèmes spécifiques aux chargeurs de monocycles électriques en particulier. Il s’agit d’un enregistrement de la charge de ma Firewheel F260 (batterie 16S2P de 260Wh théorique) par Charge Doctor V2 et KST (cf billet Affichage Graphique pour ceux qui souhaitent utiliser le grapheur KST).

La Firewheel a roulé jusqu’au relèvement des pédales donc la batterie est quasi-vide (la charge commence à 57.5V, soit 3.6V, cf “Batteries de monocycles, comment ça marche“). Le chargeur est du type 2A, le seuil de coupure est réglé à 1,4A. La durée totale de l’enregistrement est 3h34min30s (chiffre en bas à droite du graphique).

Image
Courbe de charge de Firewheel F260 avec coupure auto à 1.4A

A : fin de la charge à courant constant, début charge à tension constante
B : coupure automatique de charge par Charge Doctor
C : rétablissement de la charge (par l’utilisateur)
D : charge jusqu’à 100% de capacité

La charge se fait d’abord à courant constant 2A pendant environ 100 minutes, jusqu’au point A. Ensuite, la charge devient à tension constante : la tension reste à 67.3V et n’augmente presque plus car on a atteint la tension maximum par cellule LiIon de 4.2V, une valeur suffisante pour déclencher l’équilibrage par le BMS, théoriquement.
L’intensité chute alors très rapidement et au point B, Charge Doctor coupe automatiquement le courant. En C, le courant est rétabli pour poursuivre la charge jusqu’au point D, à quasiment 100%.

Cette charge complète permet à partir des données d’enregistrement (valeurs à extraire directement du fichier log.txt) d’établir la correspondance entre seuil de coupure et % de charge pour pouvoir fixer le bon seuil de coupure lors des prochaines charges selon le % de charge souhaité (cf table). Par exemple un seuil de coupure 1,0A entraînera un arrêt de charge à 90% de la capacité.

Pour les chargeurs rapides à 4A ou à 6A, les seuils de coupure auto seront bien sûr très différents donc l’enregistrement de la charge complète est à faire initialement par chaque utilisateur souhaitant une coupure programmée en fin de charge.

Seuil coupure auto (A) Capacité (Wh) % pleine charge
1,52 232,3 85%
1,40 235,6 86%
1,20 242,0 89%
1,00 245,7 90%
0,80 250,6 92%
0,60 256,0 94%
0,40 261,5 96%
0,30 264,4 97%
0,20 267,0 98%
0,10 272,7 100%

N.B. sur le chargeur de la Firewheel, le courant ne tombe pas à zéro même après plusieurs heures de charge (voire après une nuit, d’après mes tests). C’est typique d’un chargeur qui ne coupe pas le courant en fin de charge, ce qui est vraiment déconseillé pour les batteries Lithium. Mes autres chargeurs n’ont heureusement pas ce comportement mais dans tous les cas, la batterie a toujours tendance à être en surcharge, bien au dessus d’une charge à 90% de la pleine capacité recommandée. Sauf quand on utilise le Charge Doctor V2 et sa fonction de coupure auto, bien sûr.

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