Archives de catégorie : Charge Doctor

Section fil de câblage

Quand le Charge Doctor est utilisé pour la charge rapide, à 4A ou 6A, vérifiez auparavant que la section des câbles dans le circuit de charge, en particulier entre la prise de la roue et la batterie, est suffisante afin d’éviter des pertes voire pire, un échauffement excessif. Pour cela, relevez le calibre du fil, (presque) toujours marqué au laser sur la gaine en AWG. La table suivante résume quelques grandeurs correspondantes à l’unité AWG, les plus importantes en ce qui nous concerne étant le courant maximum et la chute de tension delta-V causée par une longueur aller/retour de 10cm de câble  (source : powerstream.com) : la puissance perdue peut être estimée par le produit Courant * delta-V

Pour information, le Charge Doctor utilise des câbles 18AWG.


marquage câbles 14AWG & 18AWG

Gauge
(AWG)
Diamètre (Inches) Diamètre (mm) Section (mm^2) Courant max pour câblage châssis
(A)
Résistance* pour 10cm
(mOhm)
deta V * pour 10cm à 4A
(mV)
6 0.162 4.1 13.3 101 0.06 0.3
10 0.1019 2.6 5.3 55 0.2 0.7
15 0.0571 1.5 1.7 28 0.5 2
18 0.0403 1.0 0.8 16 1.0 4
20 0.032 0.8 0.5 11 1.7 7
22 0.0253 0.6 0.3 7 2.6 11

*valeurs pour un circuit aller/retour

Seuil de tension sur Charge Doctor

Le Charge Doctor est réglé par défaut en mode coupure auto par courant avec un seuil de 1A (quand le courant de charge tombe sous 1A, la coupure intervient et la charge est arrêtée). Ce seuil correspond à environ 90%, en général. La coupure par courant est pratique quand le CD est utilisé sur différentes roues aux tensions différentes car on n’a pas à ré-ajuster le seuil.

Mais il existe plusieurs cas où la coupure par seuil de tension est préférable :

  • sur de grosses batteries par ex. > 560Wh, un seuil de 1A correspond à 95% voire 99% ! Il faudrait un seuil d’environ 3A pour couper à 90%, ce qui est impossible si un seul chargeur 2A est connecté.
  • sur de très grosses batteries (>1000Wh, Dualtron, MSuper3…), le wheeler voudrait couper à 70%, voire 50% pour préserver au maximum sa batterie. C’est en plein dans la phase de charge à courant constant, donc la coupure auto par courant n’est pas possible

En mode coupure par tension, le réglage initial du seuil peut se faire par les approximations suivantes (pour des cellules LiIon) : 0% correspond à 3.3V/cellule, 100% à 4.2V/cellule, ce qui donne le tableau 1. Ce seuil, théorique, peut être réajusté plus précisément comme décrit précédemment.

Cellules 0% 30% 60% 70% 80% 90% 100%
Nombre total de cycles* 1800-3600 1200-2400 950-1900 700-1400 500-1000 300-600
Hoverboard 10 33.0 35.7 38.4 39.3 40.2 41.1 42.0
Hoverboard 10 33.0 35.7 38.4 39.3 40.2 41.1 42.0
Duatron 14 46.2 50.0 53.8 55.0 56.3 57.5 58.8
Ninebot 15 49.5 53.6 57.6 59.0 60.3 61.7 63.0
Generic 16 52.8 57.1 61.4 62.9 64.3 65.8 67.2
Inmotion/ GW1600Wh 20 66.0 71.4 76.8 78.6 80.4 82.2 84.0
Tableau 1 : seuils de tension à régler sur le Charge Doctor en fonction du % de charge, en volts
* calculs à partir de l’estimation de Battery University : le nombre de cycles double à chaque 14% de charge en moins

Exemples :    

  • En arrêtant la charge à 80%, le nombre de cycles est plus que doublé, à 700 miminum au lieu de 300 minimum
  • Le seuil de 30% est utilisé pour le stockage de la batterie
  • Sur une Dualtron, pour couper la charge à 70%, régler le seuil à 55.0V
  • Sur une Inmotion, pour couper la charge à 80%, régler le seuil à 80.4V.

Charge Doctor pour INMOTION

Les roues INMOTION ont des batteries de type 20S (tension nominale 72V, chargeur 84V)  au lieu de 16S sur la plupart des autres roues. Les modèles V3 et V5 utilisent le connecteur “carré Lenovo” et les V8 le connecteur GX12-3 broches (même connecteur et même câblage que sur les hoverboards). Le Charge Doctor existe maintenant pour les roues IMMOTION, en version simple entrée ou double-entrée.

Attention, les batteries de IMMOTION sont moins capacitaires que celles des Gotway ou King-Song, donc avec le CD-double-entrée, évitez de charger à 1C (cf article “quel courant de charge”). L’intérêt du CD n’est bien sûr pas seulement la charge rapide mais surtout l’arrêt automatique de la charge à 90% voire 80% pour allonger la durée de vie de la batterie et augmenter considérablement son kilométrage utile.

INMOTION
(72V nominal/ 84V chargeur)
Prise Wh
Ah
Charge* à 1.5A
(un chargeur)
Charge* à 3A
(2 chargeurs en //)
V3 Lenovo 144 2 0.7C 1.5C à éviter !!!
V5 Lenovo 288 4 0.4C 0.7C
V5+ Lenovo 460 6.4 0.2C 0.4C
V8 GX12-3 460 6.4 0.2C 0.4C

*Pour une batterie de 2Ah, la charge à 1C correspond à une charge de 2A. Sur une batterie LiIon, une charge à moins de 0.5C est considérée comme une charge douce ; une charge >1C déconseillée.




Charge Doctor double input for INMOTION V3 & V5

 


Charge Doctor single input with GX12-3 connector, for INMOTION V8

Réglage du seuil de coupure automatique

La question du réglage du seuil de coupure sur le Charge Doctor pour arrêter automatiquement la charge à 80% ou 90% revient assez souvent.
D’abord quelques généralités sur les batteries : charger à 100% une batterie conduit à une tension maximale aux bornes de la membrane séparant le + du – dans la cellule LiIon. Cette tension élevée augmente le stress sur la membrane et réduit fortement la durée de vie de la batterie. En arrêtant la charge à 90% voire à 80% de la pleine capacité (moins c’est, mieux c’est), on peut doubler voire tripler le kilométrage utile d’une batterie, ce qui conduit à une économie substantielle sur le coût d’utilisation à long terme.
Charger à 80% signifie 20% d’autonomie en km de moins, ce qui n’est pas toujours possible ou pratique pour les petites batteries. Mais sur de plus grosses batteries (>360Wh), la marge d’autonomie est suffisante pour que ça ne pose pas de problème. Donc dès que possible, faites le, il est très largement préférable de faire 10 charges à 80% que 8 charges à 100%. Une exception cependant : charger à 100% puis rouler aussitôt est ok car cela suppose que le temps où la batterie est soumise à Vmax est court, donc avec peu d’impact sur le vieillissement. C’est la même logique qui dicte de stocker une batterie LiIon à 50% et jamais jamais à 100%.

Sur le CD, le seuil de coupure est réglé par défaut à 1.00A pour déclencher, en général, la coupure automatique à 90%. Mais ce seuil est approximatif car il dépend du courant de charge et de l’âge de la batterie (qui influe sur la résistance interne). Il n’a heureusement pas à être  précis car du moment où la batterie n’est pas chargée à 100%, elle vous est reconnaissante.

Pour ceux qui souhaitent toutefois régler plus précisément ce seuil, voici les étapes à suivre, le calcul a été fait en Wh mais peut aussi se faire en Ah  (consulter si besoin le manuel d’utilisation du CD) :

Etape Ecran
1. phase 1 : charger jusqu’à la coupure automatique => tension=67.7V, courant = “OFF” (0A), charge = 183.2Wh (en rouge). Le nombre de Wh de la phase 1 dépend du niveau de la batterie en début de charge, peu importe sa valeur car il n’intervient pas dans les calculs

 

2. remettre à zéro le compteur Wh (“0.0”, en rouge)

3. désactiver la coupure automatique : affichage de “—A” (ou de “0.00A” sur firmware version 2.02) => la charge reprend

4. phase 2 : charger jusqu’à 100% * (laisser branché une nuit par exemple).
Ici tension =67.7V, courant = 0.05A (assez faible pour être considéré comme la fin de la charge) charge = 30.4 Wh

5. diviser la charge de la phase 2  (ici 30.4Wh) par la capacité nominale de la batterie (ici batterie Firewheel 260Wh) :
% de capacité résiduelle de 30.4/260=12% donc la coupure automatique en 1) était à 88%
6. si la valeur de 88% ne convient pas, ajuster le seuil (en rallumant le CD avec le bouton appuyé) et recommencer en 1.
*Important : penser à charger à 100% toutes les 10 ou 20 charges pour activer l’équilibrage des cellules, c’est vital pour les batteries LiIon. Pour que cet équilibrage puisse se faire, laisser la roue au repos une nuit voire 24h car rouler tout de suite après la charge entraîne un appel de courant et arrête aussitôt l’équilibrage en cours.

Il est à noter que sur de très grosses batteries (>680Wh) chargées à 2A, le courant chute très lentement en fin de charge donc la résolution du seuil en courant peut être insuffisante pour couper à moins de 90%. Dans ce cas, basculer en mode de coupure automatique par seuil de tension pour un réglage plus précis. Le mode tension est moins pratique car le seuil à régler est différent pour chaque type de batterie (12S sur hoverboard, 14S sur trottinettes, 15S sur Ninebot, 16S sur la majorité des monocycles, 20S sur InMotion ou Gotway MS3/1600Wh…).

Chargeur 6A avec le Charge Doctor

Sur les trottinettes ou vélos électriques, la capacité en Ah des batteries est souvent importante pour compenser une tension plus faible que celle des monowheels.
Les Dualtrons par exemples ont des capacités 1C = 11Ah, 15Ah voire 22Ah ! Charger à 2A par un seul chargeur générique est alors très long. Il existe des multiprises x3 pour charger à 6A en branchant en parallèle jusqu’à 3 chargeurs 2A. Sur une batterie de 11Ah, même 6A ne représente qu’une charge à 0,55C, soit une charge “douce” (cf. le courant de charge recommandé).


Multiprise 3 entrées “Minimotors”

Le Charge Doctor-duo permet de brancher jusqu’à 3 chargeurs (voire 4) moyennant un bricolage très simple et gratuit. Il permet non seulement de faire une charge rapide mais offre bien plus d’intelligence qu’une simple multiprise comme la “Minimotors” : affichage de V, I, Wh, Ah, datalogger et surtout, surtout, la fin de charge automatique et paramétrable pour prolonger la durée de vie de la batterie.

N.B. Pour les trots Dualtron, le Charge Doctor est disponible dans la page Acheter, modèle = “Charge Doctor V2 DOUBLE entrées pour Airwheel, Solowheel, Firewheel”.

 Manip*

1) démonter les prises des chargeurs 1 et 2
2) dessouder le chargeurs 2 et souder ses fils sur le chargeur 1
3) les deux chargeurs ont une seule sortie => l’on dispose d’un “chargeur double 1&2” à 2x2A= 4A


Chargeur 6A, schéma de branchement

Courant charge Branchement
2 A  chargeur 3 seul
autre possibilité : chargeur double 1&2 avec seulement 1 branché au secteur
4 A chargeur double 1&2
6 A chargeur 3 + chargeur double 1&2

*détails de la manip


prise démontée


chargeurs 1 et 2 soudés en // sur une seule prise


prise chargeur double 1&2

Charge Doctor mixte pour Ninebot

Les chargeurs des roues Ninebot utilisent deux types de connecteurs, Lemo and GX12.

Roue = Ninebot One
Connecteur = LEMO
Roue = Mini Pro, Mini Xiaomi…
Connecteurr = GX12 – 4 broches

Les batteries des roues Ninebot sont de type 15S (15 cellules en série), une valeur inhabituelle car la majorité des batteries de mono-roues sont de type 16S, hormis des exceptions comme InMotion ou un modèle de Gotway 18″ avec des batteries 20S. Pas si inhabituel en fait compte tenu de la volonté de Ninebot de rendre ses produits incompatibles avec le reste afin de vendre ses pièces détachées à des prix exorbitants, une stratégie marketing parfaitement défendable cependant.

Par contre, l’avantage d’avoir des batteries 15S sur toute la gamme est que le chargeur, hormis la différence des connecteurs, reste le même. Ainsi, un chargeur de Mini-Pro peut charger une NinebotOne et vice-versa, à condition d’avoir les bons adaptateurs. Une version de Charge Doctor mixte pour Ninebot a été créée spécialement pour cela, permettant une multitude de combinaisons de branchements :

  • Chargeur Mini Pro -> roue Mini Pro
  • Chargeur Mini Pro -> roue Ninebot One
  • Chargeur Ninebot One -> roue Ninebot One
  • Chargeur Mini Pro + Chargeur Ninebot One -> roue Ninebot One (charge rapide à 4A)


Charge Doctor mixte pour Ninebot


Charge Doctor mixte pour Ninebot, les deux types de connecteurs

Charge d’une NinebotOne avec chargeur NinebotOne (bloc chargeur blanc) : courant = 2,00 A

 

Charge rapide d’une NinebotOne avec chargeur NinebotOne (blanc) + chargeur MiniPro (noir) : courant = 4,08 A

attribution images : jvincent, espritroue.fr

Charge Doctor V2, firmware V 2.03

La version logicielle 2.03 ajoute quelques fonctions importantes à la version 2.02. Ce manuel est une mise à jour du manuel précédent devenu obsolète. Au niveau de la connectique, le Charge Doctor (CD) est maintenant disponible pour une très large gamme de modèles de roues, trottinettes, hoverboards… et existe même en version mixte pour pouvoir se connecter sur deux marques différentes avec un seul CD.

Liste (non exhaustive) de marques compatibles avec le CD (cf la page Achat pour la photo du connecteur)

  • Airwheels & clones, King Song, Gotway, Solowheel, Firewheel, Dolphin, Pinwheel…
  • Gotway 84V (connecteur GX16 4 broches)
  • IPS (connecteur GX16 4 broches)
  • Ninebot One (prise Lemo) et Minipro (prise GX12-4 broches)
  • InMotion V3 & V5 (prise carrée Lenovo) et V8 (prise GX12-3 broches)
  • Hoverboards de toutes marques
  • Trotinettes avec prise XLR-3 broches ou prises GX16-3 broches (GTX, Dualtron, Speedway,…)

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Caractéristiques de Charge Doctor V2

  • Tension : 20.0V – 100.0 V
  • Intensité : 0.00 – 10.00 A
  • Capacité : 0.000-1000 Ah avec décimale automatique
  • Energie : 0.0-10000 Wh avec décimale automatique
  • Coupure automatique par seuil de courant (0.1-8.0 A) ou seuil de tension (30.0-85.0V)
  • Sortie enregistreur liaison série 9600 bauds TTL
  • Dimensions : 85x50x20 mm
  • Poids : 65 g

Utilisation du CD

Au démarrage, affichage de “C-dr” puis du numéro de version du firmware (version “2.03”)

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L’afficheur haut en bleu indique alternativement la tension en volt (“61.9U”) et l’intensité en ampère (“1.99A”).

Image Image

L’afficheur bas en rouge a 3 écrans d’affichage :

Appui bref => changement mode

  1. Wh
  2. Ah (“Ah” apparaît alternativement pour distinguer du mode Wh)
  3. Seuil de coupure auto  (affichage clignotant)
Appui prolongé
1. remet compteur Wh à zéro
2. remet compteur Ah à zéro
3. Active/désactive mode coupure auto (“—A” correspond à coupure auto désactivée). NB : le seuil de coupure ne peut être changé qu’en mode paramétrage
Image Image Image
écran 1: 148.2 Wh écran 2: 2.377 Ah écran 3: coupure auto
seuil = 1.20A
appui bref => passe à l’écran 2
appui long  => compteur = 0
appui bref => passe à l’écran 3
appui long  => compteur = 0
appui bref => passe à l’écran 1
(l’afficheur revient automatiquement à l’écran 1 si aucun appui touche > 6s)

L’écran 3 a plusieurs modes, un appui long change le mode :

Image Image Image
écran 3 / mode 1  écran 3 / mode 2   écran 3 / mode 3
coupure auto par courant, seuil = 1.20 A

coupure auto désactivée

Fin de charge par coupure-auto. Pour reprendre la charge, appui long ou éteindre/rallumer

astuce : faire 3 clics courts espacés de moins 0,3s pour éteindre l’écran
Pendant la veille d’écran, le CD continue de fonctionner normalement
Un autre clic rallume l’écran


Paramétrage du CD

Pour rentrer en mode paramétrage, maintenir le bouton appuyé à l’allumage du CD
1) mode réglage du seuil de coupure auto : bouton maintenu < 5s
2) mode étalonnage
: bouton maintenu > 5s

1) Réglage du seuil de coupure auto

L’afficheur haut indique le paramètre en cours. Les écrans défilent automatiquement toutes les 2 s. Cliquer pour régler dans l’écran en cours, le défilement d’écrans s’arrête alors pendant 6s pour permettre le réglage. Si aucun clic bouton pendant plus de 10s, l’afficheur revient en mode normal.

Image 3 paramètres réglables :

  • Auto : coupure automatique
  • Pr1 : paramètre 1, extinction écran à la coupure automatique
  • Pr2 : paramètre 2, mode de coupure auto, I ou V

“Auto” : mode coupure automatique. L’afficheur du bas indique le seuil de coupure auto, en courant ou en tension selon PR2. Quand le seuil est atteint, le CD met fin à la charge en coupant le courant.
Le réglage se fait par incréments de 0.1A (coupure par seuil en courant) ou 0.1V (coupure par seuil en tension). Maintenir appuyé pour incrémenter automatiquement.
Les seuils de courant et de tension sont stockés dans des mémoires séparées. Quand le mode de coupure auto est changé, le seuil précédemment réglé (en intensité ou en tension) est rappelé.
Remarque : la désactivation de la coupure auto (affichage “—A”) se fait en dehors du mode paramétrage, dans le mode normal, cf plus haut.

“Pr1” : paramètre 1. Valeur = 1 => extinction de l’afficheur LED et mise en veille profonde.

“Pr2” : paramètre 2. Valeurs possibles, “dn A”, “up V”, “dn V”

Image Image Image
dn A : down A, coupure auto quand le courant descend en dessous du seuil. Mode fixé par défaut

UP V : coupure auto quand la tension dépasse le seuil, à utiliser sur des grosses batteries (capacité > 560Wh) quand la coupure par seuil de courant n’est pas assez précise

dn V : down V, coupure auto quand la tension descend en dessous du seuil, à utiliser uniquement pour décharger une batterie

 

 

2) Etalonnage

La tension est étalonnée sortie usine à +-10mV et l’intensité à +-1mA.
Réétalonnez seulement si vous disposez de voltmètres et d’ampèremètres précis.
L’afficheur du haut défile les paramètres à régler toutes les 2 s. Quand le bouton est appuyé, le défilement s’arrête pendant 6s. Pour quitter ce mode et revenir au mode normal, éteindre/rallumer Charge Doctor.

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“down U” : diminuer le gain en tension
(environ 10mV par clic)
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“UP U” : augmenter le gain en tension
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“down A” : diminuer le gain en intensité
(environ 1mA par clic)
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“UP A” : augmenter le gain en intensité
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“00 A” : Recale le zéro intensité pour afficher 0.00A quand
aucune charge est branchée
ATTENTION : maintenir le bouton appuyé 2s pour régler
(clic rapide ignoré pour éviter une erreur de manipulation)

Enregistreur série

Charge-Doctor envoie les données toutes les 10s par protocole série 9600 bauds, niveaux TTL en format ascii, séparateur=virgule. Le format est le même que sur la version précédente, voir l’article Affichage graphique pour le chargement des fichiers et l’exploitation des données.
N.B. Charge Doctor ne stocke pas de données. Pour les enregistrements, le PC doit être branché pendant la charge pour recevoir, enregistrer et afficher les données.

Branchement au dongle : relier la sortie données de Charge Doctor à l’entrée RxD du dongle convertisseur série-usb, attention à respecter la polarité des fils :
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IMPORTANT : au démarrage, Charge Doctor envoie un entête à 2 lignes contenant notamment le numéro de version du firmware :

Charge Doctor V2.00-10A by HMC 01/2015
Time(s) Voltage(x0.1V) Current(x10mA) Charge(x0.1Wh)

Ces deux lignes présentes dans le fichier “log.txt” ne sont pas interprétables par le grapheur KST et l’affichage se bloque. Pour les supprimer, deux possibilités :

  • soit démarrer datalogger.exe 2 secondes APRES l’allumage du Charge Doctor.
  • soit faire “Stop logging” puis “Start logging” dans datalogger.exe avec l’option “Append to file” décochée => l’ancien fichier “log.txt” est écrasé et les nouvelles données n’auront plus les deux lignes d’entêtes non-interprétables.

Photos de Charge Doctor V2, versions avec prise GX16 (majorité des monocyles, vélo, trottinettes électriques) et Lemo (monocycle Ninebot).
(cliquer sur l’image pour voir en haute résolution)

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Quel courant de charge ?

Maintenant que le Charge Doctor V2 10A est disponible, la question de charger à 4A voire plus revient régulièrement. La charge à courant élevé réduit bien sûr le temps de charge mais la question légitime est, réduit-elle aussi la durée de vie de la batterie ?
Réponse : tout dépend de la capacité “1C” de votre batterie.

Les monocycles électriques fonctionnant avec des batteries de 58V (16 cellules LiIon à Vnominal=3.6V), la correspondance entre Wh et la valeur “1C” en Ah est indiquée ci-après (pour les hoverboards ou autres VAE, à 48V ou 36V, recalculer 1C = Wh/Tension) :

Capacité batterie Capacité “1C” Exemple de roue
130 Wh 2.2 Ah Solowheel, Airwheel, NineBot
260 Wh 4.5 Ah Firewheel 260, Gotway, Kingsong
520 Wh 9 Ah Firewheel 520, Dolphin
680 Wh 12 Ah Gotway, KingSong

Si la capacité est de 2Ah, le courant d’une charge dite à “1C” est de 2A.

C’est une convention commode pour savoir si la charge est rapide ou pas, et partant, son impact sur la durée de vie de la batterie.

  • La charge à 2C est une charge rapide. Elle est déconseillée (elle se fait surtout en modélisme, mais sur des batteries LiPo et non LiIon).
  • La charge à 1C est possible mais pourrait réduire la durée de vie de la batterie. Les roues aux batteries de 130Wh (Solowheel, Airwheel X3 et clones, Ninebot E…) sont chargées à 1C par un chargeur standard de 2A.
  • La charge à 0,5C est lente mais un compromis acceptable entre rapidité et durée de vie. Une batterie de 260Wh (Firewheel 260) est chargée à 0,5C par un chargeur standard de 2A.
  • La charge à 0,2C est considérée comme une charge très douce

Pour une batterie de 680Wh par exemple, une charge à 1C correspondrait à 12A ! Donc une charge à 4A voire à 6A (en branchant en parallèle un chargeur 4A + un chargeur 2A ou 3 chargeurs 2A) reste une charge “lente”. Des courants aussi forts en apparence ne devraient pas affecter la santé de la batterie. Bien sûr, préserver celle-ci suppose aussi d’éviter les surcharges et décharges profondes, sujet d’un billet précédent.


Charge rapide avec Charge Doctor V2

Le Charge Doctor V2 a une option à 2 entrées permettant de mettre en parallèle deux chargeurs. Les possesseurs de grosses batteries disposent ainsi de plus d’options de branchement (cf tableau ci-dessous) et pourront se faire un chargeur 4A pour pas cher en utilisant deux chargeurs 2A standard.

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Branchement Courant total Remarque
un seul chargeur 2A 2 A
2 chargeurs 2A 4 A
1 chargeur 2A + 1 chargeur 4A 6 A augmenter section câble*
2 chargeurs 4A 8 A augmenter section câble*

*Au dessus de 4A , les fils de charge de la batterie (reliant le BMS à la prise de charge) sont trop fins pour tenir le courant et doivent être remplacés par des câbles de plus grosse section.

Exemple de charge de ma batterie Firewheel 260Wh

Un seul chargeur branché => tension = 61.7V ; courant = 1.94AImage
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Deux chargeurs branchés => courant = 3.95AImage
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Voici la courbe de charge à 4 A de la batterie 260Wh, à comparer à une charge à 2A. La batterie entièrement vide se charge à 90% en environ 1h, càd que le temps de charge a été divisée par deux !Image

Point capacité/Wh % capacité totale tension/V courant/A remarque
0 0 0% 67.3 0 branchement d’un seul chargeur
A 0 0% 57,4 2,03 début charge
B 3,9 1% 60,0 3,99 branchement deuxième chargeur
C 152,8 58% 66,3 3,89 fin phase courant constant
D 211,0 80% 67,1 1,84 courant <2A => l’un des deux chargeurs se désactive
E 244,8 93% 67,5 0,70 coupure auto par Charge Doctor, seuil = 0,7A
F 244,8 93% 67,5 0,81 remise courant manuelle pour charger jusqu’à 100%
G 263 100% 67.5 0,03 fin de charge, débranchement
  • Rermarque 1 : en ajoutant le deuxième chargeur (A->B), le palier de tension au moment du branchement donne une estimation de la résistance interne de la batterie : R = deltaV/deltaA = (60-57.4)/(3.99-2.03), soit R= 1.3 ohms. C’est une résistance un peu trop grande pour une batterie de 260Wh, probablement due en partie à la résistance des câbles et de la connectique.
  • Remarque 2 : en réglant le seuil de coupure automatique à 0.7A, la charge s’arrête à 93%. C’est une valeur cohérente avec les résultats d’une charge à 2A donc à l’incertitude de mesure près, la correspondance entre seuil de coupure et % capacité ne dépend pas du courant de charge. On peut retenir coupure auto à 1A => 90% de charge.
  • Remarque 3 : charger de 93% à 100% prend autant de temps que de charger de 0% à 93% donc ne vaut généralement pas la peine, surtout si vous disposez du Charge Doctor V2 et sa fonction de coupure automatique.

Attention : en théorie, brancher deux chargeurs en parallèle ne pose pas de risque pour les chargeurs. En tous cas, sur les 4 chargeurs que j’ai testés (Firewheel, Gotway, clone Airwheel X3) et selon plusieurs témoignages de wheelers, ça marche. Mais étant donné la multiplicité des modèles, je ne peux pas certifier à 100% que cela marcherait sur vos chargeurs spécifiques. Donc à tester en toute connaissance de cause. Mais l’enjeu en vaut vraiment la chandelle pour les grands rouleurs et possesseurs de grosses batteries > 260Wh.

Attention : la charge de batteries Lithium n’est pas sans risque, a foritiori la charge à courants élevés. Ne négligez pas les précautions d’usage (ne pas charger sans être présent à proximité, installer un détecteur d’incendie, éloigner la roue d’objets de valeur, attendre que la batterie soit froide après une course avant de charger…).

Edit 20/03/2016 : ajout graphe Gotway MSuper 850, charge rapide en branchant deux chargeurs 1,75A en parallèle. Données Thomas T.

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De toute évidence, ça ressemble plus à une batterie de 680Wh que 850Wh ! J’espère que Thomas tirera ça au clair avec le vendeur.

 

 

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).

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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.

Charge Doctor V2 – 10A

Charge Doctor V2, un contrôleur de charge de batteries, est une version nettement améliorée de la première version. Il reprend les fonctions originales du produit, à savoir l’affichage de la charge en Wh et en Ah, la possibilité de réétalonner, l’interface de saisie par un bouton unique, l’envoi de données série ascii pour l’enregistrement et l’affichage graphique. En ajoutant d’importantes améliorations :

  • courant maximum jusqu’à 10A
  • plage de tensions admissibles plus étendue
  • gros afficheurs lumineux
  • coupure automatique en fin de charge, avec seuil réglable

Avec ses plages de tensions et courant plus étendues, la version V2 convient à la surveillance de charge de tous les engins légers électriques, non seulement les monocycles électriques mais aussi les vélos à assistance, scooter, gyropode, hoverboard, trottinette…

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Caractéristiques de Charge Doctor V2

  • Tension : 20.0V – 100.0 V
  • Intensité : 0.00 – 10.00 A
  • Capacité : 0.000-1000 Ah avec décimale automatique
  • Energie : 0.0-10000 Wh avec décimale automatique
  • Seuil de coupure automatique de fin de charge : 0.1-8.0 A
  • Sortie enregistreur liaison série 9600 bauds TTL
  • Equipé de prises GX16 3 broches directement compatibles avec Airwheel & clones, TG, iezWay, Gotway, Firewheel… ou de prise Lemo pour Ninebot
  • Dimensions : 85x50x20 mm
  • Poids : 65 g

Utilisation

Au démarrage, affichage de “C-Dr” puis du numéro de version du firmware (version “2.00”)

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L’afficheur haut indique alternativement la tension en volt (“65.7U”) et l’intensité en ampère (“1.99A”).

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L’afficheur bas a 3 modes d’afichage :

Appui bref => changement mode

  1. Wh
  2. Ah (“Ah” apparaît alternativement pour distinguer du mode Wh)
  3. Coupure auto du courant en fin de charge (affichage clignotant)
Appui prolongé
1. remet compteur Wh à zéro
2. remet compteur Ah à zéro
3. Active/désactive mode coupure auto (“0.00A” correspond à coupure auto désactivée)

Attention : suite à une coupure auto, l’interrupteur interne est sur OFF et plus aucun courant ne passe. Pour pouvoir charger de nouveau, remettre l’interrupteur interne sur on par l’une de ces deux méthodes :

  • appui prolongé dans mode coupure auto (cf plus haut)
  • éteindre & réallumer Charge Doctor (l’interrupteur interne est toujours sur ON à l’allumage)

Paramétrage

Pour rentrer en mode paramétrage, maintenir le bouton appuyé à l’allumage de Charge Doctor.
Bouton maintenu < 5s => mode 1) réglage du seuil de coupure auto
Bouton maintenu > 5s => mode 2) étalonnage

1) Réglage du seuil de coupure auto

L’afficheur haut indique le paramètre en cours. Les paramètres à régler défilent automatiquement toutes les 2 s.
“Auto” : mode coupure automatique. L’afficheur du bas indique le seuil de coupure auto ( “1.00A”). Quand le courant tombe sous ce seuil, le courant est coupé. Le réglage se fait par incrément de 0.1A (maintenir appuyé pour incrément automatique)
Remarque : la désactivation de la coupure auto (affichage “0.00A”) se fait en dehors du mode paramétragel, cf plus haut
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“Pr1” : paramètre 1. Valeur = 1 => extinction de l’afficheur LED et mise en veille profonde. Pour rallumer Charge Doctor, cliquer le bouton ou éteindre/rallumer
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“PR2”, … “PRn” : extension future

Si aucun clic bouton pendant plus de 6s, l’afficheur revient en mode normal.

2) Etalonnage

La tension est étalonnée sortie usine à +-10mV et l’intensité à +-1mA.
Réétalonnez seulement si vous disposez de voltmètres et d’ampèremètres précis.
L’afficheur du haut défile les paramètres à régler toutes les 2 s. Quand le bouton est appuyé, le défilement s’arrête pendant 6s. Pour quitter ce mode et revenir au mode normal, éteindre/rallumer Charge Doctor.

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“down U” : diminuer le gain en tension
(environ 10mV par clic)
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“UP U” : augmenter le gain en tension
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“down A” : diminuer le gain en intensité
(environ 1mA par clic)
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“UP A” : augmenter le gain en intensité
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“00 A” : Recale le zéro intensité pour afficher 0.00A quand
aucune charge est branchée
ATTENTION : maintenir le bouton appuyé 2s pour régler
(clic rapide ignoré pour éviter une erreur de manipulation)

Enregistreur série

Charge-Doctor envoie les données toutes les 10s par protocole série 9600 bauds, niveaux TTL en format ascii, séparateur=virgule. Le format est le même que sur la version précédente, voir l’article Affichage graphique pour le chargement des fichiers et l’exploitation des données.
N.B. Charge Doctor ne stocke pas de données. Pour les enregistrements, le PC doit être branché pendant la charge pour recevoir, enregistrer et afficher les données.

Branchement au dongle : relier la sortie données de Charge Doctor à l’entrée RxD du dongle convertisseur série-usb, attention à respecter la polarité des fils :
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IMPORTANT : au démarrage, Charge Doctor envoie un entête à 2 lignes contenant notamment le numéro de version du firmware :

Charge Doctor V2.00-10A by HMC 01/2015
Time(s) Voltage(x0.1V) Current(x10mA) Charge(x0.1Wh)

Ces deux lignes présentes dans le fichier “log.txt” ne sont pas interprétables par le grapheur KST et l’affichage se bloque. Pour les supprimer, deux possibilités :

  • soit démarrer datalogger.exe 2 secondes APRES l’allumage du Charge Doctor.
  • soit faire “Stop logging” puis “Start logging” dans datalogger.exe avec l’option “Append to file” décochée => l’ancien fichier “log.txt” est écrasé et les nouvelles données n’auront plus les deux lignes d’entêtes non-interprétables.

Photos de Charge Doctor V2, versions avec prise GX16 (majorité des monocyles, vélo, trottinettes électriques) et Lemo (monocycle Ninebot).
(cliquer sur l’image pour voir en haute résolution)

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