Plein ou partiel ?

[cuagny]

Bonjour,

 

Je suis tombé sur cette vidéo puis le site.

 

 

https://pushevs.com/2018/04/27/battery-charging-full-versus-partial/

 

Votre avis ?

[pap]

Mon avis : intéressant ! 

Modifié avril 27, 2019 par pap

[Arvag]

Très intéressant en effet, merci pour le partage.


Arvag / Ioniq EV Iron Grey/78/25-04-2019/MP

[Iank]

Cela confirme que hyundai a une gestion très poussée de ses batteries avec des sécurités pour stabiliser l'autonomie dans la durée. 

 

J'ai trouvé intéressant la notion de dégradation de la batterie la plus élevée la ou les 1eres année qui ensuite se dégradent moins les années suivantes. 

 

[Pzucchel]

tres interessant. Je confirme tout: j'ai le meme comportement/donnés sur ma Kia E-niro, mais a mon avis l'explication est plus simple - aucune capacité cachée...

 

Nous utiilisons dans ces voitures un system de 98 cellules (cells), en groupes de trois. Les cellules sont 60 Ah de charge chacune, pour un totale de 17640 Ah.

A LA TENSIONE NOMINALE de 3.65V, fourni par le constructeur LG/Sk innovation - correspondant au 357V de tension pour la batterie fourni par Kia/Hyundai, cette charge correspondes á 64,386 Wh - appelée l'ENERGIE STOCKÉE nominale de la batterie.

 

(voir article en piece jointe)

 

En realité - la tension de la batterie varie entre 2.7V et 4.2V (pour les NMC622 de LG/SK innovation), selon l'état de charge de la batterie (voir article en piece jointe).

 

La capacité des cellules est enfaite donnée en Ah, une charge electrique (Coloumb,en unités MKS) et le BMS/display parlent des energie en kWh (Joules, en unités MKS) - les unités interessantes en termes d'autonomie....a la fin de la charge, la tension est plus basse et avec la meme charge on va moins loins/vite....

 

la relation est Energie stockée= tension (charge) x charge

 

...mais la tension n'est jamais constante, c'est comme le rayon d'un ballon que est gonflée: plus on mets de l'air (electrons), plus le rayon (la tension) est grande....le 0% du ballon est un ballon degonflé, et le 100% et le valeur avant de l'endommager....

 

Effectivement, le 100% et le 0% definis par le BMS sont arbitraires, ET SONT DEFINIS EN TENSION. Selon le video et les donnés que j'ai analysés - le zero est toujours fixe: on le touche pas, en dessous c'est la morte de la batterie rapide....mais le voltage nominale et finale de la batterie est totalement arbitraire: si on le reduit on a plus des cycles de charge (et moins d'energie stockée), si on les augmente on gagnes en energie stockée et on perds en cycles de charges....

 

quand on decide de "gonfler" a 70%, on est entrain de limiter le stress du ballon....comme a 100% - mais avec une choix de cycles (et d'electrons stockés) que est differente.  

 

Et voilá le role du BMS. La voiture neuve est utilisée avec des tensions plus bas, parce que toutes les cellules sont capable de delivrer 60 Ah, pour preserver les cycles....quand la charge stocké diminues (a cause du temps, ou des cycles de charge/decharge) le BMS peut augmenter legerement la tension maximum, et rendre la perte de charge "invisible" - au frais de la vie de la batterie. Quand la tension depasse 4.2V parce que la capacité de la cellule est descendue a 52.14 Ah - on peut plus rien faire et la batterie commence a perdre par rapport a 100% d'energie....On comprends bien pourquoi toutes solutions pour augmenter la vie de la batteries sont tres importantes, et aussi le role du BMS dans la garantie. On peut avoir une batterie avec 100%, que peut resister a 1000 cycles, et une batterie a 100%....qui va descendre en dessous de 100% apres 100 cycles...

 

Pourquoi la vitesse de charge dans le video precedent diminue au delá de 94% en charge AC a 7.2 kW/32A? j'ai la reponse

 

la courante de charge est toujours liée a la resistance de la batterie et la tensione appliquée par rapport a la tension dejá crée par la cellule...disons que pour avoir 7kW il faut avoir, pour chaque cellule,  0.06V de plus de la tension de la cellule...alors,  quand la batterie est a 3.5V, on applique 3.56V...et on charge a 7kW totales. 

 

Quand on arrive a 4.14V, il faut appliquer 4.2V a chaque cellule - la tension maximale donnée par LG.....mais quand la batterie charges a 4.15V....on peut plus augmenter la tension de charge a plus de 4.2V, le limite au delá on commence a creer de la nouvelle chimie destructive sur cathode et anode, et on reste avec une difference de potentiel plus bas que reduise la courante de charge....et la courante se reduise exactement comme montré dans le video....

 

Cet comportement est parfaitement coherente avec la charge a courante costante de corri-door/ionity. Vous savez tres bien que est faite a courante constante (120 ou 200A), et que la puissance de charge augmente avec la tension de la batterie doucement...parce que le flux d'electrons est constant, mais la tension augmente avec la charge de la batterie (et tension de la batterie) pour mantenir la courante costante....

 

et quand Ionity coupes sa courante? c'est tres simple. Si 0.06V de difference de tension permets 7kW de charge, pour avout 77kW il faut avoir 0.6V de difference de tension (c'est une resistance constante avec des equations lineares). Alors, on peut avoir 77kW jusqu'a 3.6V de tension (sans charge) de la cellule, parce que 3.6+0.6=4.2V (environ 57% de charge). Au delá il faut garder la tension de ionity a 4.2V, la courante se reduise, et la puissance de charge aussi....comme effectivement arrives pour Kona & e-niro (voir Teslabjorn).

 

Ces parametres changent avec la temperature....parce que la resistance interne des cellules changes avec la temperature!!! plus froid, plus de resistance....

 

Et pourquoi c'est suggeré de charger lentement en place des charges rapides? parce que la tension avec des charges rapides est plus proche de 4.2V, environ 0.6V plus elevée! 

 

Morale: il faut parler/comprendre tension, courante et energie pour comprendre le fonctionnement/logique des BMS....

 

le BMS est vraiment un systeme strategique, que peut changer la fiabilité, vie moyenne et danger d'une batterie. N'est pas pas hasard que - aussi avec les telephone - est imbarqué directement dans la batterie pour eviter des catastrophes et des danger pour les personnes, 64 kWh d'energie correspondent a deux fois l'energie d'un avion a l'atterrissage (2x10e8 joules)

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(energy)

 

...voir ici l'attention que les BMS recoivent aussi par les investisseurs et les analystes strategiques, que considerent que le BMS de Tesla est en realité le valeur strategique de l'entreprise

 

http://xqdoc.imedao.com/16764c45aca1ea83fdfe1636.pdf

 

 

 

 

batteries-04-00011.pdf

Modifié avril 28, 2019 par Pzucchel

[Pzucchel]

Addendum : pourquoi la capacité d'énergie est donnée pour 3.65V ? Évidemment, à batterie chargée le produit de la tension (4.2Vx98=411V) est beaucoup plus élevée... Pour une énergie stockée apparente de 74 kwh... Mais de que on commence a extraire de la charge, la tension diminue dans une manière PRESQUE linéaire (fig. 10 de l'article precedant) jusqu'à n'avoir plus de charge utile vers 3.00V (en réalité, une certaine charge est encore stockée, mais on peut pas la toucher sans risquer d'endommager la batterie dans une manière permanente) . La courbe de la tension vers la charge dans la batterie peut etre approximé avec un triangle, qui termine PRESQUE à 3.00V et démarre à 4.2V (je veut eviter de parler d'integrales :-)) . La moyenne équivalent est (4.2+3.0)/2=3.6V, alors le message est que si Hyundai nous donne 3.65V comme moyenne di triangle, probablement le zéro est un peux au dessus de 3.0V. C'est normale et est la fameuse "protection" que nous permette de passer en mode tortue quand on est en panne...mais si vous regardez le graphique n. 2 dans l'article precedent, dans cette region la tension chutes rapidement avec tres peux de charge extraite...c'est une utilisation a eviter, evidemment...et quand on decharge, figure 10, on voit que la tension chute tres rapidement si on demande de la courante electrique....on as environ 5% de la charge en dessous de 3V - mais notre display voiture va jamais la montrer, ni avec le SOC BMS ni DISPLAY....

 

Tout ça est facile à vérifier avec odb2, je n'ai pas encore essayé avec le mode de logging de torque pro . Enfaite, odb nous donne la tension de la batterie et la courante de charge /décharge de chaque cellule... Que nous permettra de calculer la résistance interne fonction de la température et toutes les paramètres du bms... 

Modifié avril 28, 2019 par Pzucchel

[chgros1]

Impressionnante analyse ! Bravo Pzucchel.

Selon tes analyses penses-tu  que hyundai/Kia joue plus la sécurité pour la durée de vie des batteries que d'autres constructeurs? 

[Pzucchel]

Addendum #2: donnés interessantes....j'ai fait un petit tour avec ma kia e-niro, et avec torque j'ai fait un log de la courante a la sortie de la batterie et de la tension (pour charge et recharge, les courantes positive sont en decharge) sur environ 15 minutes de trajet....

 

Le modele ou la batterie est un simple element resistif est confirmé: la resistance totale est 68 mOhm avec une temperatur exterieur d'environ 8 degrés....plusieurs conclusions: 

 

- La tension de 3.8V/cell corresponde bien aux donnés de l'article mentionné auparavant

- la resistance de chaque cellule est 2 mOhm (beaucoup plus bas que l'article...d'une ordre de grandeur...es ce que j'ai fait un erreur de calcul?)

 

Par contre, retournons au sujet: jusqu'a quelle percentage de charge je peut recharger a 7 kW? a 77 kW?

 

Malheuresement, les donnés ne sont pas quantitatifs: le perte de tension que j'obtiens si je fais l'hypothese que toutes coupure de courant se font a 4.2V ne me donnent pas des resultats voisins a la realité: 12 mV pour 7 kW, et 120 mW poir 77kW, ne justifient pas la coupure a 94% et 57%....c'est un facteur 5x ou 10x plus grand, probablement introduit pour des autres raisons de securité ou de preservation des batteries... 

 

 

 

 

[Xav72]

Merci pour les analyses!

Je lirai cela à tête reposée.

[iceman9213]

Hello,

Petite question très théorique du coup en voyant cette vidéo :

 

Il serait possible de changer le chargeur interne du Kona ou Niro par un chargeur interne de Zoé en 22 kwh ?

 

[Phil63]

Merci @Pzucchel pour toutes ces informations. C'est très instructif. Mais j'ai quelques questions pour toi.

 

La batterie du e-Niro est composée de 3 packs de 98 cellules ayant chacune une charge de 60 Ah, soit une charge totale de : 3 x 98 x 60 = 17 640 Ah.

 

La tension de la batterie peut varier entre 2.7 V et 4.2 V. A la tension nominale de 3,65 V, on obtient la capacité nominale de la batterie, soit : 17640 x 3,65 = 64386 Wh. C'est cette capacité de 64 kWh que Kia communique "à tort" comme étant la capacité maximale. Car la tension pouvant monter jusqu'à 4,2 V, la capacité maximale est en fait de : 17640 x 4,2 = 74088 Wh.

 

Mais la tension de la batterie ne pouvant descendre en dessous de 2,7 V sous peine d’endommager irrémédiablement les cellules, une grande partie de la capacité n'est pas utilisable, en l’occurrence : 17640 x 2,7 V = 47628 Wh. Dans les faits, le BMS semble empêcher la tension de descendre en dessous de 3 V pour protéger encore plus la batterie dans le temps, ce qui donne une capacité minimale de : 17640 x 3 = 52920 Wh.

 

Cela donne donc une capacité utile de seulement : 74088 - 52920 = 21168 Wh.

 

Et c'est là que je m'interroge. Comment le e-Niro peut il parcourir 455 km avec seulement 21,1 kWh de capacité utile ?

Cela donnerait une consommation moyenne de : 21168 / 455 = 46 Wh/km qui me parait bien faible et très en dessous de ce qui est généralement affichée. Le BMS nous ment-il lorsqu'il indique une conso moyenne de 141,5 Wh/km ? Ou est-ce qu'il fait une conversion en se servant de la capacité nominale comme pivot afin d'éviter qu'on se fasse des noeuds au cerveau ? Ce que je suis d'ailleurs en train de faire LOL.

 

Ou est-ce qu'il y a autre chose qui varie que la tension ? Et notamment la charge ? Ce qui augmenterait la capacité utile ?

 

 

 

[Sebcestbien]

Peut être simplement que le passage de 4,2V a 2,7V n’est pas linéaire ce qui laisse plus de puissance utile ?

[Invité]

Il y a 7 heures, iceman9213 a dit :

Hello,

Petite question très théorique du coup en voyant cette vidéo :

 

Il serait possible de changer le chargeur interne du Kona ou Niro par un chargeur interne de Zoé en 22 kwh ?

 

hyper compliqué, le chargeur caméléon de la zoé se sert des enroulements du moteur comme chargeur

les modifications qui serais nécéssaire serai bien trop périlleuses

 

[iceman9213]

il y a 4 minutes, gepeliste62 a dit :

hyper compliqué, le chargeur caméléon de la zoé se sert des enroulements du moteur comme chargeur

les modifications qui serais nécéssaire serai bien trop périlleuses

 

C'était ce que je voulais savoir : Si c'était simple (plug and play) ou un truc compliqué

[Pzucchel]

Salut à tous, comme je disait sk innovation donnes la charge totale que on peut stocker dans la cellule. C'est 60Ah (=1C). Quand la batterie est totalement vide, la tension doit être de 2.7/3V en pratique. Si la charge descends, cathode, électrolyte et anode vont se mélanger, détruire la polarisation des electrolytes et la batterie est morte. 

 

Si vous regardez le graphique en bas, mesuré sur nous cellules, vous voyez que avec 0.05C de charge maximale la tension monte toute suite à plus de 3v. Come Sebcestbien remarques, le rapport entre la charge stocké et la tension n'est pas linéaire. C'est presque linéaire entre 0.6C et 1C, et entre 0.2C et 0.6C mais avec des pentes différentes. 

 

N'est pas important : quand on connais la tension, on connais la charge de la cellule.

 

Techniquement et précisément, l'énergie stocké est la surface en dessous de la courbe tension-charge stockée, pour répondre à @Phil63. Alors l'énergie stockée est zéro à 2.7V, presque 0 à 3V, et 64kWh/98/3 à 4.2V...pour ce qui e rappellent du bac S, l'énergie stockée est l'intégrale de la courbe en dessous... 

 

 

[Pzucchel]

Le 28/04/2019 à 18:37, chgros1 a dit :

Impressionnante analyse ! Bravo Pzucchel.

Selon tes analyses penses-tu  que hyundai/Kia joue plus la sécurité pour la durée de vie des batteries que d'autres constructeurs? 

Merci, mais simplement je ne connais pas les détails du bms des autres constructeurs. Je découvre moi aussi que les algorithmes des BMS sont aussi stratégiques que les additifs des cellules... Parce que il vont changer les performances et la durée des nos véhicules ! 

Voir commentaire de UBS sur la technologie de Tesla... 

 

 

Entre nous, nous avons beaucoup d'expérience avec les bougies, les injecteurs, les boîte de vitesse... Mais nous sommes très naïves avec nos batteries, moitié du valeur de nos voitures d'aujourd'hui ! 

 

 

[Phil63]

@Pzucchel j'ai eu mon bac C avec mention bien mais c'était il y a quelques décennies et j'ai complètement oublié comment on calculait une intégrale ?

 

Par contre, la pente de la courbe en dessous de 0,1C à la décharge est indéniable, et meme si je ne me l'explique pas, j'en déduis que mes calculs de capacité avec les tensions max et min ne veulent rien dire et que seule compte la capacité calculée à la tension nominale de 3,65 V.

[Sebcestbien]

L’intégrale c’est « un bête calcul de surface » en résumé hein....

[Pzucchel]

Il y a 2 heures, Phil63 a dit :

@Pzucchel j'ai eu mon bac C avec mention bien mais c'était il y a quelques décennies et j'ai complètement oublié comment on calculait une intégrale ?

 

Par contre, la pente de la courbe en dessous de 0,1C à la décharge est indéniable, et meme si je ne me l'explique pas, j'en déduis que mes calculs de capacité avec les tensions max et min ne veulent rien dire et que seule compte la capacité calculée à la tension nominale de 3,65 V.

J'essaye de m'expliquer mieux et differement: l'énergie est le produit de la charge extraite multiplié par la tension des électrons que on estrait. 

Pour connaître l'énergie stocké dans la batterie, il faut partir d'une batterie chargée à 100% avec les cellules que contiennent 60Ah chacune, et décharger la batterie à zéro. Alors on extrait le première Ah d'électrons à 4.2x98=411VAh=411Wh parce 1W=1Vx1A. Vu que on a trois cellules en parallel, on a extrait 0.33Ah de chaque cellule. Maintenant les cellule n'ont plus 4.2V, mais 4.15V par exemple. Alors, le prochaine Ah que sorte de la batterie produise  4.15*98=406 Wh....que on somme à 411Wh=817 Wh.... Et la tension baisse encore... 

 

Et on continue jusqu'à vider le batteries. Quand on est au dernière Ah (180 Ah vu que on a trois cellules en parallel) si on a un voltage de 3Vx98 on extrait QUE 294 Wh d'énergie avec le dernier Ah d'électrons. Quand on fait la somme totale, on détermine une énergie totale extraite de la batterie de 64260 Wh, notre capacité totale (le calcul matematique s'appel intégrale, et n'est pas important ici). 

 

Maintenant, on se pose la question : si la batterie a une capacité de 180Ah, c'est laquelle la tension  equivalente d'une batterie "théorique" que produise la même énergie de 64260kWh? 64260/180=357V come donné dans le manuel de notre voiture, pour une tension de cellule "moyenne" de 357/98=3.64V...

 

Mais c'est que une sorte de moyenne, la tension réelle etait en réalité entre 4.2V à pleine charge et environ 3V quand etait vide... Mais l'énergie sortie est equivalente a 180Ah que ont une tension de 357V précis... 

 

Bonne nuit! 

 

Et pour être sincère :je n'ai même pas le bac ?

 

Modifié avril 29, 2019 par Pzucchel

[Phil63]

Oui, P = U.I je me rappelais quand meme cela de mes jeunes années  

Mais je pensais qu'il y avait une manière moins empirique de calculer la capacité d'une batterie qu'en la chargeant à 100% (ou du moins jusqu'à un voltage qui n'endommage pas ses cellules) puis en la déchargeant jusqu'à 0 (ou en l'occurrence jusqu'à 2,7 V) et en faisant la moyenne de l’énergie totale extraite d'obtenir la tension nominale pour une charge donnée...

[Pzucchel]

Le 30/04/2019 à 09:12, Phil63 a dit :

Oui, P = U.I je me rappelais quand meme cela de mes jeunes années  

Mais je pensais qu'il y avait une manière moins empirique de calculer la capacité d'une batterie qu'en la chargeant à 100% (ou du moins jusqu'à un voltage qui n'endommage pas ses cellules) puis en la déchargeant jusqu'à 0 (ou en l'occurrence jusqu'à 2,7 V) et en faisant la moyenne de l’énergie totale extraite d'obtenir la tension nominale pour une charge donnée...

Bien sur que la manière existe... C'est l'intégrale de la courbe en pièce jointe ! Il donne 3.63C...si vous voulez essayer une manière brillante de calculer l'intégrale, coupez avec des scisaux le papier en dessous de la courbe (en ajoutant la partie que va jusqu'a 0V et non simplement 2.75V), et apres vous le mettez sur une balance. Le poids par rapport au carré de côté 1C x 1V est 3.63x plus grand!!!

 

?

 

 

Modifié mai 1, 2019 par Pzucchel