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Réalisation batterie LifePo4

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Eric_89fr
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9 participants

descriptionRéalisation batterie LifePo4 EmptyRéalisation batterie LifePo4

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Remplacement batterie Pb-acide par Lifepo4 sur Magellan 540

Préambule
Le Magellan 540 avec l’option Truma D est équipé de 2 batteries cellule Banner pb-acide de 100 Ah situées sous la banquette arrière à côté du Truma D. Au-delà de ce dernier qui est assez énergivore avec une consommation de 10 A durant la phase de démarrage, (3-4 mn) puis 2 A ensuite, il y a aussi le frigo à compression (85 l) de 45 w qui tourne plus de la moitié du temps en moyenne (20 mn de fonctionnement et 30 à 20 mn de pause soit 45 Ah par 24 h.
Réalisation batterie LifePo4 Screen10

En ajoutant l’éclairage, la pompe et la recharge des différents appareils (smartphones, tablette, batteries du drone, …) et en tenant compte que les batteries pb-acide ne peuvent délivrer que 50 % de leurs capacités on arrive à un peu plus d’une journée d’autonomie si on ne roule pas. La production du panneau solaire (120 w) reste également marginale lorsque la météo n’est pas favorable et notamment en période hivernale ou par temps couvert.
Nous ne faisons pas d’aires ni camping et nous ne sommes donc jamais raccordé sur le réseau 230 v.
Nous avons parfois des périodes de 3-4 jours où nous roulons peu quand nous visitons une région et pour avoir de l’autonomie électrique, la seule solution est d’augmenter le réservoir pour compenser la non production.
Les batteries Lifepo4 sont une opportunité car elles offrent plusieurs avantages : gain de poids et de volume, nombre de cycles plus important et surtout 80% de capacité disponible sans effet mémoire mais l’inconvénient est le prix pratiqué par les revendeurs en France. En achetant directement les composants en Chine (y compris avec l’ajout de la TVA française pour les achats sur les plateformes chinoises depuis le 1er juillet 2021) et en la montant soi-même, (DIY) on peut relativiser cet inconvénient en accédant au lithium pour le prix d’une batterie Gel ou AGM en France.

Les composants
Caractéristiques des cellules
Type Lifepo4
Capacité 420 Ah
Tension nominale 3,2 v
Tension de charge 3,65 v
Tension de décharge 2,5 v
Durée de vie 4000 cycles
Dimensions 173 x 72 x 205 mm
Poids 5,2 kg
Réalisation batterie LifePo4 20210711
https://fr.aliexpress.com/item/1005002529653237.html?spm=a2g0s.8937460.0.0.796a2e0eOdXfoF

Caractéristiques de la boîte
Matériau ABS
Couleur Noire
Dimensions extérieures 345 x 190 x 245 mm
Dimensions intérieures 335 x 180 x 215 mm
Réalisation batterie LifePo4 Boite10
https://fr.aliexpress.com/item/1005002417051797.html?spm=a2g0s.8937460.0.0.796a2e0eOdXfoF

Caractéristique du BMS
Type LFP4 BMS
Tension de fonctionnement 10 - 14.6 v
Courant de fonctionnement 120 A
Dimensions 138 x 102 x 18 mm
Interface Module Bluetooth
Réalisation batterie LifePo4 Bms10
https://fr.aliexpress.com/item/1005001453894445.html?spm=a2g0s.8937460.0.0.456d2e0e1Wepm1

Divers
1 application Android ou IOS pour la gestion du BMS et de la batterie
Vis, 3 barrettes cuivre étamé, câble souple de 25 mm², cosses
1 coulomètre si BMS sans option Bluetooth pour la gestion de la batterie

ATTENTION DANGER - Portez des lunettes de protection
Les éléments Lifepo4 ne supporteraient pas un court-circuit direct à leurs bornes et il y a lieu de prendre d’infinies précautions lors de leur manipulation ou lors de manipulation d’outils métalliques au-dessus.
Couvrir les bornes d’un isolant adhésif lors des manipulations, utiliser des outils isolants ou recouverts d’un isolant adhésif et lors des raccordements ne laisser qu’un seul potentiel apparent à la fois en masquant les autres sous un film plastique.


Vérification des cellules
Lors de la réception, il y a lieu de vérifier l’état des cellules afin qu’elles ne présentent pas de défaut physique, (Choc, gonflement, …etc.) mesurer le poids et également la tension électrique de chaque élément afin qu’ils présentent des valeurs similaires ou proches.
Réalisation batterie LifePo4 20210712

Mesures à T0 1 2 3 4
Poids 5 205 g 5 195 g 5 205 g 5 210 g
Tension 3,312 v 3,265 v 3,295 v 3,315 v

Equilibrage des cellules
Il faudra procéder à un premier équilibrage en montant les cellules en parallèle (les maintenir en pression entre deux plaques ou dans leur contenant définitif pour éviter leur éventuel gonflement lors de la charge) et en appliquant 10 A sous une tension limitée à 3,65 v à l’aide d’une alimentation stabilisée jusqu’à ce que le courant soit nul. Cela peut prendre plusieurs heures voire jours en fonction de la capacité totale de l’ensemble. On aura alors la certitude que l’ensemble des cellules sont chargées à la même capacité mais attention à ne pas dépasser la limite de 3,65 v. (Valeur à vérifier dans les caractéristiques des cellules)
Réalisation batterie LifePo4 20210810

Montage des cellules
J’ai fait l’acquisition d’une boîte de très bonne facture, avec des dimensions convenant parfaitement aux éléments Lifepo4 et une tolérance de 5 mm sur la largeur que j’ai compensé par un film de mousse d’emballage en compression sur 3 faces et une armature en bois en forme de H de 45 mm d’épaisseur qui vient caler les éléments dans la longueur.
Réalisation batterie LifePo4 20210713

La partie haute de cette armature est munie de glissières dans lesquelles prend place le BMS.
Réalisation batterie LifePo4 20210714

Les éléments Lifepo4 sont raccordés en série à l’aide des barrettes en cuivre étamé livrées avec mais j’ai remplacé les vis fournies par des vis inox M4 avec une tête plus large et légèrement plus longue afin de pouvoir ajouter une rondelle éventail également en inox. C’est vraiment la partie la plus délicate car il faut faire attention à ne pas détruire les taraudages effectués dans les bornes en alu en serrant trop fort et l’ajout de rondelles éventail permet d’être efficace avec un serrage modéré. En cas de problème, il faudra percer et retarauder à 6 mm mais sans aller plus profond que le trou existant ; à voir si les éléments avec tige filetée en guise de borne ne sont pas plus fiables car on n’agit pas en rotation directement dans l’alu.
Réalisation batterie LifePo4 20210811

Le raccordement du BMS se fait sur la sortie négative de la batterie avec le ou les câbles de puissance ainsi que les fils de mesure sur chaque élément en prenant soin de bien respecter l’ordre mentionné sur la documentation. (Effectuer le raccordement sur la batterie et vérifier la tension croissante du Moins vers le Plus sur le connecteur avant raccordement)
Raccorder également le connecteur du module Bluetooth, fixer celui-ci sous le couvercle de la boîte et placer également la sonde de température au-dessus et au contact des éléments à l’ai de ruban adhésif.
Réalisation batterie LifePo4 20210715

La liaison positive ira directement de la borne positive du dernier élément Lifepo4 à la borne positive de la boîte et pour ces raccordements, j’ai également fait l’acquisition de vis M8 Inox à tête large avec rondelles plates et rondelles éventail et d’un morceau de câble de 25 mm² en adéquation avec mon courant de 120 A max.
Pour l’ensemble des raccordements par câbles, j’ai utilisé des cosses à sertir de 10 mm² pour les 2 x 3 liaisons du BMS et 25 mm² pour la liaison positive avec un sertissage effectué avec une pince spécifique qui effectue un rétreint sur 6 faces. (Attention aux serrages dans l’étau ou à la pince multiprise comme j’ai pu le voir sur l’installation de mon panneau solaire effectuée par mon concessionnaire qui ne tiennent pas car on ovalise le fût de la cosse et l’âme du câble s’étale à l’intérieur)
Pour les cosses de mesure des tensions du BMS, j’ai utilisé des cosses de 2,5 mm² mais j’ai effectué une soudure à l’étain après le sertissage pour garantir la connexion.
Réalisation batterie LifePo4 20210812

Réalisation batterie LifePo4 Raccor11

Caractéristique du coulomètre optionnel
Type Shunt + afficheur
Tension de fonctionnement 8 - 80 v
Courant de fonctionnement 50 – 100 ou 300 A
Réalisation batterie LifePo4 Shunt_10
https://fr.aliexpress.com/item/4000604909101.html?spm=a2g0s.8937460.0.0.456d2e0e1Wepm1

Le shunt doit se placer directement sur la sortie négative de la batterie de manière à voir passer l’ensemble des courants entrants et sortants. Il faut ensuite paramétrer la capacité totale de la batterie ainsi que son point 0 et son point 100%.
Réalisation batterie LifePo4 Raccor12

Paramétrage du BMS
Pour effectuer le paramétrage et la gestion du BMS, il faut utiliser une application sur smartphone et se connecter à la batterie via le Bluetooth. Le constructeur préconisait d’utiliser l’application « Xiaoxang » mais j’ai trouvé que l’application « CarploungeBMS » mieux noté sur le Play Store fait mieux avec la même interface et donne surtout la possibilité de modifier les paramètres.

Présentation de l’application
Lorsqu’on lance l’application on tombe sur la page de connexion qui montre le (ou les BMS) à proximité et à portée de Bluetooth. On choisit le BMS désiré et après identification, on arrive sur la vue principale qui regroupe un certain nombre d’informations.
Réalisation batterie LifePo4 Menu_c10

Réalisation batterie LifePo4 Vues1_10

Réalisation batterie LifePo4 Vues2_10

Réalisation batterie LifePo4 Vues3_10

Paramétrage du BMS
Les paramètres ci-après sont ceux que j’ai appliqué pour mon utilisation et je rappelle que je n’ai aucun besoin de tirer des courants forts pour un convertisseur et que, n’ayant pas modifié le câblage de mon installation, j’ai aussi limité les courants de charge aux mêmes valeurs que ce que j’avais avant avec mes batteries Pb-acide.
Base
Nombre de cellule 4
Capacité nominal 420.0 Ah
Résistance interne 0.1 m
Protection
Surtension 3.65 v
Surtension relâchement 3.5 v
Surtension délai de relâchement 2.0 s
Sous-tension 2.75 v
Sous-tension relâchement 2.8 v
Sous-tension délai de relâchement 2.0 s
Surtension batterie 14.6 v
Surtension batterie relâchement 14.0 v
Surtension batterie délai de relâchement 2.0 s
Sous-tension batterie 11.0 v
Sous-tension batterie relâchement 11.2 v
Sous-tension batterie délai de relâchement 2.0 s
Température maximum de charge 60° C
Température maximum de charge relâchement 55° C
Température maximum de charge délai de relâchement 2.0 s
Température minimum de charge -10° C
Température minimum de charge relâchement 0.0° C
Température minimum de charge délai de relâchement 2.0 s
Température maximum de décharge 60° C
Température maximum de décharge relâchement 55° C
Température maximum de décharge délai de relâchement 2.0 s
Température minimum de décharge -10° C
Température minimum de décharge relâchement 0.0° C
Température minimum de décharge délai de relâchement 2.0 s
Courant de charge maximum 25.0 A
Courant de charge maximum délai 30.0 s
Courant de charge maximum délai de relâchement 10.0 s
Courant de décharge maximum -50.0 A
Courant de décharge maximum délai 30.0 s
Courant de décharge maximum délai de relâchement 10.0 s
Balance
Seuil de tension d’activation de la balance 3.2 v
Précision de la balance 0.03 v


Remplacement des batteries

J’ai commencé par déconnecter l’alimentation réseau 230 v ainsi qu’isoler le panneau solaire après l’avoir couvert et ouvert le coupe-batterie 12 v cellule avant de déconnecter les batteries cellules.
Après dépose des 2 gaines de ventilation qui passaient au-dessus des batteries, j’ai pu les retirer ainsi que les bacs en acier posés sur cales qui les contenaient en retirant également les 2 tubes d’évent qui descendaient à travers le plancher.
J’ai réutilisé 2 tasseaux pour fixer 2 sangles sur le côté couloir, en lieu et place de la batterie existante.
Réalisation batterie LifePo4 Tassea10

J’ai pu ainsi poser la nouvelle batterie, avec ses 2 bornes accessibles vers l’avant, la sangler et visser une cale en bois en plus dans l’angle pour la maintenir en place.
J’ai ensuite positionné le shunt du coulomètre dans une boîte plexo juste à côté de la borne négative où il est raccordé.
De la borne positive, part un fil vers le coupe-batterie et un fil vers le régulateur de panneau solaire ; coupe batterie que j’ai repositionné au fond, juste au-dessus de la batterie.
Réalisation batterie LifePo4 Nouvel10

La suppression de la deuxième batterie laisse également un accès plus facile au Frost Control qui était auparavant derrière celle-ci.
La place ainsi libérée pourra recevoir, le jour venu, un convertisseur qui sera raccordé au plus près de la batterie.
Réalisation batterie LifePo4 Acces_10

Mise en service et tests
Après vérification des raccordements, déverrouillage du BMS par appui sur le cadenas central de l’application pour l’ouvrir et fermeture du coupe-batterie, remise en fonction des consommateurs sur le panneau de contrôle et vérification du courant sur le coulomètre externe en comparaison avec l’application du BMS.
Réalisation batterie LifePo4 Screen11

Remise sous tension du chargeur par le réseau 230 v et vérification du courant de charge de l’ordre de 17 A déduction faite des consommateurs en service.
Réalisation batterie LifePo4 Screen12

Mise hors tension du chargeur 230 v et démarrage du moteur pour vérifier la charge de la batterie par l’alternateur, toujours déduction faite des consommateurs.
Ne pas démarrer le moteur avec le chargeur sous tension car le relais du coupleur risque de ne pas apprécier le courant d’appel du démarreur.
Réalisation batterie LifePo4 Screen13

J’ai ensuite fait quelques essais de décharges pendant plusieurs jours et remis ensuite le chargeur 230 v pour remonter une décharge d’environ 100 Ah en surveillant l’équilibrage des cellules qui reste toujours dans les valeurs préréglées.
Réalisation batterie LifePo4 Screen14

Analyse du fonctionnement
Je suis ensuite parti en itinérance avec le fourgon sur plusieurs semaines sans jamais se raccorder au réseau et effectué l’analyse du fonctionnement (charge-décharge) de la batterie à partir des graphiques.

Réalisation batterie LifePo4 Screen15
Sur ce graphique, en vert, on peut voir les pics réguliers du courant occasionnés par le fonctionnement du réfrigérateur à compression durant la nuit mais également les 2 pics important du démarrage du Truma D en soirée et ceux moins régulier du frigo qu’on ouvre plus souvent soir et matin.
On peut également remarquer une très légère production solaire en matinée mais qui reste marginale.
On voit aussi la décroissance régulière de la capacité de la batterie en orange avec une petite remontée due au solaire et la tension en bleu qui reste stable.

Réalisation batterie LifePo4 Screen16
Sur ce graphique qui est la suite du précédent, on voit le courant de 2,21 A produit par le solaire mais surtout la production apportée par l’alternateur en roulant avec une pause de 20 mn pour un ravitaillement en eau et vidange.
Le courant monte à 25 A et décroit ensuite jusqu’à la récupération de la capacité nominale de la batterie.

Conclusion
Pour l’utilisation attendue, la Lifepo4 répond parfaitement à ma demande de pouvoir avoir plusieurs jours d’autonomie et sans ajouter des boosters ou autres appareils DC/DC, il est possible de l’utiliser en simple échange standard. L’utilisation de paramètres réduits ne peuvent que contribuer à augmenter sa durée de vie, le compteur de cycle venant d’afficher 1 après deux semaines d’utilisation.
Le coût de revient en comptant les éléments ci-dessus mais également la pince à sertir, les cosses ainsi que le coulomètre externe avoisine les 600 €. (Achat fait en mai 2021 sur Ali)


Quelques infos utiles







@ +

Stéph.

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Merci Stéph pour ce magnifique compte rendu, très détaillé et explicite. Du travail de PRO, il devrait inspirer ceux qui hésitent à franchir le pas. Réalisation batterie LifePo4 191951282

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Bonjour
Merci pour ce tuto super détaillé
JPaul

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Bravo !

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Super tuto!

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Ce tuto est super ! j'aime !
Beau travail Réalisation batterie LifePo4 191951282

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Exactement ce que j'adore sur ce forum. Du coup, ça me tente ! Ma batterie gel semble donner quelques signes de moindre efficacité.

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Pour info : 636 € pour le pack de 4 batteries.
https://fr.aliexpress.com/item/1005002764945762.html?spm=a2g0o.productlist.0.0.60df35d6eSSbJE&algo_pvid=2f1224ce-e2dd-46b5-b2ba-d7008692f1ec&algo_exp_id=2f1224ce-e2dd-46b5-b2ba-d7008692f1ec-0&pdp_ext_f=%7B%22sku_id%22%3A%2212000022077616346%22%7D

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Réalisation batterie LifePo4 191951282 Bravo de ce TUTO et des explications
des sujets très intéressante comme j'aime

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Superbe tuto, j'ai tout pareils, mais je ne sais pas si j'oserais, l'électrique n'est pas mon fort.... je bidouille un peu mais bon...
Réalisation batterie LifePo4 1148888457 Réalisation batterie LifePo4 1148888457

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@Steph59270 a écrit:

@ +
Stéph.


Merci Steph génial ton sujet. Respect.
Je vais m’en inspirer pour mon prochain projet. Et j’aurai immanquablement des questions. 😇

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Houps... Avant de se lancer, il faut trouver une alimentation stabilisée à se faire prêter. Sinon, il faut envisager un achat (80 / 100 €). Crying or Very sad

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@Philou 47 a écrit:


Bonjour,

Elles ont quand même pris un peu plus de 100 € depuis ma commande fin mai et il faut s'assurer que la TVA, apparue sur Ali début juillet et bien comprise dans le prix.

Attention aussi avec la livraison, je ne connais pas le cheminement mais quand j'ai posé la question au vendeur de ne pas avoir de tracking de mon colis, il m'a répondu qu'il était déjà en Europe et dédouané et j'ai fini par trouver mon colis devant ma porte sans aucune notification.

Concernant mon tuto, j'ai juste omis de dire qu'il faut passer le chargeur NE196RA sur gel ainsi que le MPPT Victron sur Lifepo4 pour inhiber la charge par égalisation qui risque d'être néfaste à la batterie avec une tension trop élevée.

Je viens de passer une dizaine de jours quasiment sans rouler et la batterie n'a pas encore descendue à 50%, signe qu'elle en a quand même dans le ventre. Il faudra peut-être que j'ajuste le niveau du courant max à 28 A car j'ai eu plusieurs alertes de dépassement des 25 A avec un courant à 26 ou 27 A. Cela devrait rester compatible avec le câblage car ponctuel.

@ +

Stéph.

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@Steph59270
Je viens de passer une dizaine de jours quasiment sans rouler et la batterie n'a pas encore descendue à 50%, signe qu'elle en a quand même dans le ventre. Il faudra peut-être que j'ajuste le niveau du courant max à 28 A car j'ai eu plusieurs alertes de dépassement des 25 A avec un courant à 26 ou 27 A. Cela devrait rester compatible avec le câblage car ponctuel.


Salut Steph

Merci pour les compléments d'infos.
Sur ces 10 jours, outre la consommation classique : éclairage, pompe, chargement PC et smartphone, tu as également le réfrigérateur à compression et la production d'eau chaude par le Truma D me semble-t-il... Je suppose que tu n'as pas enclenché le chauffage ?
Les PS, suivant la météo, on dut apporter un peu d'énergie aussi ?
Ces batteries surclassent toutes les autres technologies manifestement.  Réalisation batterie LifePo4 191951282

@+
Philippe
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