Questions charge-décharge pile via Arduino

Bonjour,

Je suis un étudiant désirant réaliser un projet via Arduino dans un objectif pédagogique. J’aimerais beaucoup avoir votre avis sur mon idée, et si possible quelques pistes. Mon projet consiste à étudier l’usure des batteries rechargeables (accumulateurs) à travers des cycles répétés de charge et de décharge. Pour cela, je prévois de créer un circuit électronique automatisé via un Arduino, capable de gérer la charge, la décharge et la mesure de capacité d’une batterie rechargeable (Li-Ion ou autre)
Après de nombreuses recherches en ligne, je n’ai trouvé que des tutoriels et des forums traitant des mesures de capacités de piles via une décharge de celles-ci. Cependant, je souhaite automatiser les deux processus (charge et décharge) afin de pouvoir réaliser de nombreux cycles — depuis une batterie neuve jusqu’à son épuisement complet (malgré les contraintes de temps qui m’obligent à commencer dès que possible).

En ce qui concerne mes ambitions, j’aimerais charger différents types de batteries (lithium-ion, Ni-Cd, etc.) afin de comparer leur usure. Je ne suis pas sûr qu’il soit possible de gérer plusieurs modules de charge avec un seul Arduino, auquel cas je me contenterai pour le moment d'un seul. J’aimerais aussi contrôler les différents "types" de charge — en comparant des cycles complets/profond de charge(5–100 %) à des cycles partiels (15–90 %) (peut être en interrompant éventuellement la charge du module de charge avant 100 % pour varier le niveau de charge maximal?).
Pour y parvenir, je pensais utiliser un Arduino Nano (j’espère que ce petit modèle suffira), deux modules de charge différents (par exemple, le TP4056 pour les batteries lithium-ion et le CN3085 pour les Ni-Cd/NiMH), pourquoi pas un écran pour afficher les données en temps réel, des résistances et des modules de mesure (tension, courant, température avec le LM35). Mon objectif est de construire quelque chose de similaire au montage présenté dans cette vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=Eg3p1XFAcG8&ab_channel=learnelectronics

J’ai vu que des relais ou MOSFETs pourraient être aussi nécessaires pour basculer entre les modes charge et décharge. Comme les modules de charge cités ci-dessus ne gèrent pas la décharge, je prévois de programmer l’Arduino pour qu’il commence la charge, puis, une fois la charge terminée, que la pille se décharge dans un résistance. Je compte également enregistrer les données mesurées (tension, courant, capacité calculée, température, etc.) sur un ordinateur ou un autre support, bien que je n’aie pas encore déterminé quels paramètres seraient les plus pertinents d'enregistrer.

Peut-être que des composants supplémentaires (dissipateurs thermiques, Amplificateurs Opérationnels, condensateurs, etc.) seraient nécessaires. Je vois joins un 2nd projet qui m'a inspiré qui ne réalise pas la charge mais dont tout le reste ressemble à ce que j'aimerais faire: 11 Etapes Pour Tester La Capacité d'Une Batterie avec l'Arduino - Testeur de pile • Comparatif • Test • Avis sur le meilleur testeur de pile
Je ne souhaite pas construire un système trop complexe, mais plutôt un dispositif suffisamment robuste pour fournir des mesures fiables et exploitables.

Je dois également mentionner que j’ai peu de connaissances en électronique ou en Arduino (je n’ai travaillé qu’avec Python jusqu’à présent), mais j’espère que mon projet n’est pas trop technique et que je pourrai le mener à bien avec un peu d’aide extérieure.
Serait-il donc possible d’avoir votre avis sur la faisabilité et les contraintes d’un tel projet, si possible en MP si les réponses deviennent un peu longue pour ne pas encombrer l'espace discussion.
Je serais également très reconnaissant pour tout conseil que vous pourriez me donner afin de bien démarrer avant d’investir dans l’achat de nombreux composants.

Merci d’avance pour le temps que vous consacrerez à me répondre et pour votre réponse.
Cordialement,
Zebananos

C'est faisable avec des "mais" et quelques "hypothèses".

Un petit arduino peut très bien suffire à gérer des cycles de charges et décharges de plusieurs modules. Ce n'est pas très coûteux en temps d'activer un mosfet ou de lire une tension ou effectuer une affichage. Mesurer la température sera aussi intéressant pour des corrélations futures dans votre recherche. Sauver le tout sur une carte SD au fur et à mesure est à mon avis aussi un besoin incontournable au vu de la durée de fonctionnement de l'expérience.

la discussion a lieu ici, pour le bénéfice de tous, c'est pour cela que les bénévoles donnent leur temps. L'objectif c'est que ça ne serve pas qu'à une seule personne mais aussi à d'autres qui pourraient se poser la même question dans le futur.


Il existe plisseurs types

➜ Les batteries lithium-ion ont une densité énergétique élevée mais supportent mal les cycles profonds et les températures extrêmes. Une charge rapide ou une décharge trop forte réduit leur durée de vie. Elles fonctionnent mieux avec des cycles partiels (20-80 %).

➜ Les batteries Ni-Cd et Ni-MH tolèrent mieux les décharges complètes mais ont une densité énergétique plus faible. Elles sont aussi plus sensibles à l’effet mémoire si elles ne sont pas complètement déchargées avant recharge.

➜ Les batteries plomb-acide supportent bien les courants élevés mais s’usent vite si elles restent trop longtemps en décharge profonde. Elles sont aussi plus sensibles à la température.

Pour les "mais"/hypothèses:

Comme dit précédemment, l’usure des batteries dépend de plusieurs facteurs. La profondeur de décharge influence directement la durée de vie. Une batterie lithium-ion tiendra plus longtemps avec des cycles entre 20 % et 80 % qu’avec des décharges complètes (0-100 %). Une décharge profonde use plus rapidement les électrodes.

Le courant de charge et de décharge joue aussi. Une décharge rapide chauffe la batterie et accélère la dégradation chimique. Une charge trop rapide peut provoquer la formation de dendrites et réduire la durée de vie.

La température est un paramètre critique. Une batterie lithium-ion fonctionne idéalement entre 20 et 25 °C. En dessous, les réactions chimiques ralentissent et la capacité chute. Au-dessus, l’électrolyte se dégrade plus vite.

La fabrication joue aussi : si les cellules d’un pack multi-cellule sont bien équilibrées et chargées correctement, elles peuvent avoir une durée de vie similaire à une cellule unique. Mais si une cellule se déséquilibre (variation de tension entre les cellules), elle va s’user plus vite et limiter la durée de vie du pack entier.

Un pack multi-cellule est aussi plus sensible aux courants élevés, aux charges rapides et aux températures extrêmes, car une seule cellule dégradée va affecter l’ensemble. En revanche, une bonne gestion de charge (BMS, équilibrage) permet d’optimiser la durée de vie


Ensuite il y a la durée de votre experience : une batterie LiPo standard a une durée de vie moyenne de 300 à 500 cycles si elle est utilisée dans des conditions optimales avec un cycle qui correspond à une charge complète suivie d’une décharge complète (0-100 %).

En pratique, des cycles partiels prolongent la durée de vie : si elle est maintenue entre 20 et 80 % au lieu de 0-100 %, elle peut dépasser 700-1000 cycles mais une charge rapide (ex. >1C) ou une température élevée (>40°C) réduit drastiquement la durée de vie. Donc il faudra décider à quelle vitesse vous chargez et déchargez.

Donc le temps de test dépend de la capacité de la batterie et de la profondeur de décharge. Pour une batterie LiPo de 2200 mAh, un cycle complet de décharge à 1C prendra environ 1 heure. Si vous choisissez un courant de décharge plus faible, comme 0.5C, cela prendra environ 2 heures. Si vous testez des cycles partiels (20-80 %), chaque cycle prendra environ 30 minutes à 1 heure

➜ il faudra compter entre 1000 et 2000 heures de test par batterie, sans doute deux à trois moins donc.


Et pour finir, pour un même type de batterie, la fabrication, la qualité des matériaux le stockage (Une LiPo stockée longtemps à pleine charge (>4.2V par cellule) perd aussi en capacité plus vite) et l’usage réel créent des différences. Deux batteries qui semblent identiques peuvent avoir une durée de vie différente donc extrapoler à l'ensemble des batteries LiPo ou lithium-ion un test sur une ou deux batteries ne serait pas très scientifique.

➜ Il faudra faire un certain nombre de tests en parallèle avec des batteries "similaires" pour en tirer des enseignements. Prévoyez donc de fabriquer plusieurs bancs de test.

PS: bien sûr une coupure de courant en cours d'experience serait dommageable, donc il faudrait prévoir d'être sur onduleur pour la durée de l'experience.

Bonjour,

Un peu dans le même esprit, voici un lien sur une vidéo qui présente un test prix/capacité.

EDIT: Info à 22:11 de la perte de capacité en fonction du nombre de cycles.
A+

Bonjour @zebananos

Un 'détail' : le circuit intégré CN3085 , conçu pour les NiMh (Data Sheet) ne convient pas pour la charge de Ni-Cd

Pour détecter une fin de charge il utilise le 'delta V' des NI-Mh, une baisse de tension constatée en fin de charge (simultanément à une accélération de l'élévation de température)

Cette baisse de tension n'est pas aussi évidente pour les éléments NI-Cd, pas assez nette pour être détectée à tous les coups par un CN3085 qui s'attend à une baisse de tension 'franche' , typique d'un Mi-Mh (en bon état)
Elle a aussi le défaut de s'estomper pour les Ni-Mh vieillissants d'où la nécessité d'avoir en sécurité (ceinture et bretelles) :
-un suivi de la température de l'élément en charge
-un timer
pour ne pas se laisser piéger par une non-détection de la condition de fin de charge.

La détection de fin de charge ds Li-On, LI-Po et LIFePo4 est plus simple : elle se fait en détectant le franchissement à la baisse d'un seuil de courant injecté. Les circuits intégrés TP4056 et divers circuits intégrés CNxxxx s'en chargent

Dans le temps j'ai utilisé les circuits intégrés [MAX712 et MAX713] (https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/MAX712-MAX713.pdf) avec des schémas et circuits imprimés proposés par la revue Elektor , deux circuits intégrés spécialisés l'un Ni-Cd l'autre Ni-Mh

Ils semblent être toujours fabriqués y compris en boitier DIP (OK pour breadboard) mais je n'en vois pas sous forme de modules prêts à l'emploi

Su tu envisages de décharger profondément les accus , vérifies que le circuit intégré choisi pour la charge gère la pré-charge (conditionnement) des accus très déchargés.

Il y a aussi l'aspect sécurité, non ? Charger et décharger des batteries continuelement pendant une longue période... Il y aura des longues durées de temps où cela se passera sans surveillance... Et avec certains types de batteries comme les lipos, il y a de vrais risques d'incendie/explosion.

Bonjour,
Merci à tous pour vos réponses, je vous en suis très reconnaissant ! Au vu des nombreux « mais » que vous évoquiez et auxquels je n’avais pas pensé, je vais devoir revoir mes attentes de ce que je pourrais réellement faire haha.

Super ta vidéo, jelopo, elle me permettra en effet de faire des choix entre les nombreux modèles du marché, même si les nombreux paramètres que je dois déjà prendre en compte ne vont malheureusement pas me permettre de trop m’attarder sur les piles proposées par les différentes marques, mais cela pourrait être une option intéressante s'il me reste du temps après mes expériences :).

Mon enseignant m’avait averti que la durée de l’expérience pourrait être importante, mais je n’avais pas réalisé qu’il faudrait quelques mois pour une seule pile… Cela me semble donc complexe à réaliser, surtout que même durant les grandes vacances, je ne pourrais rester plusieurs mois à côté de mon montage. Et comme le souligne Axelmaux, si j’arrive à mettre cela en place avec un onduleur pour éviter tout problème électrique, le montage serait tout de même laissé sans surveillance, ce qui peut potentiellement poser des problèmes de sécurité… Après, si les courants de charges et de décharges max sont respectés, cela ne devrait pas s'emballer?

Je crois comprendre que pour gérer au mieux le temps, j’ai tout intérêt à étudier des piles de faibles capacités (de préférence AAA donc environ 800 mAh), et tout d’abord étudier peut-être des cycles courts 80/20 % plutôt que des longs ?

Il me faudrait donc, pour ne pas perdre 2 mois sur la mauvaise pile d'un paquet, réaliser plusieurs fois le montage complet (Arduino, pile, composants) avec les mêmes piles d'un paquet? Et cela multiplié par 2/3 selon le nombre de technologies de piles que je désire étudier ?

Merci Al1fch pour ces précisions quant au chargeur CN3085, je devrais donc revoir les accumulateurs que je choisirai. Cela me semble plus simple de m’attarder seulement à l’étude d’une pile lithium qui a l’air d’être plus simple à charger/décharger, surtout pour la détection de fin de décharge comme tu le signales, mais cela reste dommage puisque cela ne permet aucune comparaison.
Et parmi les différentes technologies citées par J-M-L (lithium-ion (LiPo ou LiOn, LiFePo4), Ni-Cd/Ni-MH ou plomb-acide), laquelle/lesquelles seraient, selon vous, plus adaptées et intéressantes d’inclure dans mon expérience ?

Et si nous passons tous ces points assez contraignants, pourriez-vous m’aiguiller sur un potentiel montage réalisant ceci, s'il vous plaît, en termes de composants nécessaires et comment je pourrais assembler tout cela, ne m'y connaissant pas du tout en électronique ?

J’ai réalisé une "préliste" de matériel potentiel (pour une charge d’une pile Li-ion) :

Microcontrôleur : Arduino Nano pour contrôler le tout et exploiter/stocker ensuite les mesures.

Module de charge : TP4056 (adapté pour les lithium-ion, et à l’air de gérer la précharge comme le signalait...) accompagné d’une pile (AAA de faible capacité de préférence) → à voir si je m’attarde sur d’autres « types » de piles (ampérage différent, technologie différente, marque différente…). Cependant, ce module de charge a une décharge contrôlée, ce qui m’empêcherait de décharger ma pile autant que je le souhaite...

Mesures :

    Capteur de courant tels que le INA219 ou le ACS712 
    Un capteur d’intensité est il nécessaire ou est ce possible de déterminer l'intensité facilement par une loi d’Ohm ?

    Capteur de température (LM35 ou DHT11)

Résistances de décharge/de puissance : pour décharger la batterie à un courant contrôlé.

Communication :

    1 ou plusieurs MOSFETs/relais pour contrôler le passage entre les modes de charge et de décharge.

    1 module microSD (SDSPI) pour enregistrer les données + une carte microSD.

    1 écran OLED type SSD1306 pour afficher en temps réel les mesures.

Divers :

    Plaque de prototypage et fils de connexion pour un test avant soudure définitive.

    Dissipateurs thermiques ?

Et pensez-vous qu’une alimentation externe en plus de celle USB de l’Arduino serait nécessaire pour faire fonctionner tout cela ? Et laisser l'Arduino avec ce montage et un ordinateur branché pendant de longues semaines toute la journée ne consommerait pas de manière excessive ?

Je m'excuse pour ces nombreuses questions à la suite, mais n'ayant pas beaucoup de temps, je préfère condenser en un message pour plus d'efficacité ;).
Je vous remercie d'avance pour vos réponses.

Bonjour, je n'ai pas encore trouvé de solution à mon problème et n'ai pas reçu de nouvelle réponse. Auriez-vous des pistes ou suggestions supplémentaires ?
Merci d'avance.

Je n’ai jamais eu à réaliser un truc équivalent donc difficile de donner plus de conseils… il faut tester plusieurs pistes en parallèle sans doute…

Bonjour,

Après de nombreuses recherches pour concevoir mon système automatisé de charge/décharge, j’ai commencé à réfléchir aux paramètres expérimentaux que je souhaite faire varier, ainsi qu’à la manière d’exploiter les mesures.
Parallèlement, j’ai réalisé une première ébauche de montage pour des piles NiMH (technologie choisie pour sa souplesse de test) sur Fritzing, car je dois lancer les expériences au plus tôt — le temps étant compté.

N’ayant que peu de connaissances en électronique, je me suis appuyé sur l’aide d’une IA (ChatGPT) pour concevoir le circuit, mais certaines de ses explications se sont révélées contradictoires. J’aimerais donc recueillir vos avis afin d’avoir une validation du montage avant toute commande de matériel. Je vous joins donc une photo de l'ébauche réalisée, incomplète avec des câbles encore non reliés et d'autres sûrement mal placés.

J’ai opté pour une Arduino Uno (plutôt qu’un Nano, pour un câblage plus clair).

Mesures :

  • Un INA219 pour la mesure de tension et courant, via I²C.
    -Deux capteurs LM35 (choisis plutôt que des thermistances) : un collé à la pile pour mesurer la température de la cellule et interrompre la charge si surchauffe, et un autre pour mesurer la température ambiante.

Charge :

-Un LM317 (avec dissipateur thermique, car j'ai cru comprendre qu'il chauffait bien) pour délivrer une tension stable.
-Trois résistances commutables via un interrupteur DIP, pour faire varier le courant de charge (ex. 0,2C / 0,5C / 1C).

  • La charge est contrôlée par un MOSFET N-channel (IRLZ44N)
    Il m’a également indiqué de placer deux résistances supplémentaires connectées à la masse au niveau de la gate du MOSFET (pull-down et série), mais je ne suis pas certain de leur utilité.

Décharge :

-Circuit très similaire à la charge, avec un second MOSFET IRLZ44N, un autre interrupteur DIP à 3 résistances sélectionnables manuellement pour faire varier le courant de décharge.

Interface :

-Un écran OLED I2C pour l’affichage des mesures en temps réel.
-Un module carte microSD SPI pour l’enregistrement des données.

Alimentation :

J’ai compris que le LM317 devait être alimenté en 7–12 V pour fonctionner correctement, car les 5 V de l’Arduino sont insuffisants. Que me recommandez-vous comme alimentation externe ?
Et puis-je brancher l’Arduino directement sur une prise secteur via un adaptateur 5 V ou 9 V ?

Je m’excuse pour la qualité visuelle perfectible de mon schéma Fritzing et mes branchements encore hésitants — c’est la toute première fois que je manipule ces composants.

Je serais très reconnaissant si vous pouviez me donner votre avis sur ce montage, les erreurs éventuelles, ou les améliorations possibles.
Un grand merci par avance pour votre aide !

Bonjour @zebananos

Dessin fouiilis Fritzing inutile, du moins pour moi. je le zappe comme je le fais très souvent avec les dessins de câblage Fritzing faute de pouvoir y trouver facilement ce que j'attends d'un schéma.

Peux tu dessiner (éventuellement à main levée) une vue de détail claire des 2 sous-ensembles de charge et de décharge à courant constant d'un élément Ni-Mh formés chacun , si je suis ton texte, par :
un LM317, les 3 résistances sélectionnées par un interrupteur DIP
un MOSFET N IRLZ44N

plus un module avec le circuit intégré INA219, commun aux deux modules?

le montage est-il réservé à la charge d'un unique élément NI-Mh ou éventuellement plusieurs en série ?

Bonsoir,

Je ne vais pas porter de jugement sur ton travail, ton avant dernier message a 24 jours, et aprés avoir beaucoup refléchis au sujet, aujourd'hui tu écris

Perso, pour donner un avis, il faudrait que je refasse (à la main) ton schéma pour le rendre tolérable.

Alors dis nous en toute sincérité, qui a fait ce schéma illisible, toi ou ChatGPT?

J'aimerais bien le savoir avant de passer aux choses sérieuses (faire fonctionner ce bazar !).

A suivre.

EDITION DU MESSAGE D'ORIGINE:

J'ai corrigé le lien qui n'était pas "partagé", desolé.

LIEN PARTAGÉ

Bonjour,
Je vous remercie pour vos réponses.

En effet @al1fch, mon montage n'est pas beau du tout, j'ai essayé de faire quelque chose, mais j'ai vite compris que sans aide extérieur je n'irais pas loin avec mes connaissances en électronique ... Concernant le montage sur Fritzing, je me suis tout d'abord dis que cela me permettrai d'avoir une base pour pouvoir le faire vérifier avant commande des composants, pour y voir plus clair personnellement et aussi pour l'inclure dans mon rapport d'expérience.

Après discussion avec mon professeur de physique, ce dernier préfèrerais que je réalise le montage sans composant "boite noir" tel que l'INA et le LM317. Je me passerais donc dans un premier temps de ces modules et donc d'une tension non constante et des mesures via résistance de shunt/diviseur de tension, et si les résultats ne sont pas satisfaisants, je me tounerai vers ces modules.

En effet, je souhaiterais pouvoir mesurer la tension aux bornes de la pile et l'intensité la traversant aussi bien lors de la décharge que de la charge.
Le temps étant le facteur limitant de mon expérience, je souhaiterais en effet n'étudier qu'une seule pile AAA Ni-Mh à la fois, et de faible capacité, par exemple ce modèle en espérant qu'une pile de capacité 200-400 mAh me permette d'observer les mêmes chose que sur une AAA classique de 800mAh.

Effectivement @jef59, le temps n'est pas ce qui court le plus les rues en classe préparatoire, ce qui explique mon inactivité durant la période de vacances. Comme indiqué dans mon message précédent " je me suis appuyé sur l’aide d’une IA (ChatGPT) pour concevoir le circuit". J'ai donc parlé avec lui un bon temps, suivi ses conseils et lui ai demandé de m'expliquer avec précision comment réaliser ce montage, que j'ai assemblé par mes soins (ce qui explique sûrement son illisibilité). Je vous remercie pour votre lien, mais je n'arrive guère à l'ouvrir.

Après de nouvelles recherches, j'ai assembler un montage de charge et un de décharge ensemble, mais aucune idée si le montage fonctionne correctement. Pourrais je avoir votre avis quant à ce dernier svp.

PS: je ne suis pas encore sûr d'être sur Arduino ou sur Rasberry Pi mais je ne pense pas que cela change réellement les circuits de charge et de décharge.

Merci d'avance pour vos réponses. :slight_smile:

Bonjour,
.J'ai corrigé le lien dans le message d'origine, ça ira mieux.

Si tu le permet je prend le probléme par le début.

POURQUOI ÇA?

Pour moi, le transistor est à l'envers, la S est à la place du D.

Ce montage, sur la G, est un "filtre passe bas" de trés basse fréquence de coupure.

Son gain, pour un signal continu, est de 0,5.

Donc je présume que si tu envois sur la broche 9 un signal PWM, si on néglige (pour commencer) la présence du transistor, en sortie du filtre, tu aura un signal égal à la valeur moyenne de ton signal PWM.
Le tout divisé par 2.

QUESTION1:

Je ne connais pas tes intentions, alors STP, dis nous pourquoi ce montage?

Je vais y aller "doucement".

Question 2:

Est ce que le schéma vert est branché en même temps que le rouge?

Parce que si c'est le cas, les 2 GND court-circuitent D et S du MOS.

T'es tu renseigné sur le protocole de charge des accus NIMh ?

la charge d'un élément NiMh se fait en injectant un courant constant tout en surveillant de tres près l'évolution de la tension aux bornes de l'accu. (pour être en mesure d'arrếter la charge au moment optimum., moment où la tension aux bornes commence à baisser ('delta V') et la température de l'accu accélerer sa montée.

Comptes tu utiliser une méthode moins efficace , par exemple courant constant pendant x heures ?

Comment envisageais-tu avec ton Mosfet de réguler le courannt injecté en le maintenant par exemple à 30 mA si la capacité de l'accu à charger est 300 mAh ? (C10)
Le LM317 peut être câblé pour obtenir un courant constant , c'est une solution très simple et éprouvée
cf Wikipedia, (exemple pour un courant constant de 1A)

Le "Hic" c'est que c'est un sujet dit pédagogique, et que

D'où mes questions sur le but à atteindre avec la piste que @zebananos propose et qui va vers une mauvaise direction!

Pourtant il me semble qu'il y a tout sur cette piste pour atteindre le but à atteindre, mais pas dans le bon ordre.

Complément d'info:

Je te conseille de jetter un œil sur ça:

Et de comparer avec ton montage légerement modifié

Bonsoir,

Je vous remercie pour vos réponses détaillées!

Pour vous expliquer plus précisément mon "projet", je vais reprendre en détail depuis le début. J'aimerais (dans le cadre d’une expérience de TIPE, un projet scientifique que je devrai présenter en juin 2026 dans le cadre des concours) réaliser une expérience permettant de constater, entre autres, la diminution de la capacité des piles rechargeables/accus au fur et à mesure du nombre de cycles de charge. L’expérience consisterait donc à automatiser des cycles de charge/décharge via Arduino/Raspberry Pi pour un gain de temps et de praticité.

Avant de poursuivre, le plus gros problème qui se pose est le temps de l’expérience, puisque j’aimerais étudier une pile neuve jusqu’à sa fin de vie pour observer l’entièreté des évolutions (même si cela me semble compliqué et que je devrai peut-être me restreindre à un certain nombre de cycles d’étude). Je pense donc utiliser des piles de faible capacité (ex : 400 mAh) pour gagner un maximum de temps tout en observant les mêmes effets attendus (en espérant que les effets observés soient les mêmes...). J’ai également l’envie (mais cela viendra dans un second temps) de changer la température ambiante (j’avais l’idée de mettre le montage dans le réfrigérateur haha), l’intensité de charge/décharge, et de faire des charges partielles (20–80 %) ou totales (10–90 %) pour observer des phénomènes qui pourraient accentuer ou ralentir la dégradation de la batterie, et les corrélations avec l’utilisation dans la vie quotidienne (charge rapide de nos batteries, les modes de protection de batteries qui soi-disant protègent nos batteries...).

Se posait aussi la question de la technologie de pile à étudier. Les accus au plomb n’existent qu’en gros format, et ceux au lithium ont une charge plus restrictive. Les piles NiMH/NiCd étant les plus commercialisées et ayant le protocole de charge le moins restrictif, c’est sur ce modèle que je pense commencer (+ possibilité d’observer l’effet mémoire).

En effet, j’ai lu que je pouvais utiliser le même chargeur pour ces deux technologies semblables, car « Une batterie NiMH dans un chargeur NiCd surchaufferait, mais une batterie NiCd dans un chargeur NiMH fonctionne parfaitement. »

Mais j’aimerais donc éventuellement construire un nouveau circuit Li-ion en remplaçant le circuit de charge que je concevrais pour NiMH par un TP4056, même si le protocole de charge sera plus strict...

Je pourrais utiliser des chargeurs tout faits pour la recharge, mais je pense que cela est pédagogiquement plus intéressant de construire le montage entier. L’usage d’un LM317 pour garder une tension constante de charge et d’un INA pour mesurer simplifierait grandement les mesures et la précision des résultats, mais cela semble moins appréciable dans un objectif pédagogique. Si vous pensez que cela est indispensable pour obtenir des résultats cohérents, je peux bien évidemment les inclure dès maintenant ou après les premiers tests.

Concernant le microcontrôleur, je pense finalement partir sur un Raspberry que je combinerai avec un ADS1115 pour garder des pins analogiques, ce qui me permettra de coder en Python (seul langage de programmation au programme de prépa) et aussi d’avoir des connexions Wi-Fi/affichage et contrôle plus poussés. Je ne pense pas que cela ait un grand impact sur les montages.

Concernant le montage pour la charge des accus NiMH, j’avoue avoir assemblé les deux sans faire attention aux masses. Les montages sont très fortement inspirés de montages similaires trouvés après des recherches sur le web de projets similaires. J’ai essayé de comprendre leur fonctionnement avant de les reproduire et d’ajouter quelques composants, mais le rôle de certains composants reste encore mystérieux.
D’après ce que j’avais lu et les explications supplémentaires fournis par Chat pour le montage de charge (en vert) : le montage filtre le PWM pour obtenir une tension continue lissée sur la grille du MOSFET. L’intérêt est de piloter en mode « analogique » le courant de charge, au lieu de faire commuter le MOSFET à pleine fréquence PWM, pour limiter les pointes de courant et obtenir une régulation progressive, le tout sans utiliser un régulateur à courant constant dédié.
@jef59 le montage que tu m’as joint parle de condensateur mais n’en comporte pas, est-ce R1 qui joue ce rôle ?

En effet, @al1fch, je m’étais renseigné sur la charge à courant constant des accus NiMH jusqu’au delta V ou avec la méthode « t-top » (cut-off après un certain temps additionnel quand la tension dépasse 1,45 V), plutôt que « X heures à C/10 », car cela est plus représentatif de l’utilisation réelle des batteries (on les charge jusqu’à un certain % atteint), d’où la nécessité de mesurer en continu les courants/intensités de la pile lors des charges/décharges pour contrôler les MOSFET selon des tensions choisies ou selon la température (il y aura également 2 capteurs de température non présents sur le montage (LM35 ou DS18B20), un collé à la pile pour couper si la température s’emballe après un dysfonctionnement, et un pour la température de la pièce à titre informatif).

Là où l’INA219 me semblait bien pratique/simple pour obtenir ces mesures, s’en passer me semble une autre paire de manches.

J’aimerais pouvoir changer les résistances de charge et de décharge pour pouvoir contrôler l’intensité.

Pour avoir une tension constante : un shunt + MOSFET + code Arduino qui boucle sur la mesure shunt pour stabiliser à X mA. Mais si cela complique réellement les choses d’après vous, je partirai sur un LM317.

Je ne sais pas si cela est plus clair.
N’hésitez pas si quelque chose vous échappe encore sur le but de mon expérience.
Cordialement

Bonjour,

Ce but je l'avais +/- deviné de ton montage (filtré un PWM pour faire du continu).

Le montage dont tu fais réference parle des condensateurs "intrinséques" qui existent entre Drain et Gâchette, entre Gâchette et Source, et entre Drain et Source du MOS.
Ces condensateurs existent, mais ne sont pas dessinés avec le symbole du MOS.

Si on les représente, ça donnerais


Par contre si tu jette un oeil sur le datasheet du IRLZ44, ils sont spécifiés

L'impédance d'un condensateur, c'est (en module) 1/Cw avec w=2 Pi f en rad/s et f en Hz.

En continu, f=0 donc l'impédance du condensateur = l'infini = circuit ouvert.

En alternatif l'impédance du condensateur varie avec la fréquence et tend vers 0 en hautes fréquences (circuit fermé)

Je ne vais pas trop entrer dans les détails, sinon je vais faire des énormes pavés.

Je vais juste parler de "temps de charge et décharge d'un condensateur".

Thô = R (Ohms) x C (Farrad) = secondes


C'est mathématique, a t=Thô, le condensateur est chargé à 2/3 VC, et il faut (environ) un temps t = 5 Thô pour charger ou décharger complêtement un condensateur.

Donc pour revenir à notre transistor, c'est important de connaître Ciss et la résistance en série sur G pour estimer par exemple la fréquence max que peut avoir le signal carré qui pilote G car si elle est trop rapide, C n'a pas le temps de se charger, et la tension sur G reste nulle et le transistor ne conduit plus.

Ça c'est les grandes lignes sur l'existence de ces capacités intrinséques et leurs influences.

Toi sur ton schéma tu mets un condensateur énorme (1uF) face à Ciss (0.0033uF), les condensateurs en // s'aditionnent, donc Ciss n'a pas vraiment d'incidence dans ton montage (1+0.0033 quasi = 1), on peut le negliger.

Par contre, avec C, tu fais entrer en ligne de compte des résistances de 10M Ohms.

Donc tu aura un systéme très lent (des secondes) pour charger ou décharger C et piloter le MOS.

A revoir je pense.

Cela dépend où on place l'intérêt pédagogique. Est-ce dans la réalisation d'un appareil avec des briques de base ou est-ce l'analyse du comportement des batteries sur le long terme.
Dans le premier cas il suffit de faire n'importe quelle montage avec des transistors, des diodes, des résistances et des condensateurs.
Dans le second cas, l'intérêt n'est pas le montage en soit mais les possibilités qu'il apporte pour atteindre le but fixé à savoir pouvoir maîtriser différents types de charge/décharge et analyser les donnés collectées. L'intérêt d'utiliser des boites noires évoluées permet de réduire le temps d'étude de l'équipement de test pour maximiser celui de la collection des données et de leur analyse. Si tu dois passer 6 mois pour développer ton équipement de test ce sont 6 mois de perdus pour tester différents combinaisons de charge/décharge.
Le développement d'un circuit de charge, d'un circuit de décharge et d'un circuit de mesure en composant discrets (surtout le circuit de mesure) va nécessiter plus de composants, plus de temps de mise au point et plus de temps pour la calibration (à multiplier par le nombre de circuits réalisés si tu veux gérer plusieurs bancs de test) tout cela sans pour autant garantir de meilleures performances.

Il faut aussi être conscient d'une chose prendre des batteries de petite ou de grosse capacité ne changera pas grand chose sur la durée des tests. Le courant de charge recommandé étant toujours un pourcentage de la capacité de la batterie tu vois que le temps de charge d'une petite batterie sera le même que celui d'une grosse. Il en va de même pour la décharge. Le seul avantage étant que si tu travailles avec des courants faibles tes équipements de test seront plus petits et moins chers donc tu pourras sans doute en avoir plus et ainsi tester plusieurs pistes en parallèle.


Petite appartée

Alors là attention, au court de ma carrière, j'ai dû travailler sur certains sujets avec des physiciens qui peuvent avoir souvent dans la tête un peu trop de théorie et pas suffisamment de sens pratique. Comme expliqué un peu plus haut il faut être clair sur le sujet de ton projet et se concentrer là-dessus. Est-ce la réalisation de l'outillage de test qui est important ou la quantité de données collectées pour avoir un échantillon représentatif de différents protocoles de charge/décharge et pouvoir en tirer quelque chose?