La leçon
6.2 Le pack
RAS 2 de 8 du domaine 6 · Puissance, panneaux, packs, moteurs, convertisseurs
Série et parallèle, équilibrage, BMS, soudage par points, boîtier, reconstruire un pack d’outil.
Comprendre
Un pack n’est pas une grosse pile : c’est une petite société de cellules, chacune de 3 à 4 V et de quelques ampères-heures, assemblées en série pour la tension et en parallèle pour la capacité. La désignation dit tout : un pack « 10S3P » a dix groupes en série de trois cellules en parallèle, trente cellules, 36 V nominaux et trois fois la capacité d’une cellule. Lire ce code, c’est déjà savoir ouvrir un pack d’outil sans surprise.
Le problème des cellules en série, c’est qu’elles ne restent pas égales. Une cellule un peu plus faible se vide la première et se recharge la première ; sans surveillance, elle finirait en sous-tension à la décharge et en surtension à la charge, et c’est elle qui tuerait le pack. D’où le BMS, le circuit de gestion : il mesure chaque groupe, coupe quand un seul sort de sa plage, surveille la température et le courant, et équilibre, le plus souvent en déchargeant doucement les groupes trop pleins dans une résistance pendant la charge.
Ce que la fiche d’un BMS cache sous « 30 A » : le courant continu qu’il tolère et le courant de coupure sont deux chiffres, et un outil à moteur demande des pointes bien au-dessus de sa moyenne. Et ce que l’assemblage exige : des cellules appariées, mêmes capacité et résistance interne, sinon le groupe le plus faible fait la loi ; des bandes de nickel soudées par points, dont l’épaisseur se choisit pour le courant ; et des protections qu’on ne voit pas, isolants, supports, fusibles de cellule, thermistances. Un pack du commerce en a autant parce que chacune a été payée par un incendie quelque part.
Ce que la source n’a pas
Le pack d’outil précisément. Un EGO 56 V est un 14S, un Stihl AP ou un Makita 18 V un 5S, en 18650 ou 21700 selon la capacité. Les contacts en plus du + et du − portent la thermistance, et souvent une ligne de données par laquelle l’outil et le chargeur interrogent le pack ; c’est ce qui rend un pack reconstruit parfois invisible pour le chargeur d’origine. Ouvrir, c’est d’abord photographier le câblage et noter où va chaque fil de mesure du BMS, parce qu’un fil d’équilibrage branché dans le mauvais ordre détruit le BMS à la seconde.
Voir
Les cibles
- Lire 10S3P — calculer tension et capacité, et retrouver la structure dans un pack ouvert : compter les groupes, suivre les bandes de nickel.
- Le déséquilibre — expliquer pourquoi il vient, et ce que l’équilibrage passif fait ; mesurer les groupes d’un pack usagé et trouver le faible.
- Ce que le BMS protège — lire une fiche : seuils, courant continu, courant de coupure, température ; dire ce qui manque à un BMS bon marché.
- Apparier — mesurer capacité, résistance interne et tension de dix cellules, et constituer les groupes.
- Souder par points — des bandes de 0,15 mm pour un petit pack, 0,2 ou doublées pour un pack de scie ; tirer sur la soudure, elle doit arracher le nickel avant de lâcher.
- Reconstruire un pack d’outil — le projet du RAS : démonter, relever, remplacer, remonter, tester sous charge réelle.
- Les protections — nommer celles d’un pack du commerce et dire laquelle on ne saurait pas refaire.
- Diagnostic : le pack qui coupe en pleine coupe — les tensions des groupes sous charge : celui qui plonge est le faible.
Lire
Il n’y a pas de chapitre de Kuphaldt pour ça : son manuel date d’avant le lithium. Les sources utiles sont ailleurs : la fiche d’une cellule 18650 (Samsung 25R, Molicel P28A), la fiche d’un BMS du commerce (JBD, Daly), et la Battery University de Cadex, BU-302 : Series and Parallel Battery Configurations, en anglais, lisible et honnête. Pour le soudage par points, les forums (Endless Sphere) valent les livres.
Passerelles
- Chimie
- Une cellule est une réaction d’oxydoréduction tenue en laisse : ce qui s’oxyde, ce qui se réduit, et pourquoi chaque chimie a sa tension, Accumulateur lithium-ion.
- Physique
- L’énergie d’un pack en wattheures contre les joules du physicien, et ce que 500 Wh représentent en chute d’une masse, Wattheure.
- Histoire
- La pile de Volta, en 1800, est déjà un pack : des cellules en série, et le mot « pile » vient de l’empilement, Pile voltaïque.
- Mathématiques
- S × P : la même capacité totale se construit de plusieurs façons, et chacune donne une autre tension et un autre courant possible ; une petite combinatoire qu’on fait au crayon.