Réalisation chargeur amovible 15kW

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CHEVREUSE
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Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » jeu. 16 06 , 2016 22:02

.
Ma Kangoo Electri’cité a été largement lithiumisée et est devenue la Kangoo G1-300 avec record d’autonomie actuel à 271km

topic12793.html

La capacité batterie LiPo est 39kWh, elle peut être rechargée via 2 fiches 230V : l’une pour le chargeur Kangoo d’origine (3,6kW max), l’autre pour le chargeur Tc ajouté (3kW max) soit 6,6kW max. ce qui est beaucoup plus que suffisant pour l’utilisation usuelle et la recharge à domicile.
Elle reste cependant handicapée pour la recharge sur bornes, sa technologie ancienne ne lui permet de se recharger que sur prise 230V usuelle (type E). Les bornes possèdent généralement une seule prise type E, soit au mieux puissance de 3,6kW et un accroissement d’autonomie (sur la base de consommation 15kW/100km) de seulement 24km par heure de recharge ! En pratique donc rayon d’action usuel sans recharge d’environ 125/130km, ce qui est déjà suffisant pour l’immense majorité des usages.

J’ai décidé qu’il était temps que la Kangoo ait un peu plus d’une « grande » et une capacité de recharge sur bornes plus en rapport avec les possibilités offertes par son autonomie.
Reste que dans notre pays l’usage de ces bornes est encore souvent une aventure.
Entre : le fléchage inexistant, les horaires d’accès restreints pour beaucoup, les bornes chatouilleuses souvent en panne non signalées, posséder ou retirer rapidement « la carte d’utilisation locale qui va bien », les places de recharge occupées indument par des thermiques ou même de plus en plus par des électriques – en charge ou non – les galères ne se comptent plus …
Bon !

TYPES DE RECHARGE SUR BORNES

Outre la petite prise type E citée on trouve des bornes avec charge type courant continu ou/et type courant alternatif.

Type courant continu

L’avantage pour la Kangoo serait une possibilité de recharge directe de la batterie sans nécessité d’ajouter un chargeur puissant (dont elle est dépourvue).
La recharge s’effectue jusqu’à 400V/125A max (selon bornes) ce qui pour la Kangoo (dont la tension de ~150V est beaucoup plus basse que les véhicules modernes) correspond à une puissance de charge de 18kW, soit ~120km par heure de recharge. Ce n’est pas super rapide, mais énormément appréciable.
C’est la recharge dite « CHADEMO » il faut pour l’utiliser une embase adaptée à la fiche du câble de la borne, l’offre d’embase est faible et assez chère mais relativement abordable quand même. Il faut aussi que la voiture dialogue avec la borne pour la débloquer selon un protocole complexe très verrouillé

http://www.chademo.com/pdf/interface.pdf

Et c’est là que le bât blesse ! Des possibilités de contournement ont été récemment signalées pour les téméraires affutés

topic13501.html

Malheureusement rien de facilement utilisable pour mes capacités seules, mais je serais éventuellement partant pour une tentative, si on me mâche bien le travail … ! Egalement les bornes CHADEMO, encore assez répandues, sont en voie possible de disparition

Type courant alternatif

L’avantage est que le protocole est extrêmement facile, un montage simpliste autorise le débit de la borne, la méthode étant bien décrite sur les forums.
protocole charge courant alternatif.pdf
L’inconvénient, pour la Kangoo, est la nécessité d’avoir un chargeur courant alternatif/courant continu assez puissant, mais ceux proposés dans le commerce sont malheureusement onéreux et lourds.
C’est cependant la voie choisie car actuellement la seule possible dans mon cas.
On trouve des bornes de courant alternatif puissance 14kW, souvent 22kW ou parfois 43kW
L’objectif étant un chargeur occasionnel amovible, donc pas trop lourd pour être transportable par une personne seule, j’ai finalement choisi une charge à 22kW max, pour un problème de poids et de coût (voir après). Puissance donc <15,4kW (22kW moins 6,6kW chargeurs existants).
Cela conduit à une intensité de ~145A cc tout à fait acceptable par mes batteries LiPo actuelles 280Ah (~0,5C) et la connectique (2,18A/mm2). A noter que la recharge va directement aux batteries sans passer par le CEVE (ordinateur de bord), mais elle passe par mon capteur de courant pour être comptabilisée.

A suivre : les solutions de recharge
.
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planetaire
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par planetaire » ven. 17 06 , 2016 8:09

Bonjour,

Les bornes qui fleurissent pas mal aujourd'hui sont les 18 kW et 22 kW donc en triphasé.
Si j'ai bien lu tu as 2 chargeurs 16A et tu vas ajouter 15 kW soit 6x2,5 kW ce qui équilibre les courants sur les 3 phases disons 22A (déphasage quasi nul sur les bons chargeurs)
L'ensemble va être presque équilibré, ce qui d'expérience ne pose pas de problème sur ces bornes.
Mais je pense qu'elles limitent le courant au niveau de chaque phase, donc une 22kW (22 kva) autorise 32A par phase.
Au delà elle ouvre son disjoncteur et celles qui ont un écran affichent "surcharge". C'est un défaut "faible" et j'ai déjà eu le cas, elle se reconnecte toute seule après un délai raisonnable.
Ce délai au bout duquel elle coupe dépend du niveau de surcharge, plus on dépasse le seuil et plus vite elle coupe.

Par ailleurs, toujours d'expérience, certaines bornes autorisent le partage de puissance entre deux VE. Par exemple on est en train de charger et un autre VE se branche.
Elles peuvent, par exemple, diviser la pMax par deux. Une 18kW autorisera 9kW pour chaque VE.
Problème si tu es peinard en train de pomper 18 kW. Je parie, mais j'ai pas encore rencontré ce cas (Rencontrer un autre VE a été archi exceptionnel et jamais un qui est arrivé pendant ma charge, en tout cas plus que de voir des thermiques posées en bouse), qu'elle va se mettre en surcharge, à moins qu'elle constate qu'après sa demande de réduire la puissance pas suivie des faits elle n'autoriserait pas le 2ème VE ou pas plus de la puissance que tu n'utilises pas.
Donc on risque de devoir écouter le signal carré sur le fil CP et en fonction du rapport cyclique de piloter les chargeurs rapport cyclique qui indique le courant maxi qu'on a le droit de prélever.

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Rémy
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par Rémy » ven. 17 06 , 2016 9:16

planetaire a écrit :Problème si tu es peinard en train de pomper 18 kW. Je parie,[...], qu'elle va se mettre en surcharge, à moins qu'elle constate qu'après sa demande de réduire la puissance pas suivie des faits elle n'autoriserait pas le 2ème VE ou pas plus de la puissance que tu n'utilises pas.
La norme EVSE dit que le véhicule doit réagir à la demande de réduction de puissance (de mémoire en moins de 3 secondes) sinon la borne doit couper l'alimentation du véhicule qui ne réagit pas.
Donc ce qui va se passer, c'est que ta charge sera interrompue (et le second VE aura droit à toute la puissance).
planetaire a écrit :Donc on risque de devoir écouter le signal carré sur le fil CP et en fonction du rapport cyclique de piloter les chargeurs rapport cyclique qui indique le courant maxi qu'on a le droit de prélever.
Il faudrait le faire...
Ça dépend un peu de l'utilisation qu'on a de l'ensemble. Si on considère qu'on reste toujours à côté du véhicule durant la charge "rapide", on peut peut-être se contenter d'un réglage manuel.

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » ven. 17 06 , 2016 9:35

@ planetaire
Merci de ces précisions.
Oui j'aurais un déséquilibre à cause des 2 chargeurs embarqués, même s'il ne seront pas sur la même phase, bien sûr. Bien que la puissance max 22kW soit respectée j'ai un risque théorique sur les phases de 22A/35A/38A et 16A sur le neutre. A voir la tolérance des bornes par phase et sur le neutre. Pour le neutre je suis confiant car j'ai déjà fait des essais de tirer (avec un seul chargeur embarqué) 16A entre une phase et le neutre, sans problème.
Si la tension batterie est basse au début la limitation d'intensité coté cc induira une puissance et des intensités appelées un peu plus faibles, mais la différence est faible et cela n'a qu'un temps ...
J'ai la possibilité de brider les 2 chargeurs embarqués à 10A soit 22A/32A/32A et 10A dans le neutre, mais seulement 19,6kW.
Possibilité aussi de brider la limitation d'intensité du chargeur amovible 15kW
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » ven. 17 06 , 2016 21:45

.
LES SOLUTIONS DE RECHARGE

Les prix ci-après sont estimés rendus et dédouanés.

Les chargeurs

Ils existent tous faits, spécifiquement pour cela, mais notoirement lourds encombrants et onéreux.

A titre d’exemple, sans être - de loin - exhaustif :

. chargeur 8kW - 27,7kg - 3125€ (3xe-electric-cars) [3,46kg/kW et 390€/kW]
. chargeur 2kW - 5,65kg - 462,5€ (greenvision) [2,83kg/kW et 231€/kW]
. chargeur 4kW - 10kg - 763€ (bmsbattery) [2,50kg/kW et 191€/kW]

Soit pour 15kW dans le meilleur des cas : 37,5kg et 2865€

C’est élevé et d’autres solutions ont été examinées

Postes à souder

C’est une solution astucieuse et assez simple déjà bien utilisée (par exemple par « DoubleHybride »).
Elle consiste à mettre des postes à souder « inverter » du commerce en série car ils sont en forte intensité mais basse tension. Ils possèdent une limitation d’intensité, ce qui est indispensable mais émettent notoirement pas mal de parasites radios ! Il faut les dimensionner largement car l’intensité en usage permanent est seulement ~60% de l’intensité annoncée. Pour la Kangoo il semble que 6 en série devraient être convenables (pas d’information sur la tension exacte en charge à 100A)

A titre d’exemple :

. poste Mac Allister MW160 4,2kg/p - 250€/p (Castorama) [1,68kg/kW et 100€/kW]

Soit pour 15kW : 25,2kg et 1500€ c’est déjà beaucoup mieux

Alimentations

On trouve nombre d’alimentations de systèmes informatiques ou telecom d’occasion à prix intéressant avec une tension nominale de l’ordre de 48/50V. Cette voie a été citée souvent, par exemple :

topic8858.html?hilit=Fabrication d'un chargeur clio
topic8839.html?hilit=Chargeur semi rapide 52A voir 57A

A titre d’exemple :
. HPS ASTEC 3kW - 8,5kg – 63€ (ebay) [2,83kg/kW et 21 €/kW]
Prix très faible, mais poids et encombrement (lg 55cm) importants
. ELTEK H2500 2,5kW - 2,7kg – 140€ (ebay) [1,08kg/kW et 56€/kW]
. ELTEK flatpack 2kW - 1,9kg – 112€ (ebay) [0,95kg/kW et 56€/kW]

Soit pour 15kW dans le meilleur des cas : 14,3kg et 840€, super !

Toutefois un inconvénient de ces alimentations est qu’elles sont prévues pour travailler en groupes contrôlées par liaison numérique et ne possèdent généralement pas directement de réglage de tension et surtout de limitation d’intensité qu’il faut pouvoir assurer par ailleurs car c’est absolument indispensable! En effet par exemple les essais d’impédance sur ma batterie actuelle ont montré une intensité d’environ 100A pour une différence de tension de seulement ~3V, cela conduirait à une intensité de ~1000A pour ~30V de différentiel chargeur/batterie : bien au-delà des possibilités du chargeur (~100A) et de la Kangoo (~200A)

Les prix et poids finaux ne sont donc pas directement comparables aux autres solutions évoquées mais le différentiel important incite à tenter cette voie.

Va pour des alimentations ELTEK!

N.B. : pour être plus complet il existe aussi une version ELTEK flatpack 48V en 3kW de seulement 2kg soit 0,66kg/kW, c’est très léger !
Mais impossible d’en trouver d’occasion sur internet. J’ai questionné directement un vendeur ("Lisa Li" <besternasia@yahoo.com>) qui me les a proposées à 154€/kW (estimé rendu net), trop cher ! Quelque temps après avoir approvisionné des modèles abordables, le vendeur m’a relancé, j’ai expliqué que j’avais trouvé d’occasion d’autres modèles beaucoup moins chers. Il m’a répondu qu’il pouvait aussi proposer ces modèles ELTEK flatpack 3kW d’occasion à seulement 120$/p (départ), ce qui conduirait rendu net à une solution intéressante [0,66kg/kW et 62€/kW].
Dans mon cas, pour la tension Kangoo, il me faut un multiple de 3
9kW pour 558€ et seulement 6kg!
18kW pour 1116€ et seulement 12kg!
Hors assemblage, limitation d’intensité, câbles et connecteurs,…

Trop tard !…info à retenir.

A suivre : la solution retenue
.
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par Remundo » ven. 17 06 , 2016 22:49

en effet, doublehybride avait combiné 6 postes à souder inverter (en série), et ça poussait très fort. Il faut par contre 6 prises de 15A à 220V.
http://wiki.auto-magique.com/wiki.asp?d ... =CharlyMAC

ça délivre dans les 18 kW et correspond à une charge autour de 100A pour un pack de 180V. C'est le poste à souder de plus petit ampérage qui menait la danse. Je crois qu'il l'utilise encore (voir VET mai juin 2016 http://www.pile-au-methanol.com/)
Lundi soir après 295 km nous sommes de retour à Saint-Marcel, prés d'Argenton sur Creuse grâce aux 7kWh arrachés à la force de la voix sur une borne du Sydev et après une charge ultra rapide chez un industriel de l'électricité fiable à Poitiers. Nous sommes au même hôtel qu'à l'aller au Prieuré de Saint Marcel. Après le service du repas gastronomique et délicieux l'hôtelier nous autorise à réutiliser toutes les prises de sa cuisine pour recharger l'Auto-Magique en 6 heures soit environ 25 kWh .
Les VE PSA Nicad acceptent qu'on se branche un peu "en sauvage" directement sur les cosses, il fallait juste prendre la précaution de laisser tourner la pompe de LdR en mettant le contact (+ ventilo si nécessaire)

Mais quid des VE "modernes" au Lithium ? Comment vont-il gérer la situation ? Ton BMS prévoit-il cela ?
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par gilguit » sam. 18 06 , 2016 0:32

CHEVREUSE a écrit :.
LES SOLUTIONS DE RECHARGE
Toutefois un inconvénient de ces alimentations est qu’elles sont prévues pour travailler en groupes contrôlées par liaison numérique et ne possèdent généralement pas directement de réglage de tension et surtout de limitation d’intensité qu’il faut pouvoir assurer par ailleurs car c’est absolument indispensable!
.
Concernant les alims Hp 3000w il y a sur ce site , des platines a rajouter , pour regler la tension et l intensité ICI
Pas simple , c est en allemand :?
Voir si Philippe a étudier ca ???
@+ Gil

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par Remundo » sam. 18 06 , 2016 6:30

http://www.lifepohandel.de/epages/63129 ... 0fertig%22

il est indiqué une tension réglable entre 30 et 60V, dans le même temps, courant réglable entre 0 et 57A.

il existe aussi un connecteur pour piloter le chargeur à l'aide d'un BMS : courant réduit, voire arrêt du chargeur en fonction de la tension des akkus (c'est pour du Lithium a priori, mais ça peut être programmé aussi pour des Nicad)

à connecter sur une prise 220V qui n'est pas fournie
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » sam. 18 06 , 2016 6:58

.
Il n'y a pas de pompe à eau sur la Kangoo qui est refroidie par air

Les platines de réglage HP semblent parfaites mais probablement utilisables seulement sur HP? Inconvénient de l'encombrement L550 et du poids : 10kg/3kW de ces HP confirmé, 50kg pour 15kW!!
.
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par gilguit » sam. 18 06 , 2016 8:33

CHEVREUSE a écrit :.
Il n'y a pas de pompe à eau sur la Kangoo qui est refroidie par air

Les platines de réglage HP semblent parfaites mais probablement utilisables seulement sur HP? Inconvénient de l'encombrement L550 et du poids : 10kg/3kW de ces HP confirmé, 50kg pour 15kW!!
.
Environ 6 kg la HP , Imbattable au niveau prix j en avais trouvé 6 pour 90€ a l époque

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » sam. 18 06 , 2016 21:17

.
SOLUTION RETENUE

Donc des alimentations ELTEK.

J’ai voulu approvisionner des flatpack 2kW mais le vendeur ebay (Estonie) à prix intéressant en proposait un nombre insuffisant. Les échanges mails lamentables m’ont incité à ne pas continuer avec lui !
J’ai finalement approvisionné sur ebay (USA) 6 x H2500 2,5kW. Le vendeur le plus intéressant les proposait à 140€/p (rendu net), mais par rack de 4. Comme il me fallait 6p j’ai complété 2 chez un autre vendeur, mais à 170€/p (rendu net) !
Finalement pour les 15kW : 16,2kg et payé 901€ [1,08kg/kW et 60€/kW]
ELTEK H2500 notice.pdf
Et pour la limitation de tension et d’intensité ?

Domaine inconnu pour moi ! Bien sûr je n’ai pas trouvé en vente ou description détaillée de magique « boite noire » qui s’appellerait quelque chose comme « limiteur d’intensité XXA ». Mon attention a été retenue par un fil de « planetaire » où il était question d’ajoût de convertisseur dc/dc servant à limiter tension/courant

topic8348-75.html?hilit=Prius avec ajout#p181031

Dans mes recherches je relève aussi qu’il est question de convertisseurs dc/dc économiques « STEP UP », quésaco ?
Wikipédia aidant j’interprète la fonction comme une sorte de transformateur/élévateur de tension continue (non isolé), mais l’intérêt principal que j’y vois est la possibilité de limiter l’intensité et de régler la tension de sortie max (mais > à la tension d’alimentation). Une rapide recherche sur ebay montre des modèles assez adaptés en tension : alimentation plage 8 à 60V, sortie plage 12 à 83V (> à la tension d’alimentation). La puissance maximum trouvée est 1200W (20A max) et le prix <20€ rendu.

http://www.ebay.fr/itm/1200W-20A-DC-Con ... Swf-VWUx19

step up.jpg
J’imagine un montage selon le principe
CHG 15 principe avec step up.pdf
Cela peut-il marcher ?
J’approvisionne un step up 1200W. Test d’alimentation par une batterie NiMH « 48V » : je peux bien régler la tension de sortie entre ~ celle de la batterie d’alimentation et 83V. Branchement de la sortie sur une autre batterie NiMH « 48V » : je peux bien régler l’intensité de sortie de 0 à 20A (à condition que la tension de sortie soit réglée suffisamment haute pour cela). Une batterie (ou autre source de tension cc) charge une batterie (même si la source est plus basse en tension) de manière contrôlée en tension et intensité - magique !
Encouragé j’approvisionne suffisamment de step up 1200W et commence la construction sur ce principe

CABLES

Le câble d’alimentation

Pour compliquer on trouve sur les bornes en courant alternatif deux types de fiches de raccordement incompatibles, parfois l’une est présente, parfois l’autre, parfois les deux
. la fiche type 3 (principalement pour « Zoé ») existe en version 14kW, souvent 22kW ou parfois 43kW. Ces fiches, encore bien répandues, sont en voie annoncée de disparition
. la fiche type 2 existe aussi en version 14kW, souvent 22kW ou parfois 43kW
(Il est prévu à terme un troisième type de fiche « COMBO » - encore différent - qui offrirait la possibilité courant continu ou courant alternatif).

J’ai choisi une fiche type 2 en version 32A (22kW) achetée 85€ chez ve-tronic (« nlc ») - qui s’est avéré être le moins cher - et 5m de câble HO7RNF 5G6 néoprène Je trouve ce câble robuste mais un peu lourd 0,6kg/m et rigide, j’aurais peut-être dû choisir un câble anti feu silicone souple à 0,43kg/m (mais 73€/m au lieu de 53€/m).
Montage facile dans la fiche des quelques composants nécessaires pour autoriser le débit de la borne : résistances, diode, commutateur à clef
fiche type 2 composants 1.jpg
fiche type 2 composants 2.jpg
Et simple passe fil coté chargeur.

Les câbles de sorties

Deux fiches femelles 2P+T 16A sur câbles courts 3G2,5, l’une pour brancher la fiche du cordon Maréchal du chargeur Kangoo, l’autre pour brancher le chargeur Tc

Sortie courant continu de 100A max. Approvisionnement sur ebay (44,5€) de 6m de câble mono gainé rouge et autant de gainé noir en 16mm2 + 2 cosses. Soit 6,25 A/mm2, c’est peut-être un tantinet élevé, mais il s’agit de câbles mono déroulés à dissipation facile. Je ne suis pas convaincu qu’ils soient normalisés pour la tension max présente (~170Vcc) mais l’isolation a l’air de bonne facture. Probablement pas très résistants à l’écrasement ou la perforation ?
Coté chargeur les câbles sortiront par des passe fils et seront donc liés au chargeur. Coté Kangoo un connecteur « Anderson » SB 120A (24€) permettra de séparer ces câbles de la batterie. L’autre partie du connecteur Anderson comportera 0,5m de câbles 16mm2 connectés aux bornes +/- de la batterie. Le connecteur Anderson se trouvera ainsi protégé sous le capot, il comportera un capuchon plastique pour le protéger après séparation, la sécurité à ce moment, dans certaines circonstances, pouvant être un point faible (à améliorer ?).
Un dispositif simple d’anneau permet de verrouiller le capot tout en le laissant entrebâillé afin de permettre la sortie des 2 câbles 16mm2 + le câble chargeur Tc et accroitre la ventilation du capot.

Anneau capot inactif
anneau capot inactif.jpg
Anneau capot actif
anneau capot actif .jpg
capot entrouvert par anneau et verrouillé
capot entrouvert par anneau et verrouillé .jpg
Et un autre dispositif pour permettre le verrouillage du hayon entrebâillé si on souhaite faire fonctionner le chargeur dans le coffre

Entretoise fermeture hayon
entretoise fermeture hayon 1.jpg
entretoise fermeture hayon 2.jpg
entretoise fermeture hayon 3.jpg
entretoise fermeture hayon 4 .jpg
entretoise fermeture hayon 5.jpg
Hayon entrouvert et verrouillé
hayon entrouvert et verrouillé.jpg
A suivre : fin du montage ELTEK et STEP UP
.
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par ericjlb » sam. 18 06 , 2016 22:29

:shock: Je suis toujours admiratif (et un peu jaloux :oops: ) de ce que certains arrivent à faire avec leurs doigts et leur cerveau !!! 8)

Bien cordialement ;; éric :wink:
,
A la distribution des cerveaux, j'étais parti pisser, mais je le vis bien ! :mrgreen:

Fais confiance à cette petite voix qui te dit :
" ça peut marcher, il faut essayer" . :P

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par Remundo » sam. 18 06 , 2016 22:43

beau boulot,

alors ce serait un chargeur embarqué ?

pour CATHI m'était venu à une époque l'idée de faire un chargeur 15 KW en prise directe sur les Nicad, et un gros groupe électrogène aux fesses.

Mais le poids et le coût étaient élevés, et mes usages ne nécessitaient pas autant, alors j'ai opté pour une hybridation thermique bien plus légère.

Toutefois, tes travaux m'intéressent fortement. :wink:
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » dim. 19 06 , 2016 6:58

.
Rendons à César ... le coup de l'anneau je l'ai vu sur le Wiki Kangoo de "Double Hybride"!
.
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par gilguit » dim. 19 06 , 2016 7:08

Genial ces petits moduls que tu as trouvé ,
c est exactement ce qu il fallait plutôt que de s embêter a empiler des alims
Je vais pouvoir ressortir mes alims :D , (mais je me contenterai surement d un chargeur 9 kw )
Beau projet , bonne continuation , on attend la suite

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