Réalisation chargeur amovible 15kW

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CHEVREUSE
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » mar. 21 06 , 2016 21:56

.
C’est à ce moment que je repense aux régulateurs industriels de température - et plus largement de « process », grandement expérimentés dans ma carrière. Voilà des appareils qui peuvent avoir une entrée dans le domaine des mV/V (thermocouples ou mesure analogique) et sortir une rétroaction de régulation qui, pour certains, peut être analogique (ex sortie normalisée 0 à 10V). De plus appareils généralement conçus tolérants aux parasites, fréquents dans ce domaine (courants hachés importants). Et affichage permanent de la consigne et de la mesure – tout pour plaire !
Donc ce serait : en entrée régulateur le signal mesure du courant par shunt (50mV max), sortie rétroaction du régulateur 10V à amplifier d’un petit coefficient 3,4 (que je sais apparemment faire par AOP) pour atteindre 34V. Terrain connu, le moral remonte.

Voyons les régulateurs du marché

Régulateurs

Survol par internet. Hum ! Milieu industriel, tarif et commande par simple clic des appareils sophistiqués peu accessibles au particulier que je suis devenu, sauf appareils simplistes grand public inadaptés (entrée thermistance, sortie relais) pour régulation habitat ou aquarium !
Quelques demandes demeurent sans réponse. Finalement je repère un appareil accessible en un clic qui semble à peu près convenable : régulateur PCE RE72, entrée 0 à 5V, sortie 0 à 10V. Mais prix rendu 141,5€/p ! Il faut aller au bout de ses idées - quand on peut !... j’en commande un pour essais.
Régulateur RE72 fiche technique.pdf
Délai de réception long. Montage et test préliminaire du régulateur seul = déception : l’affichage un peu (+/- 1digit) et surtout la sortie présentent des instabilités, même avec une entrée test stable (alimentation + potentiomètre). Mais - enfin - possibilité d’essai avec boucle complète (un ELTEK débitant sur une batterie 48V NiMH, une mesure courant par shunt, le régulateur + une amplification AOP gain 3,4 pour la rétroaction sur l’ELTEK), ce qui confirme le piètre comportement : cela régule effectivement le courant mais en moyenne, avec des oscillations d’amplitude inacceptable (quasi tout ou rien malgré des réglages « mous »). Outre son instabilité intrinsèque il est peut-être un peu lent (cadence de mesure 0,2s) pour un phénomène aussi rapide que la variation d’intensité et aussi le signal entrant est bien faible (50mV max) pour son entrée (5V) le faisant travailler sur seulement 1% de sa plage …

Je persévère néanmoins dans la voie, nouvelles recherches, je trouve un régulateur qui semble mieux adapté : régulateur Red Lion PXU 30020, entrée 50mV (parfait), cadence de mesure 0,1s, mais sortie analogique 4 à 20mA (transformation assez facile en 0 à 8V avec un petit montage externe) et prix de 115€ chez :

http://www.rs-particuliers.com/Product. ... ct=9055740

Approvisionnement affiché : sous quelques jours. Au bout d’un mois cela est toujours … sous quelques jours !
Finalement lassé j’en commande un … à 132€ disponible chez :

http://www.seltec.co.uk/products/details/13837.html

Montage et test préliminaire du régulateur seul = il semble très stable ! Essai avec boucle complète (un ELTEK débitant sur une batterie 48V NiMH, une mesure courant par shunt, le régulateur Red Lion (sortie transformée en 0 à 8V) + une amplification AOP gain 4,25 (pour atteindre 34V à cause sortie seulement 8V) pour la rétroaction sur l’ELTEK. Ma foi : c’est pas mal, pas mal ! On peut stabiliser convenablement l’intensité à la valeur demandée (limitée à 15A pour cet essai pour cause de batterie 48V NiMH), à condition de régler les paramètres de rétroaction suffisamment mous pour éviter des oscillations (pour les connaisseurs : pas d’action Dérivée et grande bande Proportionnelle)

On peut enfin tenter un essai sur la Kangoo

Essai sur la Kangoo

Un seul chargeur 7,5kW : 3 ELTEK en série dont l’un avec limitation d’intensité par rétroaction, chacun alimenté par une prise 230V.

Montage d’essai très provisoire !!
essai un chargeur et un régulateur Red Lion 1.jpg
essai un chargeur et un régulateur Red Lion 2.jpg
essai un chargeur et un régulateur Red Lion 3.jpg
essai un chargeur et un régulateur Red Lion 4.jpg
Ça marche ! On peut stabiliser l’intensité à toute valeur de consigne souhaitée. Du fait des paramètres mous l’établissement de l’intensité et la stabilisation demandent quelques mn, mais on n’est pas pressé. Réglage à 40A soit ~6kW (maximum possible avec ce montage d’essai) et charge pendant plus d’1h sans problème
essai un chargeur et un régulateur Red Lion 5.jpg
Alors on peut faire de même pour le 2ème chargeur 7,5kW. Commande d’un second régulateur Red Lion (même prix, même endroit car … toujours en approvisionnement chez rs-particuliers.com !).

Et faire enfin le montage complet du chargeur CHG 15

MONTAGE COMPLET CHG 15

Il est aussi décidé de récupérer le régulateur PCE pour lui faire afficher les tensions : batterie, chargeur 7,5kW « A » et « chargeur 7,5kW « B » via 2 commutateurs. En sus comme il possède un relais on pourra programmer éventuellement la coupure définitive de la charge à une tension batterie réglable. Le luxe !

Montage avec 2 régulateurs Red Lion et 1 régulateur PCE (tensions)
montage avec 2 régulateurs Red Lion (intensités) et 1 régulateur PCE (tensions).pdf
Un essai provisoire version complète sur la Kangoo pour valider : les 6 ELTEK, les 2 régulateurs d’intensité Red Lion, le régulateur PCE affichage tensions et coupure tension programmée. Raccordement de la sortie dc directement sur la batterie via le connecteur Anderson. Du fait de l’alimentation provisoire sur prises 230V maison il convient de ne pas dépasser 30A par chargeur soit 60A total (9kW). Ça marche !

On peut finir l’assemblage

CHG 15 fin d’assemblage
CHG15 fin d'assemblage .jpg
CHG 15 1.jpg
CHG 15 2.jpg
CHG 15 3.jpg
CHG 15 4.jpg
A suivre : essai du CHG15 sur borne de recharge
.
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par ericjlb » mar. 21 06 , 2016 23:23

8) Chapeau bas Messire !

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 faradohm » mer. 22 06 , 2016 7:26

pas mal l'idée du contrôleur programmable :wink:
Il n'y a de nouveau que ce qui a été oublié...

planetaire
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par planetaire » mer. 22 06 , 2016 7:35

Je pensais que tu pilotais un chargeur eltek 2500 à l'aide d'une mesure du courant par shunt avec amplification de cette tension.
Cette tension amplifiée étant présentée sur les bornes d'ajustage de tension de ce chargeur

-Donc pourquoi reste-t-il des step up ?
-Pilotes tu un seul eltek par branche ou plus ?
-le régulateur red est isolé entre entrée et sortie ?

Bravo pour ta persévérance.

CHEVREUSE
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » mer. 22 06 , 2016 10:18

@planetaire
La mesure du courant par shunt niveau 50mV max demande une très grande amplification : gain 6800 pour atteindre 34V pour une variation du courant acceptable de par exemple 10% (5mV). Mais je ne savais pas (pas encore) faire une telle amplification stable! Le régulateur sert à fournir un niveau de sortie de 8V que je savais amplifier (gain 4,25) par AOP pour atteindre 34V, appliqué ensuite en rétroaction sur un ELTEK. Le régulateur joue donc le rôle de préampli et de plus son action "intégrale" ramène progressivement la mesure exactement à la consigne ce qui supprime l'écart de statisme (variation de courant tolérée de 10% ci-dessus).
Les 2 step up (hyper surdimentionnés!) servent seulement d'alim pour fournir du 37V aux 2 AOP (pour avoir une sortie de 34V)!
Je pilote un seul ELTEK par branche
La sortie d'un régulateur est isolée de son entrée.

Schéma électrique général : ce soir
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par Citro » mer. 22 06 , 2016 13:35

mimijean a écrit :... l'idée en soit me plairait bien d'avoir un pseudo chargeur rapide ou semi rapide adaptable sur tout ou presque toto ...
Pouvoir charger ma triplette même en 7k, serait appréciable, pour se dépanner...
Le sujet intéresse beaucoup de monde. En fait, tous ceux ne disposant que d'un chargeur interne 3.6kW et d'une prise de charge rapide.
L'avantage est double:

1- Pouvoir se charger jusqu'à 22kW sur des prises 380V tri industrielles disponibles partout en France et sans protocole de communication avec l'alimentation secteur. :roll:

2 - Pouvoir se charger jusqu'à 22kW sur les bornes AC type 2 comme n'importe quelle Zoé, Tesla ou Smart ED équipée du chargeur optionnel BRUSA NLG6.

Pour cela, il existe 2 possibilités; un montage "amovible" comme celui réalisé dans ce topic ou un montage intégré au véhicule, idéalement refroidi par eau pour les véhicules équipés de circuit d'eau.

L'offre marché d'un chargeur intégré plus puissant en post-montage est actuellement inexistante excepté chez les constructeurs uniquement et pour les modèles proposant une option de ce type (option double chargeur chez Tesla, pour passer en 22kW ou chez BMW pour passer en 7kW ainsi que chez SMART sur la précédente version ED qui intégrait le chargeur BRUSA de 22kW).

Je vous invite à relire le sujet Borne mobile recharge rapide. :idea:
Cela m'a permis de découvrir les derniers produits de Designwerk commercialisés sous la marque Juice Technology dont j'ignorais l’existence : et notamment le JUICE BOOSTER.
La "malette" Juice Director étant apparemment le produit conçu par designwerk et contenant le chargeur BRUSA NLG6
L'electricité, c'est LA solution.

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par faradohm » mer. 22 06 , 2016 14:03

Ah les beaux produits BRUSA :lol:
je tend l'oreille , car j'ai un NLG4 ,
que je ne suis pas foutu de configurer :oops: , pour adapter aux besoins du kangoo
Il n'y a de nouveau que ce qui a été oublié...

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par mimijean » mer. 22 06 , 2016 16:14

Dans les versions de départ, http://www.electway-store.com/index.php ... x&cPath=90, les modèles de départ prennent que du 220 V ...

L'idéal serait un modèle prenant le 220, 380, en chademo, même que 10 kw, pas plus d'une trentaine de 30kg, et surtout à moins de 2000€, même je dirai rester dans la gamme des 1000€, car ça va être pour servir que rarement ...

Ou faut ouvrir une coop ....
Plus de 100 000 km,8 ans.
Une ion pour Madame 14.5! :D Dire qu'elle disait jamais,2015, /2018 : 59 000 km mrgreen: zoé 12/18, 02/21 51 000km. 02/21 un kona 64 kWh 25 000 km 02/22, 61 000 03/23.

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par Rémy » mer. 22 06 , 2016 16:32

mimijean a écrit :L'idéal serait un modèle prenant le 220, 380, en chademo, même que 10 kw, pas plus d'une trentaine de 30kg,
30 * 30 = 900 kg :lol:
mimijean a écrit :et surtout à moins de 2000€, même je dirai rester dans la gamme des 1000€,
Rien que la prise chademo coûte ce prix là :cry:

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par Palm35 » mer. 22 06 , 2016 17:04

Non, non !
La prise CHΛdeMO, on peut l'avoir beaucoup moins chère..
Demander à el gringo qui avait reçu des tarifs intéressants..

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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par CHEVREUSE » mer. 22 06 , 2016 20:46

.
ESSAI DU CHG 15 SUR BORNE DE RECHARGE

Borne de recharge « Leclerc », prise type 2 - 22kW
CHG 15 laissé dans le coffre
Branchement de la fiche Maréchal chargeur Kangoo seul sur la fiche femelle 230V dédiée du CHG 15, branchement de la fiche type 2 dans la borne et lancement de la borne. Le CHG 15 s’allume et le chargeur de la Kangoo se met en marche. La fiche est bien prisonnière de la borne. En tournant le petit commutateur à clef de la fiche la charge s’arrête et la fiche est bien déverrouillée.
Essai complet : branchement des 2 chargeurs (Kangoo et Tc) sur les fiches femelles 230V du CHG 15 + connecteur Anderson pour charge en cc (disjoncteurs 50A cc ouverts) puis lancement : la borne disjoncte !
Essai sur la 2ème borne avec le chargeur Kangoo seul + connecteur Anderson (disjoncteurs 50A cc ouverts) puis lancement : la borne disjoncte !
Les 2 bornes du magasin sont maintenant disjonctées, pourtant je n’ai pas eu de problème à la maison, avec les montages provisoires … !

D’où vient le problème ??

A la maison démontage partiel, vérifications. Pas de défaut d’isolement Kangoo, ni chargeur Tc, ni CHG 15, pas de fil qui se promène où il ne devrait pas ou effiloché. Montage à tout hasard de varistances de protection surtensions sur l’arrivée phases et N/Terre, montage de 6 interrupteurs provisoires permettant de tester l'alimentation des 6 ELTEK 1 par 1 pour voir d'où le problème vient et d’un interrupteur entre l’arrivée de terre et la masse du CHG 15. Essai à la maison : OK
Retour aux mêmes bornes quelques jours après, l’une est utilisée, l’autre est … disjonctée ! Le responsable technique appelé ouvre la borne et remet machinalement le disjoncteur, je lui demande si cela arrive souvent, il me répond : non, seulement 1 ou 2 fois/an … (mon œil!)
Bon, interrupteurs ouverts, branchement du chargeur Kangoo et lancement sans problème. Fermeture des 6 interrupteurs ELTEK 1 par 1, pas de problème. Je relève la tension Terre/masse du CHG 15 : ~2V cc et ~130V ca ! Il vaut mieux laisser pour le moment cet interrupteur ouvert … et être prudent! Raccordement du connecteur Anderson cc : OK. Fermeture des 2 disjoncteurs 50A cc : OK. Montée des consignes de courant : tout va bien, les intensités montent et se stabilisent, fonctionnement correct. Branchement du chargeur Tc : OK.
Arrêt, enlèvement des varistances, branchement complet (chargeurs Kangoo et Tc, Anderson, 6 interrupteurs ELTEK fermés) puis lancement : OK. Réglage des consignes et stabilisation des intensités, après quelques mn d’observation verrouillage capot et hayon puis je vais prendre un café. Après 1/2h retour, la voiture n’a pas brulé et charge toujours fort, je ferme l’interrupteur Terre/masse CHG 15 et la borne disjoncte …

La source du problème est identifiée.

A la maison test des ELTEK : dès leur mise sous tension il apparaît sur leur carcasse une tension de ~117V ca/Terre. Si je raccorde la carcasse à la Terre la tension tombe à zéro, il passe un courant de fuite de 0,8mA et mon différentiel (40mA) ne disjoncte pas. Pour les 6 ELTEK groupées cela donne un courant de fuite de seulement 5mA : la borne semble bien chatouilleuse ! Si je touche les 6 carcasses groupées lorsqu’elles sont à 117V c’est à peine si je sens un petit picotement!

Sur le rack dans lequel étaient placés 4 ELTEK à réception

Rack pour 4 ELTEK
rack pour 4 ELTEK.jpg
Une étiquette indique :

high leakage current.jpg
high leakage current.jpg
Dans le fond du rack je vois (pour chaque ELTEK) : 3 composants noirs (CXX) sans indications qui semblent des condensateurs (mesuré chacun à 1microFarad/tension inconnue). L’un entre la sortie V+ et la V-, un autre entre V+ et Terre, le troisième entre V- et Terre

Composants fond de rack
composants fond de rack.jpg
Cela serait-il un dispositif pour réduire le courant de fuite du rack ? J'en doute.
Je ne sais que faire ?
Il faut en finir ! Je prends la décision d’isoler totalement les 6 ELTEK de la carcasse du CHG 15 : avec intercalaires isolants et fixation par vis nylon. Et bien sûr la carcasse du CHG 15 sera raccordée à la Terre.
Mais ce sera pour … dans quelque temps pour cause de retour de la belle période et d’emploi du temps chargé : voyage, puis temps squatté par les petits enfants l’été, puis revoyage. A l’automne ?

Le câblage « final » :
CHG15 cablage.pdf
Et on peut faire un bilan.

BILAN CHG 15

Caractéristiques :

Dimensions : 200x450xH240mm
Le poids du chargeur 15kW est d’un peu moins de 20kg (ça va~) + 5,4kg de câbles attachés !! C’est assez transportable, sauf les câbles qu’il faut enrouler soigneusement et passer aux épaules pour un bon transport de l’ensemble. J’ai choisi des câbles très longs pour pouvoir mettre éventuellement le chargeur dans le coffre … On pourrait envisager un débrochage des câbles aussi au niveau du chargeur pour une manutention plus aisée mais coût plus élevé, mise en œuvre plus longue et sécurité moindre.
Le poids du chargeur aurait pu être réduit avec des alimentations ELTEK flat pack 3kW (au lieu de H2500A) : dans la même configuration générale poids estimé pour 18kW = seulement 16kg (+ 5,4kg câbles). Il me semble qu’avec mes H2500A actuelles je pourrai optimiser pour réduire le poids de manière appréciable ! A voir.

En tous cas il est quasi prouvé que l’on peut descendre en dessous de 1kg/kW fini (hors câbles).

Le rendement annoncé de 93% conduit à une dissipation calculée de 1050W

L’autonomie actuelle de la Kangoo est de 270km, une puissance de charge de 20kW avec une consommation de 15kWh/100km conduit à une recharge d’autonomie de ~133km par heure de charge, c’est un chargeur semi rapide. Par exemple en utilisation sur route à une vitesse moyenne de 66,5km/h (ce qui n’est pas mal) le temps passé en recharge augmente le temps de trajet de ~50% et fait tomber la moyenne à 44,3km/h …à utiliser le plus possible en temps masqué !

Coût estimé :

(hors prix matériel petite errance technique = non utilisé)

Câbles, fiches, connecteur Anderson..............196€
6 alimentations ELTEK................................901€
Contrôle d’intensités et tensions...................489€
Divers...................................................114€

TOTAL estimé........................................1700€ (soit 113€/kW)

[c’est finalement voisin du prix estimé d’une solution « postes à souder » : 1500€ + 196€ (câbles, fiches,…) = 1696€ ! mais nettement moins lourd et encombrant]

Le premier poste n’est guère compressible, sauf un peu en diminuant la longueur des câbles
Le deuxième poste, le plus gros, pourrait être bien réduit en profitant de meilleures opportunités sur le marché que je ne l’ai fait (il faut être patient et réactif)

C’est le troisième poste (coût principal : les 3 régulateurs = 403€ !), où j’ai patiné, qui pourrait être bonifié à mon sens, par des mieux expérimentés !

De mon expérience par exemple : une piste sérieuse serait une rétroaction seulement par capteur de courant sortie haut niveau et amplification.
J’ai trouvé des capteurs de courant (LEM HAS50S) pouvant sortir 12V pour 50A (avec trois tours du câble de mesure) à 66€ les 2 livrés. A ce niveau élevé de sortie une amplification d’une trentaine de fois (34V pour 1,2V=5A) parait suffisante, ce qui est à la portée des AOP « OPA 548 » utilisés (sans nécessité des régulateurs). L’économie serait d’environ 337€ ! Bien sûr comme cela il n’y aurait pas d’affichage, seulement 2 potentiomètres de réglage d’intensité, mais on pourrait ajouter un indicateur à très faible coût + 1 inverseur. J’ai approvisionné un tel capteur de courant, mais pas testé … pour cause de validation du CHG 15 avec régulateurs.
Peut-être aussi l’utilisation de contrôleurs PWM de moteur suggérée par « gilguit » plus haut, j’ai bien envie d’essayer ? Bon, ça y est, j’ai craqué je viens d’en commander un pour test !

Mon opinion est qu’il est raisonnablement possible d’envisager de descendre en-dessous de 85€/kW, tout fini.

Merci de votre attention
.
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par ericjlb » mer. 22 06 , 2016 22:40

Merci à toi pour ton partage (et la part de rêve qui va avec !) . 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 gilguit » jeu. 23 06 , 2016 5:18

Je ne dirai qu un mot : BRAVO

planetaire
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par planetaire » jeu. 23 06 , 2016 7:13

@Chevreuse.

Est-ce que tu attends d'avoir alimenté tes eltek sur le 220v avant de brancher le connecteur anderson sur les accus ?
Si non y-a-t-il un risque que l'alim la plus rapide au démarrage reçoive les disons 130 volts avant même que ses circuits de mesure etc soient alimentés ?
Mais peut-être il y a un relais à sa sortie qui est ouvert tant qu'elle n'est pas alimentée en 220 ?

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faradohm
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Re: Réalisation chargeur amovible 15kW

Message par faradohm » jeu. 23 06 , 2016 8:36

oui , je pense que "le truc" est là....montée en intensité trop rapide de ton système,
qui selon les types de disjoncteurs en amont , encaissent ou n'encaissent pas ,
indépendamment des valeurs nominales d'intensité ,
ce sont les courbes qui comptent ,

exemple !

https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q= ... SjvZUh4wkA
Il n'y a de nouveau que ce qui a été oublié...

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