Station de décharge pour batteries Li-Ion

Principales exigences et contexte du projet

Processus de test des batteries lithium-ion: La procédure de test comprend plusieurs étapes : mesurer la résistance interne, évaluer la chute de tension sous charge et déterminer la capacité de la batterie. La batterie est entièrement chargée, puis, après 24 heures, elle subit un test sous charge à 1A. Dans ce projet, j'utilise le critère suivant pour les batteries d'une capacité de 1500-4000mAh : sous une charge de 1A, la tension ne doit pas chuter immédiatement sous 4V. Si cela se produit, la batterie est écartée. Les batteries qui passent cette étape sont déchargées jusqu'à 3V à l'aide d'une charge électronique afin de mesurer leur capacité. La mesure de la résistance interne aide aussi à repérer les batteries défectueuses avant les cycles de charge et de décharge.
Manipulation sûre des batteries écartées : Les batteries écartées contiennent encore de l'énergie résiduelle. Un dommage ou un court-circuit peut provoquer une surchauffe et un incendie. Avant de les remettre à un point de collecte spécialisé ou à une filière de recyclage, il faut isoler les bornes avec du ruban non conducteur ou placer chaque batterie dans un sachet individuel et la protéger contre les dommages. Dans ce projet, l'énergie résiduelle est également dissipée par une décharge contrôlée.
Fonction de la station de décharge :
- Récupérer et utiliser l'énergie restante des batteries.
- Effectuer une décharge profonde contrôlée des batteries pour réduire leur énergie résiduelle avant de les confier à une filière de recyclage spécialisée.

Conception de la station de décharge

Fonctionnement de l'appareil et composants utilisés dans le projet

La station de décharge comprend deux compartiments indépendants, avec des bornes distinctes sur les côtés opposés du boîtier.

Compartiment de récupération d'énergie : ce compartiment décharge la batterie de manière contrôlée tout en permettant d'utiliser l'énergie restante. Il est équipé d'une protection contre l'inversion de polarité fondée sur une diode idéale ; la tension de la batterie peut être surveillée au moyen d'un voltmètre.
Compartiment de décharge profonde : il sert à décharger en profondeur et de manière contrôlée les batteries écartées avant leur recyclage. Six résistances montées en parallèle servent de charge ; une LED indique que la décharge est en cours.

La première photo ci-dessus montre et numérote les principaux composants suivants :

Bouton-poussoir métallique momentané de 12mm - sert à allumer le voltmètre.
BMS 1S 10A - empêche la décharge excessive de la batterie dans le compartiment de récupération d'énergie et protège ainsi les cellules en bon état.
Module XL74610 - fonctionne comme une diode idéale et protège les composants de l'appareil contre l'inversion de polarité. Selon les spécifications du module, il peut supporter jusqu'à 15A sans dissipateur thermique à 12V et 25°C pendant un test de 30 minutes. Les diodes au silicium ordinaires et les diodes Schottky sont moins adaptées ici en raison de leur chute de tension plus élevée. À la place de la diode idéale, on peut utiliser le circuit de protection décrit ici.
Voltmètre 2-wire 0.28in - affiche la tension de la batterie et s'allume lorsqu'on appuie sur le bouton.
USB boost module TPS61088 (input 2.8-4.5V) - prend en charge QC 2.0/3.0, FCP et AFC ; il est aussi reconnu comme DCP. La puissance de sortie maximale atteint 24W (5V/3A, 9V/2A, 12V/2A). Des dissipateurs thermiques sont installés sur le module pour améliorer son refroidissement.
LED verte de 3mm - indique que la décharge profonde de la batterie est en cours.
Résistance 100Ohm 0.25W (Amazon) (AliExpress) - protège la LED et limite sa luminosité. On peut choisir une résistance d'une autre valeur pour modifier la luminosité.
6 résistances 51Ohm 10W montées en parallèle - leur résistance équivalente nominale est de 8.5Ohm. À une tension d'environ 3.4V, le courant est d'environ 400mA ; il diminue à mesure que la batterie se décharge.

L'appareil est placé dans une boîte en plastique transparent, habituellement utilisée pour les fournitures de bureau.

Pour surveiller la puissance, la tension et le courant à la sortie USB, on peut également utiliser un wattmètre USB, par exemple HiDANCE HDC-085C.