Un module de 1kWh
Dans notre stock de modules de seconde vie de voitures électriques, un bon nombre sont d'origine Audi. Ces modules fabriqués par Panasonic ont une capacité de 1 kWh et sont consitutés de 12 cellules en série donnant donc environ 48 volts. Pour bien des applications, 1 kWh de stockage est suffisant. Et donc, pour simplifier l'électronique, nous en avons reconfiguré un en câblant les 12 cellules en parallèle, ce qui donne un module de 3,7 volts 300 Ah au lieu des 44,4 volts et 25Ah d'origine. Nous nous procurons ce type de module pour 100€ environ.
Une lampe de chantier à longue autonomie ?
Un éclairage portable puissant et endurant paraît être une bonne application pour ce module de 10 Kg environ. L'élément déclenchant de ce prototype a été la découverte d'une lampe LED avec "power bank" portable pour la somme de 20€ dans les promotions du moment chez Lidl.
Reste un peu de travail à effectuer pour obtenir une lampe de chantier avec une autonomie de 120 heures, soit 5 jours. Et qui est aussi capable de recharger plus de 100 fois un téléphone portable avec une seule charge!
Le module Panasonic d'origine.
Le BMS qui égalise les charges des cellules est sous le capot orange. Pour construire notre BattFlash, ce BMS n'est pas nécessaire, donc nous l'avons enlevé.
Un module Panasonic démonté. En haut le bloc de circulation de fluide de refroidissement. En bas, les 12 cellules Lithium-ion prismatiques.
Le module vu de dessus aprés recâblage des 12 cellules en parallèle. Chaque cellule est connectée à travers un fil fusible de 25 A. Les connexions sont en cuivre de 1 mm d'épaisseur et conduisent aux deux bornes + et - d'origine du module.
La transformation
La largeur de la lampe LED étant à peu près celle de notre module Panasonic, l'idée a tout de suite germé de marier les deux. La lampe LED de marque Parkside (modèle PFLA4400) possède une sortie USB 1A, un indicateur de niveau de charge à 4 leds bleues, un bouton poussoir marche-arrêt et une prise USD 3 utilisée pour recharger la batterie intégrée. Cette dernière est en fait une simple paire de cellules 18650 montées en parallèle ce qui lui donne une capacité de 4,4 Ah sous 3,7 Volts. La lampe est une plaquette LED d'une puissance de 20 Watts et 3500 lumens.
En remplaçant cette batterie par notre module de 300 Ah, nous multiplions la capacité du système par 70 environ. Nous avons donc décidé de conserver le module électronique de la lampe sans le modifier. Le contrôle de la batterie d'origine est confiée à un tout petit module BMS que nous avons simplement déporté du boîtier de la lampe à celui de notre module.
La lampe Parkside "LED worklight with powerbank" modèle PFLA4400 avec son emballage. Pour 20€, l'appareil est fourni sans chargeur, mais il se recharge avec n'importe quel chargeur USB 3 (5 volts 1 A).
L'intérieur de l'appareil. En bleu, les deux cellules Li-ion . En vert, au-dessus, le circuit électronique qui gère la charge, l'allumage et le clignotement de la lampe. On voit que la LED rectangulaire est appliquée à une tôle d'aluminium pour dissiper sa chaleur.
Une fois la lampe LED démontée, on aperçoit le tout petit circuit intégré du BMS qui contrôle la batterie. Ce circuit est connecté par 3 fils (rouge, jaune et noir). Ce sont ces trois fils que nous allons prolonger pour déplacer le circuit dans notre cellule 1kWh.
Dissocier la lampe de sa batterie
Électriquement, le travail de modification est assez simple: on coupe les trois fils qui relient l'électronique de l'appareil à sa batterie et on y intercale un câble à 3 conducteurs de 60 cm de long (câble souple 3x0,75mm2). Un trou dans le boîtier permet au câble de sortir et nous pouvons remonter le boîtier en plastique une fois le système privé de sa petiie batterie.
L'appareil fonctionne toujours de façon identique à l'original avec sa batterie déportée. Il ne reste plus qu'à se débarasser de la batterie bleue et la remplacer par notre module. Mais auparavant, il nous faut modifier ce dernier pour lui greffer le petit circuit de contrôle BMS (bien visible accolé à la batterie bleue dans la photo ci-dessus) et protéger mécaniquement les cellules de notre module.
La greffe de BMS
Le circuit BMS est désoudé des deux cellules 18650 d'origine et déplacé dans le couvercle du module. Il reste heureusement juste assez de place pour l'y loger. Et nous en profitons pour insérer dans la connexion avec le pôle négatif de la batterie un fusible automobile de 5A pour protéger le module d'un éventuel court-circuit.
Après avoir déplacé le circuit imprimé déjà connecté au câble blanc dans le couvercle du module, on relie les pôles + et - à ceux du module. La borne + du module est en haut à gauche, la borne - en haut à droite.
On aperçoit en bas à gauche le fusible de 5A qui protège contre les courts-circuits. Un usage sans contraintes de colle à chaud permet de sécuriser tous les câblages.
La mécanique du module
Il reste à procéder aux modifications mécaniques. Notre première tâche sera d'ajouter une plaque de polycarbonate à l'arrière du module. En effet, si dans une Audi, chaque module est fixé à un système de refroidissement, Comme ce circuit a été enlevé, les cellules sont visibles (sur la face opposée au couvercle orange) et ne sont pas protégées contre les chocs.
Comme la poignée de la lampe a la bonne idée d'avoir la même largeur que celle de notre module, il suffit de la bloquer en place à l'aide d'un morceau de contreplaqué, ce qui situe la poignée au bon endroit pour transporter le tout. La lampe étant articulée, se replie facilement contre le couvercle du module.
Une plaque de polycarbonate protège l'arrière des cellules. On voit le morceau de contreplaqué qui bloque la poignée au niveau des boulons supérieurs du module.
La poigné de la lampe servira a transporter le BattFlash. L'articulation permet de replier la lampe contre le couvercle pour le transport.
On voit le fusible 5A qui reste accessible pour contrôle. Le fil bleu de connexion au pôle - de la batterie est un peu trop long. Ceci permet de l'extraire délicatement du module pour lui donner assez de jeu pour une mesure de courant avec une pince ampèremétrique.
Liste des composants et coûts
Matériel neuf
- Une lampe Parkside "LED worklight with powerbank" modèle PFLA4400 (Lidl, 19,99€)
Matériel de seconde vie
- Un module Panasonic-Audi de 1 kW (100€)
Matériel de récupéré gratuitement (avec valeur approximative)
- Un fusible automobile de 5 A (0,5€)
- 60 cm de câble à 3 conducteurs 0,75mm2 (1€)
- Une plaque de polycarbonate (ancien boîtier de compteur électrique)
Un morceau de contreplqué 8mm (coffrage pour béton)
Le chargeur
Au choix, nous pouvons utiliser une petit chargeur USB ou un chargeur dédié aux batteries Lithimu-ion de 3,7 volts.
Chargeur USB avec câble USB3 pour charge lente (1A) ( de 2 à 5 € chez Action, Xtra, et autres discounters)
Avec ce chargeur, il faut une dizaine de jours pour recharger notre module. Mais si BattFlash n'est utilisé qu'occasionnellement, il suffit de le laisser branché à son chargeur quand il n'est pas utilisé - Nùoublions pas que BattFlash peut fonstionner 120 heures avant de demander être rechargé.
Chargeur 3,7 volts 10 Ampères pour recharge rapide (recharge complète en un jour environ, 47€)
Performances et recharge
La lampe LED de 20 W fonctionne exactement comme avec la version Lidl à 20€, mais au lieu d'offrir quelques heures d'autonomie, BattFlash permet d'éclairer en continu pedant plus de 5 jours - et 24 heures sur 24.
Si on recharge BattFlash avec un chargeur USB 3 comme prévu, il faudra évidemment être très patient. La durée d'une recharge compléte est alors de 200 heures environ, soit 9 jours. Mais un chargeur Li-ion de 3,7 volts plus puissant peut être utilisé. Il suffit de la connecter aux deux pôles du module qui sont accessibles de l'extérieur. Un chargeur 10 ampères peut recharge le module en une journée environ tout en n'échauffant pas le tout de façon perceptible.
Un admirateur de Flashlight présente une offrande en gage d'adoration !
