Convertir en batteries LiFePo4

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Mis à jour - janvier 3, 2025

Le passage aux batteries LiFePo4 est intéressant à deux égards : Gain de poids et durée de vie. Ces deux raisons sont les bienvenues dans un camping-car pour remplacer les anciennes batteries AGM.

Une batterie AGM doit être rechargée après 60% de décharge. Une batterie LiFePo4 tient en fait 100% de sa capacité nominale. De plus, une batterie AGM a besoin de phases de récupération lorsque des courants élevés sont demandés en continu, par exemple lors du fonctionnement d'un onduleur.
Lors du test, une batterie AGM de 120 Ah a tenu 31 heures pour un prélèvement de courant permanent défini, la batterie LifePo4 de 110 Ah 54 heures.
Les deux types se distinguent également par leur comportement de charge : la batterie AGM a besoin de 12 heures, la batterie LiFePo4 de 6 heures pour reconstituer l'énergie consommée.
Concernant le poids : la batterie AGM pèse environ 26 kg, la batterie LiFePo4 10 kg.

Tout le monde n'est pas à l'aise avec cette technique, c'est pourquoi on hésite souvent à franchir le pas. Mais, comme toujours, savoir comment faire est la clé du prétendu secret que l'on sent derrière.

Un guide étape par étape devrait vous aider à perdre votre timidité et à réussir à coup sûr votre échange.

Pour tous les composants, à l'exception des batteries elles-mêmes, on utilise des appareils Victron.

Liste de courses

En fonction de la puissance requise, on choisit l'ampère-heure (Ah) souhaité, par exemple 280 Ah pour EVE. Comme nous composons nous-mêmes la batterie et qu'une seule Cellule de batterie 3,35 V, mais que nous avons généralement besoin d'une tension de réseau de bord de 12 V, nous en mettons quatre dans le panier. Pour le 24 V, comme par exemple dans les camping-cars à châssis de camion, il faut acheter 8 cellules.

Si l'on souhaite obtenir une puissance plus importante, les cellules peuvent être montées en parallèle. Par exemple, 2 piles de 280 Ah connectées en parallèle à 4 piles de 3,35 V donnent une capacité de 2 x 280 Ah = 560 Ah.

Les batteries LiFePo4 nécessitent un système de gestion de la batterie (BMS) qui les protège des tensions trop élevées comme trop basses et - en cas d'erreur - coupe à temps la ligne négative par voie électronique.

En outre, un Équilibreur qui veille à ce que toutes les cellules présentent toujours une tension à peu près identique.

Chargeur / Booster de charge servent à charger la batterie LiFePo4 avec le courant de quai, ou pendant le trajet via l'alternateur.
De tels appareils, s'ils sont déjà installés pour les batteries AGM, peuvent être adaptés aux batteries LiFePo4. Soit ils sont réglables manuellement, soit ils reconnaissent automatiquement le type de batterie et chargent avec la courbe de charge correspondante. Si ni l'une ni l'autre de ces caractéristiques n'est fournie par le chargeur, il faut un nouvel appareil adapté.

Si vous avez l'intention d'utiliser un onduleur, vous pouvez éventuellement faire l'économie d'un chargeur 230 V séparé, car les plus grands onduleurs, comme Victron Multiplus II, disposent déjà d'un chargeur intégré très performant.

En ce qui concerne la puissance du booster de charge, il faut tenir compte de la puissance de l'alternateur et, si nécessaire, en installer un plus puissant. Un booster de charge avec un courant de charge de 30 A est considéré comme standard et peut en général être installé sans un alternateur plus puissant.
Il faut veiller à utiliser des câbles épais et courts, conformément aux indications du fabricant, afin de limiter les chutes de tension de l'alternateur au booster de charge et du booster de charge à la batterie à charger. Les bons boosters de charge compensent les pertes de tension de l'alternateur au booster de charge en augmentant automatiquement la tension de sortie.

Un outil de calcul pour les sections de câbles est disponible à l'adresse suivante ici.

Pour toutes les connexions par vis, par serrage ou par écrasement, toujours veiller à ce qu'elles soient bien fixées !
Des connexions desserrées génèrent des résistances élevées qui, en présence de courants correspondants, peuvent entraîner un échauffement important, voire un incendie de câble !

Options

Pour ceux qui ne souhaitent pas simplement consulter l'état de charge des batteries via l'interface Bluetooth par le biais d'une application, mais qui veulent être informés en permanence de l'énergie solaire entrante, de l'état de charge et des valeurs de consommation, le Victron Cerbo GX avec moniteur Touch 70 peut par exemple afficher toutes les valeurs pertinentes, configurer les appareils, etc.

Équilibrage des cellules

En raison des tolérances de fabrication et de matériaux, les propriétés d'une cellule ne sont jamais exactement identiques. Comme un BMS considère qu'une cellule est déchargée lorsqu'une certaine tension est atteinte et qu'il coupe toute la batterie, même si les autres cellules ne sont pas encore déchargées, il faut maintenir toutes les cellules à un niveau de tension idéalement identique.

L'égalisation des cellules prend du temps. Il n'y a pas de mal à placer les cellules en parallèle dès la livraison, à relier tous les pôles négatifs avec les "busbars" fournis et à procéder de même avec tous les pôles positifs. De cette manière, une cellule moins chargée peut prendre la charge d'une autre cellule pendant la nuit et obtenir ainsi un potentiel de tension équilibré sur toutes les cellules.

La batterie

Mesure de la tension

Dans l'exemple ci-dessus, 16 cellules ont été équilibrées et leur tension respective doit maintenant être vérifiée. Pour ce faire, il convient d'utiliser un multimètre numérique avec une résolution de 0,001 V ±0,03 % ou mieux. Une fonction Max/Min facilite la saisie de l'écart de tension d'une série de mesures, comme ici sur 16 cellules.

Une fois que toutes les cellules avec des tensions pratiquement identiques ont été confirmées comme étant équilibrées, les cellules peuvent être placées dans la disposition souhaitée. Ici, quatre fois quatre cellules de 3,35 V doivent être connectées en parallèle (ce qui donne 4 x 280 Ah = 1.120 Ah), puis les packs de quatre cellules de 3,35 V qui en résultent doivent être connectés en série pour former une batterie de 13,4 V. Les cellules de 3,35 V doivent être connectées en parallèle avec les autres cellules de la batterie.

Construction

Ici, les blocs de quatre, qui représentent en fin de compte chacun UNE cellule de 3,35 V, ont été connectés en série pour fournir ensemble 4 x 3,35 V = 13,4 V.

Les inserts en mousse rose servent à amortir les vibrations. Poids total, boîtier inclus, 96 kg. Économie de poids par rapport à une batterie AGM DeepCycle 4x : 222 kg ! Dimensions (L) 619 x (H) 407 x (P) 283 mm.

Connexion BMS

Le BMS dispose de deux gros raccords de câbles, P- et B-. B- est raccordé au pôle négatif de la batterie, P- à la borne négative des consommateurs. Cette section de câble doit également être utilisée pour le câble positif vers la batterie et ne doit pas être inférieure.

Les deux 35 mm² Les gros câbles noirs (en haut) sont reliés à la barre de masse (-) du shunt Lynx, les câbles bleus (en bas) au pôle négatif de la batterie.
En général, pour les BMS de moins de 400 A, il n'existe qu'un seul câble noir et bleu de 35 mm.² Câbles . A partir de 400 A, deux câbles de 35 mm de même couleur sont utilisés.² Câbles connectés en parallèle pour rendre le diamètre du câble suffisamment flexible physiquement mais deux fois plus résistant électriquement.

L'activation du BMS s'effectue par l'application d'une tension de charge externe. Celle-ci met d'abord le BMS en marche. Des instructions sont disponibles ici. Télécharger disponible.

Le XENES-BMS dispose d'un équilibreur intégré.

La valeur SOC d'ici 64% (deuxième colonne à partir de la gauche, troisième valeur à partir du bas) représente l'état de charge actuel et ne doit PAS être ajustée manuellement afin d'éviter des valeurs erronées.

Les seules valeurs à adapter sont la capacité nominale et, le cas échéant, les valeurs pour le courant de charge/décharge maximal, ainsi que la protection de charge à basse température (0 °C), car les batteries LiFePo4 ne doivent pas être chargées en dessous de 0 °C, car des ions de lithium se déposeraient alors sur les électrodes, ce qui endommagerait la batterie à long terme.

Une décharge peut également avoir lieu jusqu'en dessous de -20 °C, mais à de telles températures, il faut partir du principe que la capacité totale est réduite à environ 70% contre 100 % habituellement.

Raccord de l'équilibreur

Il existe quatre cellules par pile. Soit une cellule ne possède en fait qu'UNE seule cellule de 3,35 V, soit plusieurs (ici quatre), qui présentent chacune un pôle négatif et un pôle positif (ici communs).

Le câble noir de la fiche blanche (-) en bas à gauche est relié au pôle négatif de la première cellule (ici commune), et les quatre câbles rouges (+) sont reliés chacun au pôle positif de la première cellule (il s'agit de la cellule/du groupe de cellules qui, du point de vue du BMS, est la première à être reliée à la terre). B- Dans la vue de face ci-dessus, le bloc de cellules en haut à droite), la deuxième, la troisième et la quatrième cellule(s).

Si les câbles sont trop courts, ils peuvent être rallongés. Il faut toutefois veiller à ce que TOUS les cinq câbles soient finalement de la même longueur afin d'éviter de fausser les résultats de mesure !

Les prises situées sur le côté longitudinal inférieur du BMS, désignées par NTC et UART servent à raccorder la sonde de température (NTC) et du module Bluetooth (UART), par lequel la connexion à l'application BMS est établie.

Connexion de la batterie et du distributeur

Avec le shunt et le distributeur Lynx de Victron, Victron permet de mesurer les courants entrants et sortants jusqu'à 1 kA et de pré-fusionner les branches de consommation connectées.

Les données collectées sont affichées sur l'écran tactile via Cerbo GX.

La batterie est connectée aux entrées du shunt Lynx par des câbles aussi épais que courts et conçus pour les courants attendus.

Tous les raccords vissés M8 doivent être serrés à 14 Nm.

Le shunt Lynx et le distributeur pèsent ensemble 3,6 kg.

Connexion du régulateur MPPT

La sortie du régulateur MPPT est raccordée à l'une des sorties du Distributor. Si plusieurs régulateurs MPPT sont utilisés, ils peuvent être regroupés sur une borne du distributeur.

Le régulateur MPPT pèse 4,5 kg.

Connexion du booster de charge / du chargeur

Les sorties du booster de charge, comme le chargeur, sont directement connectées à l'une des sorties du distributeur.

Le booster de charge pèse 1,8 kg, le chargeur 1,3 kg.

Raccordement des consommateurs

La somme de tous les courants d'une branche d'alimentation multipliée par 1,35 donne la taille du fusible amont à utiliser. Si 105 A sont attendus, le fusible est de 105 x 1,35 = 148 avec 150 A.

Les consommateurs sont toujours protégés individuellement par des fusibles calculés en conséquence.

Connexion Cerbo GX et GX Touch

Le "collecteur de données" Cerbo GX est relié à l'écran tactile GX par le câble de connexion fourni. Les appareils qui communiquent avec le Cerbo GX sont connectés à ce dernier via un câble VE.direct ou un adaptateur USB vers VE. Les deux doivent être commandés séparément si nécessaire.

Connecteur de batterie externe

Une connexion de batterie externe peut par exemple servir à relier deux véhicules disposant tous deux de panneaux photovoltaïques et d'un pack de batteries, afin de rendre l'énergie non utilisée dans l'un des véhicules utilisable par le second véhicule qui consomme davantage.

Un autre raccordement PV externe du régulateur MPPT peut servir à raccorder des panneaux PV externes supplémentaires à l'entrée du régulateur MPPT afin d'obtenir un rendement solaire plus élevé et des paramètres de puissance plus importants. A condition que le régulateur MPPT installé dispose des réserves de puissance correspondantes.

Voici le Victron Smartsolar Régulateur MPPT 250/100 Tr VE.Can qui génère un courant de charge allant jusqu'à 100 A à 12 V CC. La tension PV maximale à vide est de 250 V selon la fiche technique.

Dans les deux véhicules, il convient d'insérer un fusible de 80 A dans la ligne positive de la prise de raccordement externe afin d'une part d'absorber les courants trop élevés et d'autre part d'obtenir une protection contre les courts-circuits. Il est également recommandé d'installer un disjoncteur dans la ligne positive afin de pouvoir déconnecter les prises de raccordement externes de la batterie en cas de non-utilisation.

Conclusion

Une unité solide, qui contient tous les composants en un seul bloc, met finalement à disposition 1 120 Ah, pèse environ 145 kg et permet, malgré sa compacité, d'accéder à tous les raccordements de tous les composants sans devoir démonter les différents appareils.

Avis

Tous les travaux d'installation électrique doivent être effectués par du personnel qualifié dans le respect de la réglementation en vigueur. Lors de travaux sur des installations électriques, celles-ci doivent toujours être maintenues hors tension !
Pour informer les tiers non impliqués, des panneaux d'information appropriés doivent être apposés sur les dispositifs d'arrêt pendant la durée des travaux.

ps Si vous avez besoin d'un soutien personnel pour la mise en œuvre, moyennant des frais, vous êtes invités à le faire réservation faire!