Réaliser son pack batterie

Définir son besoin

Avant de se lancer dans le pack, il faut poser son besoin. Les paramètres à prendre en compte sont :

Tension d’utilisation (V)
Courant moyen (A)
Courant max (A)
temps (h)

Exemple : je veux faire fonctionner mon IC-705 sur batterie une après-midi (4-5h).
Dans les spec. du 705 on lit ceci :

Voici donc la batterie qu’il me faut :

Tension de 11,7V à 15,9V
Courant moyen disons 20 % du temps en émission 10W (3A) et 80 % réception audio
max (0,5A) soit 0,2×3+0,8×0,5=1A
Courant max 3A
Temps 5h
=> Capacité de 1A*5h = 5Ah

Choisir sa chimie

Une fois le besoin cadré, il faut choisir une chimie qui colle au plus près du besoin. La tension est la porte d’entrée.
Un pack est composé de « cellules », x cellules en série et y en parallèle. On dit « xSyP ». Un 4S1P est donc un pack de 4 cellules en série (ci-dessous à gauche). Et 4S2P pour 4 série, 2 parallèles (ci-dessous à droite).

La mise en série des cellules sert à atteindre la tension désirée. La mise en parallèle sert à augmenter la capacité du pack et le courant de décharge (si besoin).
Pour la chimie il est important d’avoir en tête la courbe de décharge de la cellule. Ici je vous mets des courbes théoriques des cellules Li-ion et LiFePo4 et en équivalent ce que serait une Plomb :

Voici ce que donneraient des packs 3S ou 4S :

	Tension MAX	Tension Nominal	Pack 3S	Pack 4S
Li-ion	3,9 – 4,2	3,7	11V Max 12,6V	14,8V Max 16,8V
LiFePo₄	3,3 – 3,5	3,2	9,6V Max 10,5V	14,8V Max 14V
Pb	3 – 3,2	2,5 – 3	9V	12V

Voilà donc pourquoi pour nos radios en 13,8V le meilleur choix est la LiFePo4 en 4S. La Li-ion est mal exploitée en 3S et en 4S elle peut faire des surtensions si trop chargée.

Choisir sa cellule

Une fois la chimie définie, on va se choisir une cellule. On part sur de la LiFePo4 en pack 4S. Notre courant max est de 3A ÷4 =0,75Amax et courant nominal de 1÷4=0,25A.
Vous verrez qu’ici ce n’est pas ce qui va vous permettre de choisir une cellule, toutes peuvent sortir ces courants :
https://eu.nkon.nl/rechargeable/lifepo4.html

Pour la capacité, on demande 5Ah. Trop faible pour une cellule prismatique (à partir
de 20Ah), on va donc partir sur une 26650 :
https://eu.nkon.nl/jgne-htcfr26650-3800mah-11-4a-lifepo4.html

Vous pourrez trouver d’autres cellules de différentes tailles. Sachez que les cellules
cylindriques sont généralement nommées en fonction de leur taille (attention l’appellation
n’a pas valeur de plan, la taille réelle peut varier) :

Ø26mm x 65mm est nommée 26650
Ø18mm x 65mm est nommée 18650
…

Notre cellule propose 3,8Ah de capacité x2 = 7,6Ah.

Il vous faudra donc un pack 4S2P avec ces cellules pour notre exemple.

Construire son pack

On part sur un 4S2P de 26650 en LiFePo4. Si vous souhaitez un pack plus petit ou plus gros, les explications resterons valables. Il suffit de jouer sur le multiple de cellules en parallèle.

Pour votre pack il vous faudra :

Une soudeuse par point
Un fer à souder
Des pistes Nickel
Des entretoises 26650
Un BMS LiFePo4 4S
Du fil
Un connecteur de votre choix
De gaine thermorétractable

Pour la soudeuse par point, ne prenez pas les trucs premiers prix à 20-30€.

Visez plus un truc de ce genre minimum :
https://fr.aliexpress.com/item/1005004539893676.html

⚠ Attention, j’avais ça, elle marchait. MAIS fonctionnait en mettant une LiPo en court-circuit. La LiPo a gonflé, elle n’a pas pris feu mais au vu du risque je la déconseille.
Je sais que le FabLab de Concarneau utilise cette soudeuse sans problème depuis des années :
https://malectrics.eu/product/diy-arduino-battery-spot-welder-prebuilt-kit-v3/
Voir un poste fixe de ce genre :
https://fr.aliexpress.com/item/1005002994968521.html
Les pistes Nickel sont généralement fournis avec la soudeuse. Sinon 0,15-0,2 mm c’est bien pour le besoin décrit ici.
Les entretoises se trouvent à l’unité ou déjà groupées (ici par lot de 50):
https://fr.aliexpress.com/item/1005004810109920.html
Vous pouvez aussi les imprimer en 3D. J’en ai dessiné que je mets à disposition ici :
https://www.thingiverse.com/thing:5944417
Le BMS est à choisir en lien avec la chimie et le nombre de cellules en série. Nous sommes sur du LiFePo4 en 4S :
https://fr.aliexpress.com/item/1005003651719120.html
ou
https://www.amazon.fr/Platine-charge-lithium-PCB-protection/dp/B07PNJ2W9S/ref=sr_1_87
Pour le fil j’ai une préférence pour le souple gaine silicone :
https://fr.aliexpress.com/item/1005002911374376.html
Les connecteurs là c’est à vous de voir votre besoin. Perso. j’ai pris des Andreson 30A pour aller avec un panneau solaire et du 5.5×2.5mm DC Jack pour le IC-705.
La gaine thermo se choisie en additionnant la hauteur et la profondeur du pack.
Pour un 4S2P en 26650, hauteur 65mm arrondi à 70mm +2xØ26mm arrondi à 60mm + les entretoises il vous faut minimum 140mm de largeur de tube thermo.
Enfin pour l’assemblage, je vous ai trouvé une petite vidéo avec presque ce qu’on vient de voir :
https://www.youtube.com/watch?v=QreezICDTt8

Connections d’un BMS

Un BMS a une entrée/sortie, une connexion de puissance vers les cellules et des points de mesures de tension pour l’équilibrage. Voici le câblage typique d’un BMS 4S (ici un BMS Li-ion sur la photo, d’où les valeurs des tensions différentes de nos LiFePo4) :

En gras les passages de puissance à dimensionner en fonction de l’intensité max qui peut passer dedans.
Vous trouverez aussi des BMS avec des fils qui servent à la mesure de tension pour l’équilibrage. Ils se connectent aux mêmes endroits avec un petit point de soudure étain sur la piste Nickel.

Vous avez le choix.

Recharger par panneaux solaire (optionnel)

L’idée d’un panneau solaire en plus du pack batterie est de pouvoir allonger la durer d’exploitation. Un panneau solaire se définie en tension et puissance max de sortie dit « puissance crête ». Ce n’est donc pas la puissance qui sortira en continue de vos panneaux mais ça vous donne une idée du débit en pleine après-midi face au soleil. Le soleil était intermittent, c’est à vous de juger de combien de puissance vous souhaitez disposer.

Une LiFePo4 se charge à 3,5-3,6V, soit 14,2-14,4V pour un pack 4S. Il vous faut donc un panneau solaire « 12V » qui sort en réalité 18-20V crête.Dans l’idée de rester portable voici 2 panneaux en exemple :

⚠ On ne branche JAMAIS une batterie directement sur un panneau solaire, on risque de la faire exploser avec une surtension.

Donc un élément à ajouter impérativement est un MPPT. A nouveau il faut le choisir en fonction de votre chimie et puissance désirée. Pour la radio c’est malheureusement un élément source de QRM. Il faut donc viser du haut de gamme là. D’après OH8STN (un américain passionné de portable basé en Finlande) dans une de ses vidéos, les seuls MPPT qu’il a testé sans QRM sont les GENASUN.

Je vous mets ici une de ses vidéos où il teste un MPPT Victron et met en lumière tout le QRM qu’il crache :

Donc voici la gamme Genasun (choisir les MPPT 14,2V pour la LiFePo4 en 4S) :
https://genasun.eu/collections/genasun-lithium-mppts

Bon bricolage