Comment fonctionne un circuit d'équilibrage et de protection de la batterie?

Je suis en train de construire une batterie 4S LiPo que j'aimerais intégrer dans un projet d'enceintes portables et je dois m'assurer que les batteries n'auront jamais besoin d'entretien à côté de les remplacer complètement dans environ 5 ans. Les piles que j'utilise sont NCR18650B, elles devraient donc être assez correctes.

J'utilise la carte BMS suivante qui utilise un circuit intégré de charge Seiko :

Afin de vérifier que cela fonctionne correctement, j'ai délibérément déséquilibré une cellule en la faisant charger jusqu'à 4 V et j'ai laissé les 3 autres cellules à la même tension de 3,85 V.

L'alimentation du banc est réglée sur 16,8 V pour la charge et les éléments suivants peuvent être observés:

1. Dès que la première batterie est chargée à 4,25 V, le pack est déconnecté de l'alimentation. Dans ce cas particulier, l'énergie totale dans le pack est assez faible car les batteries sont fortement déséquilibrées. Pourquoi ne pas déconnecter uniquement la cellule la plus chargée?
2. Je ne parviens pas à détecter l'équilibrage avec ou hors tension, une fois que le BMS a décidé que la charge est terminée. Aucun courant ne s'écoule de la cellule la plus chargée.
3. J'ai essayé une planche d'équilibrage alternative et ce comportement semble cohérent. Tous les PCB d'équilibrage commerciaux "fonctionnent" de la même manière?

Comment fonctionne tout cet équilibre? Quelle serait la meilleure option pour mon scénario où j'ai besoin d'un pack 4S dont la charge va tirer des pics de ~ 1A pendant de courtes périodes?

J'ai lu un chapitre d'un très bon livre qui répond à tout.

Je recommande fortement de lire ce chapitre ou le livre, mais si vous voulez l'histoire très courte, les choses sont comme ça.

• Normalement, on suppose qu'un pack est assemblé avec des cellules équilibrées, donc un BMS régulier n'est pas conçu pour équilibrer les différences énormes.
• Normalement, les piles au lithium ont un taux d'autodécharge très faible et sont assez homogènes, de sorte qu'un équilibrage mineur est nécessaire pour maintenir le pack en bon état de fonctionnement.
• La plupart des cartes BMS qui ont un équilibrage ne font passer qu'un très petit courant de la cellule la plus chargée à une résistance de shunt, ce qui leur permet de gaspiller efficacement la charge jusqu'à ce que les autres cellules atteignent le même niveau.
• La plupart des circuits d'équilibrage ne font pas passer le courant d'une cellule à une autre (équilibrage actif) car cela coûte plus cher.
• Selon le circuit de charge, l'équilibrage n'est pas actif en permanence mais peut ne l'être que pendant et pendant la charge. Puisqu'un grand déséquilibre ne devrait pas se produire, il serait stupide de gaspiller l'énergie d'une cellule plus chargée lorsque le pack est déconnecté de l'alimentation.
• Il faut de nombreux cycles pour équilibrer les cellules. Bien sûr, selon le circuit, les choses peuvent varier, mais vous pouvez vous attendre à équilibrer une différence de 10% en une trentaine de cycles de charge.
• Le déséquilibre par cycle de cellules LiPo correctement appariées est généralement inférieur à 0,1%

Cette technique d'équilibrage simple qui est très probablement implémentée dans les cartes BMS courantes fonctionne comme ceci:

Le P-MOSFET d'équilibrage interne pour une cellule particulière, qui doit être équilibrée, est activé en premier. Cela crée un courant de polarisation de bas niveau à travers les diviseurs de résistance externe, qui connectent les bornes de la cellule au CI du contrôleur d'équilibre des cellules de la batterie. La tension grille-à-source est ainsi établie aux bornes de R2 et le MOSFET externe est activé. La résistance à l'état passant du MOSFET externe est négligeable par rapport à la résistance d'équilibrage cellulaire externe et le courant d'équilibrage externe, I BAL, est donné par I BAL = V CELL / R BAL. En sélectionnant correctement la valeur de résistance R BAL, nous pouvons obtenir le courant d'équilibrage des cellules souhaitable, qui pourrait être beaucoup plus élevé que le courant d'équilibrage des cellules interne et peut accélérer le processus d'équilibrage des cellules.