Une fois que vous avez vos éléments Li-Ion, que vous avez vérifié qu'ils sont encore en état (au-dessus de 3V), il vous reste un obstacle avant l'utilisation : il faut le(s) charger !
Je dirai même plus : le chargeur fait partie intégrante du système, il est lié à la batterie et au système qui l'utilise.
En absence de matériel adapté et de budget Hollywoodien, il reste le Net pour trouver des informations et des montages accessibles, réalisables avec les moyens du bord. Cette page contient quelques pistes que j'ai empruntées, et passe sous silence plein d'idées irréalisables (trop complexes ou trop chères).
J'étais quand même bien embêté avec ces 8 éléments LiIon SONY de 1250mAh. La tension était OK mais déséquilibrée, pas étonnant que le pack refusait de fonctionner. De toute façon, c'était trop tard, le boitier plastique était en copeaux et les idées foisonnaient dans ma caboche.
Malgré Google, il m'a fallu du temps pour connaitre les informations nécessaires
à la recharge, entre les pages alarmistes et les appnotes des constructeurs
qui décortiquaient des montages supercomplexes
(genre : Maxim, TI, Analog Devices, LT, NS ... et tous leurs
circuits supersavants). Puis finalement je suis tombé sur
http://www.shdesigns.org/lionchg.html
qui propose un schéma très simple, à la portée d'un gusse comme moi :
Un inconvénient particulier est que le courant de charge n'est pas facile à contrôler, on peut le mesurer mais il est souvent bien en-dessous du calibre désiré. Ce qui peut faire durer certaines recharges très looooongtemps.
Autre remarque : le circuit chauffe plus en chargeant un élément seul que deux élément. La raison est simple : le LM317 doit dissiper la différence entre la tension d'entrée et de sortie, cette tension est plus faible lorsque la tension de sortie est plus grande. La plupart de mes packs ont deux éléments mais pour rééquilibrer un pack, c'était coton. D'ailleurs, le LM317 est mort comme ça, je crois. Je suis alors passé au calibre au-dessus :
Un circuit d'alimentation parallèle (simple diode + condo) est connecté à la bobine d'un relais qui déconnecte la sortie (batterie + montage) au repos. Ainsi, aucun risque de courant de fuite (déchargeant la batterie et réduisant l'autonomie) lors d'une panne de courant ou simplement si la prise n'est pas branchée. Une LED indique la charge des condensateurs de filtrage, et les décharge lorsque le secteur est débranché.
Depuis lors, je me suis penché sur les alimentations linéaires à haut rendement, un domaine qui me semble peu exploré. Pourtant les techniques sont disponibles : MOSFETs, diodes Schottky de puissance, régulateurs à très faible dropout ... et surtout un transfo avec une tension et une puissance (donc impédance) adaptées aux éléments à recharger, afin que le secondaire chute mais pas trop.
Mais lorsqu'aucune contrainte HF n'entre en jeu, ce sont les alimentations à découpage qui mènent le jeu, en particulier depuis que des modèles tout faits sont disponibles pour le commun des bricolos dans la dèche !
Pour des packs plus gros, il vaut mieux brancher une résistance de puissance en série pour limiter le courant de charge. J'ai des 8,2Ohms / 5W qui font très bien l'affaire. Sans cela, le bloc ... chauffe. Il semble qu'il ne soit pas prévu pour se comporter calmement en cas de surcharge, au point qu'il peut se dérégler.
Mais tout de même, brancher 2 multimètres et laisser plein de fils en vrac, sans parler d'un circuit imprimé nu, ce n'est pas franchement ça... Au détour d'un projet, je me suis finalement résolu à acheter une alimentation de laboratoire, ce n'est pas si cher et elle rend tellement de services ! L'affichage numérique de la tension et du courant économisent bien des câbles, ça craint moins les mauvaises manipulations et en fait ça prend même moins de place si on compte celle des fils qui ne trainent pas partout :-)
J'ai découvert par hasard que TI offre aussi des échantillons gratuits de ses modules DC/DC "prêts à l'emploi" et certains modèles m'ont ... interpelé. En particulier, le PT6675 prend du 5V (par exemple : venant d'un PC) et sort du 9V sous 3A (soit 27W+3W de dissipation, ce qui fait 30W et donc 30/5=6A sur le 5V). La plage de réglage descend à 8,2V, ce qui correspond à la tension d'un pack à deux éléments. La documentation montre qu'il suffit d'une résistance de 58KOhms et des poussières (soit une résistance de 47K et un multitours de 22K) pour ajuster la tension de sortie à moins de 1%.
Pour montrer à quel point ce type de modules est facile à utiliser, jetez un oeil sur le convertisseur à base de PT6302. Le circuit imprimé nécessite quelques condos, du câble, pas de quoi se ruiner, surtout si le module est gratuit ;-)
En utilisant le même principe, on peut utiliser des step-down acceptant de larges plages de tensions d'entrée et fournissant divers courants. Du même fabricant, et toujours disponibles en échantillons (à l'heure actulle, mais ça bouge beaucoup), on trouve ces références, aux tensions de sortie couvrant 4,1V, 8,2V, 12,3V et 16,4V :
ref boitier caractéristiques PT6101 SIP12 9-30Vin 5Vout (1.88-11.25Vout) 1A Inh, Adj, 89% 500KHz PT6102 SIP12 9-26Vin 3.3Vout (1.89-6.07Vout) 1A Inh, Adj, 84% 500KHz PT6103 SIP12 16-30Vin 12Vout (2.43-22.12Vout) 1A Inh, Adj, 91% 500KHz PT6212 SIP12 9-30Vin 5Vout (2.18-8.5Vout) 2A 89% 450->900KHz PT6213 SIP12 9-26Vin 3.3Vout (1.8-6.07Vout) 2A 84% 450->900KHz PT6214 SIP12 16-30Vin 12Vout (2.43-22.12Vout) 2A 91% 450->900KHz PT6302 SIP12 9-30Vin 5Vout (2.18-8.5Vout) 3A 89% 500KHz PT6303 SIP12 9-26Vin 3.3Vout (1.8-6.07Vout) 3A 84% 500KHz PT6675 SIP14 4.5-5.5Vin, 9Vout (8.2-9.2V) 3A, 87% 300KHz. dissipe 3W @2.5A PT6883 SIP18 13-36Vin 5Vout (3-6.5Vout) 5A 85% 550KHzEt j'en oublie certainement.
Avec tout ça, vous devriez trouver votre bonheur. Mais il ne faut pas oublier de mettre une résistance de limitation de courant car sinon, le module DC/DC et la batterie vont souffrir !
Il est vrai que je n'ai pas encore trouvé de moyen simple de limiter le courant sur ces modules, mais il suffirait de se pencher dessus :-) Avec un J-FET commandé par une sonde de courant, ça devrait le faire, non ?
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/2044 (PDF miroré ici) présente une méthode un peu "abrupte" (dissipation du trop-plein de courant dans une résistance et un transistor bipolaire). Pas assez élégant et trop "chaud", mais ça peut quand même dépanner de connaitre cette méthode.
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/106 (PDF miroré ici) montre comment utiliser un AOP et un MOSFET pour créer une source de courant stable et contrôlable. C'est très utile mais il faut quand même calibrer la résistance de puissance :-( La référence de tension offre une certaine stabilité mais la précision de la résistance de puissance contrôle aussi la mesure.
Un tour à http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/659 (PDF miroré ici) donne beaucoup d'astuces et d'idées pour s'en sortir avec cette question. Le MAX471 est effectivement un circuit très utile.