Ateliers2021/DémontageBatterie

De Breizh-Entropy
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Démontage d'une batterie de PC portable

Le but de la manipulation est de mieux comprendre comment fonctionne une batterie de PC portable, et d'éventuellement changer les cellules pour des neuves. Projet effectué sur une batterie de Panasonic CF-R9, référence CF-VZSU49AJS (7,2V, 6.2Ah typ.). Réalisé par benoar dans son coin avec quelques coups de main.

Ouverture de la batterie

Une des parties les plus chiantes : ouvrir le plastique de la batterie, qui est souvent soudé à l'ultrason. Ici ça semble plutôt être des adhésifs. Je passe avec un cutter, un couteau, dans les interstices que je peux trouver entre les deux morceaux de coque. Il faut faire attention à ne pas aller trop fort avec des outils pointus, car les cellules Lithium-Ion peuvent brûler ou exploser si elles sont percées. À force de persévérance, et de pas mal de déformation de la coque plastique, on voit les entrailles : quatre cellules NCR18650A (deux en série par deux en parallèle), et un circuit auquel est soudé le connecteur, qui contient la logique de « protection ». Il est recouvert par une sorte de mastic gris foncé, qui couvre la plupart des composants.

Analyse du circuit de protection

Ce PCB de protection a trois rôles : protéger de la surchauffe, protéger des surtensions (avec un mauvais chargeur qui balancerait des tensions trop élevées), protéger des sous-tension (cellules trop déchargées : risque d'enflammement si elles sont trop à plat). Dans tous les cas il déconnecte les cellules de la sortie sur le connecteur.

Les cellules sont reliées à trois endroits au PCB : la masse en bas de la chaîne (VG), au milieu (VM), et en haut des cellules (VH) qui donne la tension totale de 8 V ici pour des cellules bien chargées (deux fois la tension nominale des cellules Li-Ion, qui font 3,7 V en standard).

Je cherche le brochage du connecteur à 10 broches : ici, on travaille sur un circuit qui est alimenté par les cellules, donc il faut faire attention à ce qu'on pourrait court-circuiter, et se dire que tester la continuité pour trouver des chemins ne se fait pas comme sur un circuit non-alimenté. On peut tester la tension entre différents points du PCB, mais il n'est pas évident de savoir si elle provient directement de VM ou VH, par exemple. J'utilise la méthode « à l'arrache » de tester la continuité dans les deux sens à chaque fois, afin d'écarter les faux-positifs qui arrivent lorsque le multi-mètre capte la tension du circuit et non sa propre tension pour le test de continuité. Je me mets soit sur VG ou VH d'un côté, et je teste chaque broche du connecteur plutôt rapidement de l'autre, pour éviter de balancer des tensions trop destructrices à des endroits pas faits pour ; puis j'inverse. Je repère ainsi rapidement la masse (tout à gauche) et la sortie principale 8 V (tout à droite). Notez que cela teste la continuité dans un contexte de contrôleur qui laisse passer le courant, et qui ne s'est pas mis en protection.

Un autre point d'attache facilement repérable est la sonde de température (scotchée à une cellule), notée TH sur le PCB, qui permet de détecter quand les cellules surchauffent. Toujours la même technique, je détecte qu'une patte est à la masse, et une autre est en pin 2. Sauf qu'après plusieurs tests, je me rends compte que les tensions que j'avais relevées ont changé par rapport au début (c'est une bonne idée d'avoir un aperçu de quelle tension chaque broche affiche au début ; j'avais 0,25 V environ sur pas mal de pins), j'ai un peu moins de 8 V presque partout, au lieu d'être proche de la masse. Je me rend compte que la masse sur le connecteur flotte, et n'est plus reliée à la masse des cellules… je crois que le circuit de protection s'est activé ! En testant les broches de la sonde de température avec un système actif (un multi-mètre en mode continuité, contrairement à un test de tension par exemple), j'ai dû faire croire au circuit qu'une cellule surchauffait, et il a coupé les cellule du connecteur externe afin de protéger les cellules et l'ordinateur.

Il faut alors essayer de ré-initialiser le contrôleur : je vois par exemple ici https://www.youtube.com/embed/xyeHKKe2z0Q qu'en court-circuitant la partie qui bloque (dans son cas c'était côté positif, moi c'est côté négatif) quelques temps avec une charge certaine, on peut « relancer » la machine. J'essaye en reliant VG à la masse du connecteur pendant quelques secondes à travers une résistance (environ 100 ohms ici, ce qui donne une charge de 640 mW, car P=U^2/R), mais ça ne semble pas fonctionner ici (je l'ai fais à travers mon multi-mètre en mode mesure de courant, pour voir si le courant passe, ce qui est bien le cas).

Une autre solution serait de se connecteur au contrôleur afin d'y effectuer une ré-initialisation logicielle, si possible. Je trouve après coup le brochage sur un forum : http://forum.notebookreview.com/threads/cf19-battery-refurbishing.700827/page-2#post-9016514 . C'est du SMBus qui utilise sûrement le protocole (Smart Battery System) ; je n'ai pas pu identifier la puce intéressante sur le PCB, seulement un petit multiplexeur et un opamp (à priori).

Après un troisième essai, où je relie cette fois-ci une charge à VG mais également à la masse du connecteur, sans mettre une charge particulière derrière (donc je ne fais que court-circuiter VG et la masse du connecteur), et en attendant quelques temps, ça remarche ! J'ai une tension entre la masse et le positif sur le connecteur. En fait, l'ensemble du circuit doit être coupé quand le circuit se met en protection : VG n'est plus relié à rien, et c'est la masse du connecteur qui continue d'être reliée au reste du circuit. Je m'en suis rendu compte en me rappelant qu'aucune tension n'était plus visible sur aucune des broches, et en analysant alors que tout le circuit de logique devait être en aval du point de coupure. Le relier une nouvelle fois à la masse des cellules (VG) l'a fait « redémarrer » (puisqu'il n'était semble-t-il plus alimenté).