Les accus en aéromodélisme [Mode de compatibilité]

Les accus en aéromodélisme
1. Les unités de tension V, intensité I et capacité
Ah/mAh
2. Décharge
3. Les types d’accus Lipo et NiMh
4. Capacité=Autonomie
5. Cablage parallèle et série
6. Charger et Contrôler l’état d’une batterie
7. Stocker
8. Manipuler un chargeur
1) Les unités
Les unités électriques:
la tension – symbole U, unité de mesure le
volts, unité de symbole V
1 volt = 1000 millivolts (unité de symbole
mV)
L’intensité symbole I unité de
mesure l’ampères, unité de
symbole A
1 ampère = 1000 milliampères
(unité de symbole mA )
1) Les unités
Un accu est un réservoir d’électricité
Les caractéristiques sont :
- La tension U exprimée en volts
- La capacité (symbole C )ou volume d’électricité stocké dans l’accu exprimée en
ampères heure (Ah) ou milliampères heure (mAh)
Un accus de 1Ah (ou 1000mAh) fourni :
- Une intensité de 1 A pendant 1 heure
ou
- Une intensité de 500 mA pendant 2 heures
ou
- Une intensité de 2 A pendant 0,5 heure (30 minutes)
……
2) Décharge
La tension d’un accu baisse au fur à mesure que sa charge diminue
U1 tension maxi
U4 tension mini
Selon le type d’accu la
tension minimum ne doit
jamais descendre au
dessous d’un certain seuil
2) Décharge
Un accu à une tension nominale (tension moyenne observée sur la plus grande
partie de sa courbe de décharge) U exprimée en V
Cette tension varie selon la charge/décharge de l’accu :
- d’une tension maxi (accu chargé)
- à une tension mini (accu déchargé), U exprimée en V.
Un accu a une capacité nominal C (volume d’électricité stocké) exprimée en A ou
mAh :
- Le décharger au-delà de sa capacité nominale le détruit
- A l’inverse le recharger au-delà de sa capacité nominale le détruit
également
Un accu est un composant électrochimique, de ce fait il présente des inconvénients :
- Une auto-décharge, sa charge diminue sans qu’il soit utilisé
- Une durée de vie en nombre de cycles charge/décharge
- Une diminution de ses caractéristiques lié au vieillissement et aux cycles
charge/décharge
3) Les types d’accus : NiMH
Les accus NiMH (Nickel-Métal Hydride) :
- Tension nominal de 1 élément 1,2V
- Capacité de 800mAh à 2800mAh (au format AA)
- Tension maxi après charge 1,35V
- Tension mini après décharge 1V (reste environ 5% de la capacité de l’accu)
Un accu NiMH standard présente un taux d’auto-décharge élevé de 20 à 30% par mois
avec une durée de vie de 400 cycles charge/décharge. Le vieillissement peut amener
le taux d’auto-décharge à 50% par mois.
Ce modèle d’accu NiMH sans utilisation se décharge entre 2 et 3 mois.
Une nouvelle génération d’accu NiMH LSD, pour Low Self Discharge (accu que l’on
achéte préchargé) présente un taux d’auto-décharge faible de 2 à 3% par mois avec
une durée de vie de 1800 cycles charge/décharge
Les accus NiMH sont principalement utilisés pour ce qui demande une puissance
moyenne : alimentation radio tx/rx avec servos analogiques
3) Les types d’accus : LiPO
Les accus LiPo (Lithium Polymère) :
- Tension nominal de 3,7V
- Capacité de 180 mAh à 8000mAh
- Tension maxi après charge 4,2V
- Tension mini après décharge 3,3V
Tension Taux de charge Exemple: accu 2000mAh
3,30 V
0%
0 mAh
3,60 V
10%
200 mAh
3,70 V
20%
400 mAh
3,75 V
30%
600 mAh
3,79 V
40%
800 mAh
3,83 V
50%
1000 mAh
3,87 V
60%
1200 mAh
3,92 V
70%
1400 mAh
3,97 V
80%
1600 mAh
4,10 V
90%
1800 mAh
4,20 V
100%
2000 mAh
- Auto-décharge de 1 à 5% par mois
- Durée de vie de 50 à 200 cycles charge/décharge selon l’utilisation
Particularité d’un accu LiPo :
- Décharge rapide, donc forte intensité, adaptée à la propulsion
- Charge rapide adaptée pour un usage successif et rapproché
Les accus LiPo sont principalement utilisés pour la propulsion et de façon plus générale
pour tout ce qui demande une intensité soutenu
3) Les types d’accus : LiPO
Les caractéristiques d’un accu LiPo sont :
- Sa capacité nominale C exprimée en A ou mAh
- Son débit de décharge constant exprimée en nombre de C
- Optionnel : Son débit de pointe de décharge exprimée en nombre de C et en durée
- Sa capacité de charge exprimée en nombre de C
Exemple : accu LiPo de 2200mAh (2,2Ah) de débit constant 30C, débit de pointe de 40C
pendant 10s, capacité de charge 3C :
- Il peut être déchargé à une intensité constante de 66A
- Il peut subir une pointe de décharge de 88A pendant 10 secondes
Dans ces conditions maximum la durée d’utilisation est de 100 secondes environ
Il peut être rechargé avec une intensité de 6.6A en 1200 secondes (20 minutes)
4) Capacité=Autonomie
Pour obtenir la durée théorique d’utilisation d’un accu en
connaissant l’intensité de décharge consommée le calcul est :
t = (C/I) * 3600 secondes
Le résultat t est en secondes, C et I doivent être exprimé avec la
même unité Ah et A ou mA et mAh
Pour obtenir l’intensité moyenne consommée en connaissant la
durée d’utilisation et la capacité consommée dans l’accu le calcul
est :
I = C / (durée d’utilisation en secondes/3600 secondes)
Le résultat I est en A ou mA selon que C est exprimé en Ah ou A
5) Cablage parallèle et série
En électricité il existe le montage série
Les tensions s’additionnent
La capacité reste la même
3 éléments de U=1,2 V et de
C=2000mAh font un accu de
U=4,8V et C=2000mAh
5) Cablage parallèle et série
Il ne faut associer que des éléments
strictement identique : même
technologie, même caractéristiques,
même âge, même marque
Quand ils ont été associés il ne faut
plus les séparer, il doivent toujours
être déchargés et chargés ensemble
Dans cet exemple l’élément central va se vider avant les 2 autres
5) Cablage parallèle et série
En électricité il existe le montage parallèle (cité pour exemple)
La tension reste la même
Les capacités s’additionnent
2 éléments de U=1,2 V et de
C=2000mAh font un accu de
U=1,2V et C=4000mAh
5) Cablage parallèle et série
Il ne faut associer que des éléments
strictement identique : même
technologie, même caractéristiques,
même âge, même marque
Quand ils ont été associés il ne faut
plus les séparer, il doivent toujours
être déchargés et chargés ensemble
Dans cet exemple l’intensité de l’élément de gauche va se diviser pour recharger
l’élément de droite
Le montage en parallèle est déconseillé en cablage direct, il
est souhaitable de relier les accus par un dispositif
électronique pour éviter ce phénomène.
6) Charger et Contrôler l’état d’une batterie
Contrôle de la charge d’un accu NiMH avec un contrôleur de charge :
- Pleine charge (100%) = 1,35 V élément
- Vide (5% restant) = 1V
- Attention le contrôleur de charge ne donne qu’une indication.
- Il est indispensable de mesurer régulièrement la santé de l’accu par un test de
charge décharge
6) Charger et Contrôler l’état d’une batterie
La charge d’un accu NiMH :
- La règle est de charger un accu NiMH avec une intensité comprise entre entre le
1/10 et le 1/3 de sa capacité
- Plus l’intensité de charge est faible plus on préserve la vie de l’accu
Un accu de 2000mA peut-être chargé à une intensité comprise entre 200mA et
700mA
On considère qu’un NiMH est chargé à pleine capacité quand il a absorbé 10% de plus
que sa capacité manquante (s’il lui manque 1000 mAh il peut absorbé 1100 mAh)
La particularité d’un accu NiMH est que la fin
de charge se détecte par un phénomène le
delta peak (0,008V -> 8mV)
Le delta-peak fonctionne correctement à la
condition d’avoir une intensité de charge au tiers
de la capacité et que l’accu ne soit pas trop usé
(plus l’accu a subi des cycle de charge/décharge
plus le delta peak devient indécelable)
6) Charger et Contrôler l’état d’une batterie
La charge d’un accu NiMH :
Par sécurité et pour éviter une surcharge il faut aussi surveiller la capacité prise
absorbée par l’accu lors de la charge.
Une estimation de consommation peut-être faite : on peut raisonnablement
considérer qu’un appareil équipé de 5 servos analogiques standard (type S3003) en vol
mixte consomme environ 1500 mAh, donc 3 vols de 10 minutes utilisent 750mAh.
Lors de la recharge il faut donc par sécurité vérifier la capacité absorbée.
Contrôle d’un accu de réception NiMH de 4 éléments et 2000mAh
1 Décharge de l’accu à 1V par élément et à une intensité comprise entre ¼ et ½
de sa capacité : décharge à 4V à une intensité de 500mA
2 Recharger l’accu à sa capacité maximum + 10% si pas de détection de delta
peak (l’accu peut absorber 2200 mAh)
3
Décharge de l’accu idem 1
La charge d’un accu NiMH :
3 Calcul du ratio entre la capacité restituée et a capacité de l’accu lors la
décharge 3
Si en 3 l’accu a restitué 1900 mAh : 1900/2200 = 86% -- accu OK
Si en 3 l’accu a restitué 1500 mAh : 1500/2200 = 68% -- accu NOK
2 Recharger l’accu idem 2
Cette opération peut-être répétée plusieurs fois
6) Charger et Contrôler l’état d’une batterie
Le contrôle d’un accu LiPo avec un
contrôleur d’accu est fiable du fait de la
corrélation plus linéaire du couple
tension/charge
La charge d’un accu Lipo peut se faire selon
sa capacité de charge exprimée en nombre
de C, ou si on veut préserver la durée de vie
de l’accu à une intensité égal au ¼ de sa
capacité.
Un équilibrage régulier est impératif pour
amener les éléments à la même tension
Tension Taux de charge Exemple: accu 2000mAh
3,30 V
0%
0 mAh
3,60 V
10%
200 mAh
3,70 V
20%
400 mAh
3,75 V
30%
600 mAh
3,79 V
40%
800 mAh
3,83 V
50%
1000 mAh
3,87 V
60%
1200 mAh
3,92 V
70%
1400 mAh
3,97 V
80%
1600 mAh
4,10 V
90%
1800 mAh
4,20 V
100%
2000 mAh
7) Stocker
Le stockage des accus NiMH :
- Vide (1 volt par élément)
- Au frais
Le stockage des accus LiPo :
- chargé à 75% (réglage storage des chargeurs) = 3.8v/élément
- Au frais
Effet mémoire accu NiMH :
- Minimisé par les constructeurs, un cycle complet décharge/charge
(contrôle d’accu) régulier suffit pour que celui-ci n’existe pas
Effet mémoire accu LiPo : inexistant
Rodage accu NiMH et LiPo :
- Pour augmenter la durée de vie des accus il est conseillé de faire
plusieurs cycle de décharge/charge (contrôle d’accu) pour prolonger leur durée de
vie
8) Manipuler un chargeur
Place au travaux pratiques : utilisation d’un chargeur intelligent
« il ne faut jamais se croire plus intelligent que ce chargeur »