Les batteries

alex · Octobre 6, 2015, 4:31

Dans le règlement initial il est indiqué que l’on peut utiliser des batteries type “Lithium”.

A coté des technologies Plomb, NiCd ou NiMh, ce type de batterie à une densité énergétique plus importante, c’est à dire que pour un même volume ou une même masse, on dispose de plus d’énergie.

L’effet de bord, c’est que l’énergie étant en quelque sorte plus ‘concentrée’, en cas de problème, les effets sont plus importants.

http://blog.cafefoundation.org/wp-content/uploads/2012/01/lipo-fire.jpg

En plus, elles sont traitres, parce que maltraitées, elles peuvent sembler stables, et prendre feu au bout de plusieurs minutes.

Et pour des raisons ‘chimique’, justement ces batteries nécessitent de respecter des précautions d’emploi.

Pour faire simple, à partir du moment ou une manipulation provoque un court-circuit interne, ça provoque un feu chimique (carburant et comburant sont générés par la batterie, seul un extincteur CO² pourrait stopper la réaction)

Dans la liste de ce qui provoque un court circuit interne :

chocs qui endommagent l’enveloppe et laisse une marque (y compris pliage)
court circuit, qui fait chauffer la batterie et engendre une fonte à l’intérieur
charge en courant ou tension supérieure a ses limites fabricants

Ce qui les détruit mais sans risque : la décharge profonde, typiquement quand la tension descend plus bas de 3V par cellule.

Par précaution, quand on les manipule, et il faudra y penser à l’atelier, si l’on a pas d’extincteur CO² sous la main, il faut prévoir un seau d’eau, non pas pour tenter d’arroser un départ de feu, mais pour y jeter la batterie et tout ce qui vient avec, seul moyen d’empêcher la propagation du feu.

Pour les même raisons, dans le cas général il ne sera pas possible de stocker de batteries à l’ACoLab.
Si la batterie est en bonne état et est stockée dans une enceinte sécurisé, c’est envisageable, mais sera soumis à l’accord explicite d’un des membres du C.A. qui en prendra la responsabilité (Certains modéliste utilise une cocotte minute aménagée pour ça)

Dans tout les cas, concernant la charge des batteries, il sera absolument impératif qu’une personne connaissant les risques et ce qu’il faut faire soit présente pendant le processus (même pour une simple visite au toilettes)

Vous l’aurez compris, il ne faut pas faire n’importe quoi avec ces batteries.
Au moindre doute, mettez tout en sécurité (débranchez, approchez le seau d’eau) et prenez le temps d’analyser ou de chercher une confirmation.
Ne faites quelque chose avec ces batteries que si vous savez précisément ce qui va se produire.

Dans la même veine, pour la recharge, il est absolument impératif non seulement de respecter les spécifications du fabriquant, et donc d’utiliser un chargeur adapté (hors de question de brancher un bloc secteur ou une alim de PC ‘à l’aveugle’ sur ce type d’accus)

alex · Octobre 6, 2015, 5:13

Donc, coté NiCd ou du NiMh quelques exemples de batterie utilisables.

http://hobbyking.com/hobbyking/store/__37321__Turnigy_Stick_Pack_7_2V_2000mAh_High_Power_Series_NiMH.html (attention au poids…)

http://hobbyking.com/hobbyking/store/__37327__Turnigy_Receiver_Hump_Pack_2_3A_1500mAh_6_0V_NiMH_High_Power_Series.html

Ça se charge assez bien en mode bricolage avec un bloc secteur et un régulateur par exemple, mais c’est quand même plus agréable d’avoir un chargeur évolué qui permet de choisir le courant de charge, est capable de détecter quand la charge est finie et indique la tension et précise l’énergie apportée a la batterie.

Coté Lipo, là, comme indiqué au dessus, il faut pas jouer.
J’ai un petit chargeur dont je suis satisfait, mais il faudra soit que l’ACoLab en achète un second, soit au moins qu’un autre membre prête le sien, parce qu’on pourra charge potentiellement qu’une batterie à chaque fois (il y a une astuce pour en faire 2 d’un coup, mais il faut que ce soit les mêmes, et déchargées à peu près pareil)

Vu que les batteries prévues font au max 1500mAh, avec un courant de 1.5 A, il faut une bonne heure pour charger complètement une batterie.

En modèle très simple, il y a par exemple http://hobbyking.com/hobbyking/store/_49338__Turnigy_E3_Compact_2S_3S_Lipo_Charger_100_240v_US_Plug.html

Pour des petites batteries (entre 350 et 1000mAh), ou si on est super pas pressé, celui là peu faire l’affaire http://hobbyking.com/hobbyking/store/__22410__HobbyKing_174_B3AC_Compact_Charger.html

En plus sérieux, l’ImaxB6AC, qu’on trouve aussi sur Ebay : http://hobbyking.com/hobbyking/store/_76462__IMAX_B6_AC_DC_Charger_5A_50W_With_US_Plug_Copy.html (note, il existe en version ‘genuine’ et en version ‘clone’. Certains ont eut quelques désagréments avec les clones, mais c’est rare, et en général c’est juste une calibration à refaire, la procédure se trouve sur le net)

A noter aussi des chargeur qui se branchent en 12V, donc il faut une alimentation en 12V qui peut fournir assez de puissance pour les utiliser.
http://hobbyking.com/hobbyking/store/__21044__Hobbyking_174_DC_4S_Balance_Charger_Cell_Checker_30w_2s_4s.html
http://hobbyking.com/hobbyking/store/__73942__Turnigy_B4_Compact_35W_4A_Automatic_Balance_Charger_2_4S_Lipoly.html

Et l’ImaxB6 sans son “transfo” intégré http://hobbyking.com/hobbyking/store/_76461__IMAX_B6_DC_Charger_5A_50W_Copy.html

Si on doit en prendre un pour l’ACoLab, ça devient pertinent de prendre un ‘multisorties’ tel que celui ci pour faire 2 batteries d’un coup
http://hobbyking.com/hobbyking/store/_58315__Turnigy_P405_Dual_Input_AC_DC_45W_Digital_Balancing_Charger.html

Maintenant qu’on à réalisé l’investissement de chargeur, il faut penser aux batteries… au prochain épisode

alex · Octobre 6, 2015, 8:00

Donc, pour la suite, le règlement indique capacité max = 1500mAh et jusqu’à 3S…

Un peu de décryptage s’impose !!

On va commencer par la tension.
C’est directement lié à la chimie de l’accu (différence de potentiel entre les ions, les électrons, toussa-toussa), il y a une tension différente pour chaque ‹ unité de batterie ›, qu’on nomme une cellule.

Par exemple, pour une batterie au plomb (Pb en abregé), tel que nous trouvons sur les voitures, la tension ‹ de référence › d’une cellule est de 2V. En en plaçant 6 en série, on obtient une tension nominale de 12V. Et voilà pourquoi il y a toujours 6 bouchons sur ces batteries et pas 5 ou 7, un par cellule !

Pour le NiCd et le NiMh, la différence est pour ainsi dire insignifiante, et la tension par cellule est de 1.2V.

Du coté du Lithium, il existe plusieurs ‹ sous familles › Lithium-maganèse, Lithium-cobalt, lithium-‹ air ›… mais dans le cas qui nous intéresse, on va parler du Lithium-Polymère, noté Lipo ou LiPo dans le jargon. Ici, la tension nominale d’une cellule est de 3.7V

On trouve aussi une ‹ nouvelle génération › LiFePo4, alias Lithium-Fer dans le jargon, mais je n’ai jamais employé cette technologie, donc je n’en parle pas plus que ça, mais certains modélistes ne jurent que par ça.

Sauf que tout ça, c’est sur le papier, parce qu’entre une cellule chargée et une cellule vide, la tension est pas la même, les valeurs nominales sont en quelque sorte la tension moyenne. (en réalité, c’est une valeur plus ou moins arbitraire quand on à consommé entre 20% et 50%, histoire d’avoir une base).

Pour le Pb, j’ai plus en tête les valeurs précises, mais il me semble que c’est quelque chose comme 2.2V et 1.6V

Coté NiCd et niMh, la tension maxi-maxi sera entre 1.35 et 1.4V, mais elle chute très rapidement dès qu’on consomme quelques milliampères vers 1.3V. La cellule est considérée comme totalement vide à 1V.

Pour le lipo, la tension absolument maxi (toute façon au dessus ça abime l’accu), c’est 4.2V.
La tension basse est préconisée à 3.3V et il ne faut jamais descendre en dessous de 3V.

Là, on est sur la première particularité.
Les accus classiques, quand ils sont vides ne fournissent presque plus de courant et la tension peu descendre à 0V tr-s rapidement, mais l’accu l’encaisse.

En Lipo par contre, ça fourni moins de courant, mais ça continue à en fournir, et quand la tension descend en dessous de 3V, et bien ça tue l’accu à petit feu. Les accus qui subissent ce traitement gonflent petit à petit, et une fois que c’est amorcé, l’accu n’est plus ‹ capable › et s’endommage même avec une utilisation dans les spécifications d’origine.
Du coup, une bonne habitude est de ne pas descendre en dessous de 3.3V/Cellule

A priori, le LiFePo4 supporterait les décharges plus profondes et serait plus tolérant aux mauvais traitement.

Ensuite, comme pour la batterie de la voiture, on assemble les cellules en série et ça nous donne :
1s = nominal 3.7V / Mini 3.3V / Maxi 4.2V
2s = nominal 7.4V / Mini 6.6V / Maxi 8.4V
3s = nominal 11.1V / Mini 9.9V / Maxi 12.6V

Du coup, pour alimenter un arduino et des moteurs en 5V, un 3S n’apporte pas grand chose, puisqu’on va être obligé d’utiliser un régulateur pour transformer ce ‹ 11.1V › en 5V

Dans ce cas, il est préférable d’utiliser des Lipo en 2S

Pour ce qui est de la capacité de l’accu, c’est indiqué 1500mAh, en fait, c’est le sous multiple des Ampères.heures, ça fait donc 1.5A
Un soupçon de math avec les bonnes formules nous permet de donner un aspect plus tangible à ce qu’est la capacité.

Ma batterie est ‹ grosse › de 1.5Ah, donc, elle peut fournir 1.5 ampères pendant une heure, ou elle peut fournir 1.5/2 = 0,75A pendant 1x2 = 2h, ou encore 15 ampères pendant 1/10 d’heure (donc 6 minutes) ou 150 ampères pendant 1/100 d’heure, donc 36 secondes…

Sauf que non, physiquement, elle pourra pas supporter 150A, a cause de ce qu’on appelle la résistance interne de la batterie, mais on va pas rentrer dans les détails.
Et c’est pour ça que les fabriquant indique un courant maximal à ne pas dépasser.

En fait, plus précisément, et parce que ça fait plus classe, mais aussi parce que ça permet de comparer plus facilement avec des batteries qui n’ont pas strictement la même capacité, il indique un ‹ nombre de C › plutôt qu’un courant, et ce nombre est obtenu très simplement.
C = Courant max / Capacité
Du coup, pour connaitre le courant max, on fait l’opération inverse
Capacité x C = courant max.

si ma batterie prise en exemple est une ‹ 20C ›, elle pourra délivrer 1.5 x 20 = 30 Ampères.

Si on à besoin d’alimenter un appareil qui consomme 2A au maxi, sauf dans des cas très précis et pour des raisons qui dépasse cette initiation, pas besoin d’avoir une batterie de 50C !
En fait, une ‹ 2C › suffirait.

Sauf que là encore, les constructeurs prennent un peu les valeurs qui les arrange, et qu’on à interet à prendre une petite marge.
En fait, bien que la batterie 2C puisse fournir nos 2A (puisque sa limite est 1.5 x 2 = 3A), sa tension va vraiment chuter, et du coup, on ne pourra tirer 2A que pendant le premier quart de décharge, car ensuite la tension va chuter en dessous de 3V quand on consomme.

Dans notre cas, je pense qu’il ne faut pas non plus chercher à viser trop juste et prendre une marge confortable, la différence de prix entre un accu ‹ 5C › et ‹ 20C › est mineure.
On peut toujours prendre plus, l’accu aura plus de ‹ patate › (unité pifomètrique de performance) quand on consomme, mais ça n’augmentera pas l’autonomie, c’est même le contraire qui va se produire, car du coup un petit peu plus de courant sera fourni, et l’accu est plus lourd.

Par la dessus, (et en ça le règlement est con, car il devrait mettre une limite en Wh et pas en Ah), une batterie 2s 1500mAh dispose de moins d’énergie qu’une 3s 1500mAh
Selon votre matériel, à vous de décider si il est préférable avoir un 2s et avoir quelque chose de plus simple (donc statistiquement plus fiable) ou de partir en 3S et d’embarquer aussi un régulateur de tension capable de fournir du 5V pour tout ce qui n’encaissera pas 14.6V

Une fois armé de tout ces éléments, vous devriez être capables de déterminer une fourchette convenable.

Comme je fais mes courses chez eux, je ne peux que vous présenter le ‹ Lipo Finder › d’hobbyking qui est très pratique pour ça : http://hobbyking.com/hobbyking/store/multiFinder.asp

Et vous pouvez aussi ajouter des contraintes de dimensions au sélecteur, pour avoir un accu plutôt plat et long, ou plutôt compact et trapu selon vos besoins.

En passant, le transport de Lipo est règlementé dans le monde, du coup, ça ne peut pas voyager par avion hors société agrée… résultat, si vous les prenez à l’autre bout du monde, ne soyez pas étonné de trouver un port de 50€ pour une batterie qui en coute 10 !
Pour Hobbyking, pensez bien à sélectionner le stock Europe.
Après, d’autres sources (ebay, peut-être banggood) les enverrons peut-être par avion sans surcout, mais c’est illégal, et un peu irresponsable, car on ne peut pas exclure qu’ils tombe dans le circuit postal classique et qu’ils soient mis sur un vol mixte fret/passager, et vous avez vu le préambule au dessus…?
Sinon, ça peut voyager par la mer… compter entre 30 et 45 jours avant d’avoir des nouvelles !

Bon, allez, juste pour illustrer, quelques références :
http://hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=38298
http://hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=37010
http://hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=32548
http://hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=80289
http://hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=32734
http://hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=32734
http://hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=36018
http://www.banggood.com/Wholesale-Lion-Power-11_1V-1500mAh-40C-LiPo-Battery-BT695-p-65641.html

http://www.banggood.com/Wholesale-Lion-Power-7_4V-900mAh-25C-LiPo-Battery-BG717-p-65633.html

Je ne donnerais pas d’avis sur une batterie ou une autre, vu le nombre de références et les besoins de chacun !
À vous de vous poser les bonnes questions, et puis à la limite, je vous dirais si ça tient la route si vous indiquez le matériel que ça doit alimenter, la conso prévue, l’autonomie envisagée…