Les accus en aéromodélisme

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1 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

2 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 Iunité de mesure l ampères, unité de symbole A 1 ampère = 1000 milliampères (unité de symbole ma)

3 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 : 1) Les unités -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)

4 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

5 2) Décharge Un accu à une tension nominale (tension moyenne observée sur la plus grande partie de sa courbe de décharge) Uexprimée 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 Aou 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

6 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

7 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

8 3) Les types d accus : LiPO Les caractéristiques d un accu LiPo sont : -Sa capacité nominale Cexprimée en Aou mah -Son débit de décharge constant exprimée en nombre de C -Optionnel : Son débit de pointe de décharge exprimée en nombre de Cet 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)

9 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 test en secondes, Cet Idoivent être exprimé avec la même unité Ahet Aou ma etmah 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 Iest en Aou maselon que Cest exprimé en Ahou A

10 En électricité il existe le montage série 5) Cablage parallèle et 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

11 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

12 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

13 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.

14 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

15 6) Charger et Contrôler l état d une batterie La charge d un accu NiMH: -La règle est de charger un accu NiMHavec 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 NiMHest chargé à pleine capacité quand il a absorbé 10% de plus que sa capacité manquante (s il lui manque 1000 mahil 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)

16 La charge d un accu NiMH : 6) Charger et Contrôler l état d une batterie 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.

17 Contrôle d un accu de réception NiMH de 4 éléments et 2000mAh 1Décharge 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 2Recharger 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 3l accu a restitué 1900 mah : 1900/2200 = 86% --accu OK Si en 3l accu a restitué 1500 mah : 1500/2200 = 68% --accu NOK 2 Recharger l accu idem 2 Cette opération peut-être répétée plusieurs fois

18 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. 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 Un équilibrage régulier est impératif pour amener les éléments à la même tension

19 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

20 8) Manipuler un chargeur Place au travaux pratiques : utilisation d un chargeur intelligent «il ne faut jamais se croire plus intelligent que ce chargeur»