Batteries

Les batteries Lithium Polymère (appelées "batteries LiPo»), sont des batteries maintenant utilisées dans de nombreux appareils électroniques grand public. Elles ont gagné en popularité dans le modélisme au cours des dernières années, et sont maintenant le choix le plus populaire pour ceux qui cherchent de l'autonomie et de la puissance.

 

 

Voyons tour d'abord les différences entre les batteries LiPo et leurs homologues au nickel-cadmium et nickel-métal-hydrure.

 

Lipo contre NiMH et NiCd

les batteies LiPo offrent trois principaux avantages par rapport au Nickel-Métal Hydrure  (NiMH) ou au Nickel Cadmium (NiCd) :

  • Les LiPos sont beaucoup plus légères et peuvent être fabriquées dans presque toutes les tailles ou formes,
  • Les LiPos  offrent des capacités beaucoup plus élevées, leur permettant de tenir beaucoup plus de puissance,
  • Les LiPos  offrent des taux de décharge beaucoup plus élevés,

Mais il y a quelques inconvénients aux accus LiPo  :

  • Les Lipos ont une durée de vie plus courte que les piles NiMH / NiCd. LiPos moyenne seulement 300-400 cycles,
  • La chimie sensible des batteries peut provoquer un incendie si la batterie est percé ou court circuitée,
  • Les LiPos ont besoin d'attentions particulières lors de la charge, de la décharge ou de l'entreposage. Le matériel nécessaire peut être coûteux.

Explication de l'étiquette

Tension et nombre de cellules

Une cellule LiPo a une tension nominale de 3,7V. Pour la batterie de 11,1V ci-dessus, cela signifie qu'il y a trois cellules en série (ce qui signifie que les tensions sont additionnées). C'est pourquoi vous entendrez les gens parler d'une batterie "3S" - cela signifie qu'il y a 3 cellules en série. Ainsi, une lipo à deux cellules (2S) a une tension 7,4V, une batterie à trois cellules (3S) une tension de 11.1V, et ainsi de suite.

 

Au début des LiPos, vous pourriez avoir vu un pack de batterie décrit comme "2S2P". Cela signifiait qu'il y avait en fait quatre cellules de la batterie; deux cellules connectées en série, et deux autres câblés aux deux premières en parallèle (sens parallèle, les capacités sont ajoutés ensemble). La technologie moderne nous permet d'avoir des cellules individuelles détenant beaucoup plus d'énergie que ce qu'elles pouvaient il ya seulement quelques années, mais comme ça vous êtes au...courant... Hahaha.

 

La tension de la batterie est essentiellement déterminer la vitesse à laquelle le moteur va pouvoir tourner. En effet,  la tension influence directement la vitesse de rotation du moteur électrique (les moteurs brushless sont évalués en kV et TPM ou RPM dans la langue de Shakespear). Donc si vous avez un moteur brushless avec une cote de 3,500kV, ce moteur tournera 3500 RPM pour chaque volts vous appliquez à elle. Sur une batterie LiPo 2S, ce moteur tournera autour de 25 900 RPM. Sur un 3S, il va tourner à 38,850 RPM. Donc, plus la tension est haute et plus ça va vite.

 

Intensité

L'intensité d'une batterie est essentiellement une mesure de la quantité d'énergie qu'une batterie peut contenir. Pensez-y comme la taille de votre réservoir de carburant. L'unité de mesure est ici le milli ampère par heure (mAH). C'est votre réserve d'énergie... plus vous avez de mAH et plus vous pourrez voler longtemps (mais plus la batterie est lourde)

 

1000mAh = 1 ampère (1A)

 

Je disais que l'intensité de la batterie est comme le volume du réservoir de carburant ; ce qui signifie que l'intensité détermine combien de temps vous pourrez voler avant d'avoir à recharger.

Il y a des batteries de toute intensité... de quelques centaines de mAH à plusieurs milliers de mAH. Il faut adapter l'intensité de votre batterie à votre capacité d'emport car, encore une fois, plus grande est l'intensité et plus important est le poids... Pas la peine de mettre une batterie de 10.000 mAH dans un planeur !!! 

 

Taux de décharge

La tension et l'intensité ont un impact direct sur certains aspects de votre modèle, que ce soit la vitesse ou le temps de vol. Cela les rend faciles à comprendre. Le taux de décharge (je vais faire référence à lui comme le C Note à partir de maintenant) est un peu plus difficile à comprendre, et c'est un des aspects les plus méconnus des batteries LiPo.

 

Le taux C est simplement une mesure de la vitesse à laquelle la batterie peut être déchargée en toute sécurité et sans nuire à la Lipo. Le C en soit ne signifie pas grand chose, il faut faire un peu de calcul en association avec l'intensité. Reprenons l'exemple de notre batterie

 

50C = 50 x l'intensité (en Ampère) 

Donc notre batterie est capable de délivrer : 50 x 5 = 250A

 

Le nombre résultant est la charge maximale soutenue que vous pouvez mettre en toute sécurité sur la batterie. Si vous tirez plus sur la batterie, au mieux, vous dégraderez votre battrie plus rapidement qu'à la normal, au pire, elle pourrait prendre feu. Donc dans notre exemple, la batterie peut gérer une charge maximale continue de 250A.

 

La plupart des batteries ont aujourd'hui deux évaluations C : un taux en continu (dont nous avons parlé), et un taux en 'burst'.  Le taux de Burst fonctionne de la même façon, sauf qu'il est uniquement applicable pendant 10 secondes de burst, pas en continu. Par exemple, le taux de burst entrerait en jeu lors de l'accélération du modèle, mais pas à une vitesse constante. Le taux de burst est toujours supérieur au taux en continu. 

 

Est-il préférable d'avoir un taux le plus haut possible ? Ou devriez-vous choisir un taux C juste assez pour couvrir vos besoins? Il n'y a pas de réponse simple.  Lorsque je veux choisir une batterie LiPo, je dois d'abord définir le courant maximal dont j'ai besoin., donc je regarde les specs de mon (ou mes) monteur(s)... et puis je rajoute toujours une petite marge de sécurité (un peu comme avec les ESCs).

 

Taux de charge

Voir ci-dessous.

 

 

Charger de manière sûre

Il est important d'utiliser un chargeur compatible LiPo pour LiPos. Comme je le disais dans l'introduction, les batteries LiPo nécessitent des soins particuliers. . Fondamentalement, le chargeur maintiendra une charge constante jusqu'à ce que la batterie ait atteint sa tension de crête (4.2v par cellule dans une batterie). Ensuite, il va maintenir cette tension, tout en réduisant le courant. Il ne faut pas utiliser un chargeur de NiMH ou NiCd pour charger une lipo, les méthodes de charge ne sont en effet pas identiques.

 

La deuxième raison pour laquelle vous avez besoin d'un chargeur LiPo compatible est l'équilibrage. L'équilibrage est un terme que nous utilisons pour décrire l'acte d'égalisation de la tension de chaque cellule dans une batterie. Nous équilibrons les accus LiPo pour assurer que chaque cellule décharge la même quantité d'énergie. Cela contribue à la performance de la batterie et est également crucial pour des raisons de sécurité (mais nous y reviendrons un peu plus loin).

 

Bien qu'il existe des équilibreurs autonome sur le marché, il est recommandé d'utiliser un chargeur équilibreur, en utilisant une plaque d'équilibrage comme celle montrée à gauche. Certains chargeurs intègrent directement les connecteurs d'équilibrage (à droite) mais cela limite le type de batterie que vous pourrez charger car toutes les batteries n'utilisent pas le même type de connecteur pour l'équilibrage (même si la grande majorité des constructeurs utilise une prise JST-XH)

 

 

Chargeur avec plaque d'équilibrage extérieure
Chargeur avec plaque d'équilibrage extérieure
Chargeur avec connecteurs d'équilibrage incorporés
Chargeur avec connecteurs d'équilibrage incorporés

 

Taux de charge

La plupart des batteries LiPo doivent être rechargées assez lentement, par rapport aux batteries NiMH ou NiCd. Alors que nous aurions rechargé une batterie 3000mAh NiMH à quatre ou cinq ampères, une batterie LiPo de même capacité ne devrait pas être chargée à plus de trois ampères. Tout comme taux C d'une batterie détermine la décharge continue de sécurité de la batterie il ya une cote C pour la charge aussi. Pour la grande majorité des LiPos, le taux de charge est 1C. L'équation fonctionne de la même manière que l'estimation précédente de décharge, où 1000mAh = 1A. Donc, pour une batterie de 3000mAh, il faut charger à 3A, pour une Lipo  de 5000mAh charger  à 5A, et pour une batterie de  4500mAh, 4.5A est le taux de charge correcte.

 

Le taux de charge le plus sûr pour la plupart des batteries LiPo est 1C,

ou 1 x la capacité de la batterie en Ampères.

 

 

Cependant, de plus en plus batteries LiPo annoncent des capacités de chargement plus rapide, comme dans l'exemple ci-dessus. Sur la batterie, l'étiquette indique qu'il a un «taux de charge 3C". Étant donné que la capacité de la batterie est 5000mAh, ou 5 ampères, cela signifie que la batterie peut être chargée en toute sécurité à un maximum de 15 ampères ! Vous chargerez donc 3x plus vite (encore faut-il que votre chargeur le supporte :)

 

Sécurité

 

En raison du risque d'incendie lors de l'utilisation des accus LiPo, indépendamment de la probabilité, certaines précautions doivent être prises. Les feux de LiPo sont des réactions chimiques et sont très difficiles à éteindre. Si vous voulez utilisez un extinteur, sachez que vous ne pourrez pas éteindre le feu de la lipo mais vous pourrez contenir le feu et l'empêcher de se propager. Préférez un extincteur CO2 (dioxyde de carbone), il aidera à éliminer l'oxygène et pourra également refroidir la batterie et les éléments voisins.

 

Une autre mesure de sécurité consiste à charger la LiPo dans un récipient résistant au feu. La plupart des gens optent vers les sacs LiPo sur le marché aujourd'hui, comme celui illustré à gauche. Ils sont un peu cher, mais sont plus mobiles que les autres solutions.

Enfin, ne jamais charger vos batteries LiPo sans surveillance! Si quelque chose arrive, vous devez être autour et réagir rapidement. Même si vous n'êtes pas toujours dans la même pièce, ne quittez la maison, ou allez tondre la pelouse, restez à proximité.

 

Décharge

Les batteries Lipo ont deux ennemis : la température et une décharge trop importante.

En dessous de 3.0V par cellule, la batterie sera irrémédiablement endomagée en ne pourra plus être chargée correctement (voire plus chargée du tout).

Si les voitures sont équipées d'un détecteur de tension de batterie qui forcera le véhicule à s'arrêter afin d'eviter de déteriorer complètement une batterie, ce n'est pas une bonne idée sur un avion, un hélicoptère ou un multi-rotor... d'où l'importance d'avoir un bon timer ou de surveiller la tension via la télémétrie et de déclencher une alarme... et c'est le retour au sol rapide.

Sachez que votre télémétrie n'est pas en mesure de mesurer chaque cellule individuellement, ça cera donc la valeur totale de la batterie divisée par le nombre de cellule qui fera fois.

D'où l'importance d'avoir une batterie avec des cellules bien équilibrées. En effet, si par exemple vous avez une tension de 6,4 Volts sur une batterie 2S, si elle est bien équilibrée, vous aurez 3,2V sur chaque cellule et il sera temps de revenir sur le plancher des vaches. Si toutefois votre batterie est mal équilibrée, il est possible d'avoir une cellule à 3,6 volts et l'autre à 2,8 volts... et là... c'est le drame ! La batterie est vraisemblablement morte !

 

Stockage

Dans les temps anciens, nous faisions fonctionner nos avions jusqu'à ce que les batteries soient mortes, puis il suffisait de mettre les piles sur une étagère à la maison, en attendant la prochaine charge.

On ne peut  pas faire ça avec des batteries LiPo.  Elles ne doivent être conservées à pleine charge, soit mais pour une plus longue durée de vie des batteries, les liPos doivent être conservées à température ambiante à 3.8V par cellule. La plupart des chargeurs modernes ont une fonction 'stokage LiPo' qui sait charger (ou décharger) les batteries jusqu'à ce que la tension de stockage (3,8V par cellule) soit atteinte.

 

Mettre les batteries LiPo en mode stockage après chaque vol n'est pas nécessaire en soi, mais c'est une bonne habitude. Si vous le faites à chaque fois, vous ne sera plus inquiet de savoir si oui ou non vous l'avez fait. Naturellement, si vous volez toutes les semaines, ce n'est pas nécessaire mais si vous vous apprêtez à laisser vos batteries sur les étagères pendant les longs mois d'hiver alors il faut le faire... n'oubliez pas, tout chargeur refusera obstinément de charger une cellule dont la tension est tombée en dessous de 3.0V.

 

Pour le stockage, c'est un peu comme la charge, les lipos devraient être stockées dans un récipient ou un sac ignifuge . Des personnes utilisent  des boîtes à munitions vides, des coffres ignifugés, des pots de fleurs en céramique...  à vous de voir.

 

Elimination des lipos

Donc, vous avez une batterie LiPo morte ? Personne ne veut vraiment  les conserver. Alors, quel est le processus pour se débarrasser d'une mauvaise batterie LiPo en toute sécurité? 

  1. Décharge de la batterie LiPo aussi loin que vous le pouvez en toute sécurité.
    Vous pouvez le faire de plusieurs façons. La plupart des chargeurs LiPo moderne ont une fonction de décharge (mais la plupart ne descendront pas en dessous de 3.0V).  Alternativement, vous pouvez construire votre propre plate-forme de décharge avec une ampoule de feu arrière de voiture et un peu de fil. Il suffit de souder un connecteur mâle de votre choix sur les plots de l'ampoule et de brancher la batterie. Assurez-vous de placer la batterie dans un récipient ignifugé pour faire ça.
  2. Placez la LiPo dans un bain d'eau salée.
    Mélanger le sel de table dans de l'eau (pas chaude). Ajoutez du sel jusqu'à saturation (c'est à dire qu'il ne se dissolve plus). Assurez-vous que les fils sont tous entièrement immergés. L'eau salée est très conductrice, cela permettra de court-circuiter la batterie et de la décharger davantage. Laissez la batterie dans l'eau salée pendant au moins 24 heures.
  3. Vérifiez la tension de la LiPo.
    Si la tension de la batterie est 0.0V, super! Passez à l'étape suivante.
    Sinon, retour dans le bain d'eau salée pendant 24 heures. Continuez jusqu'à ce que la batterie atteigne 0.0V.
  4. Jeter de la batterie à la poubelle.
    Vous pouvez le faire ! Contrairement aux batteries NiCd et NiMH, les LiPos ne sont pas dangereuses pour l'environnement. Elles peuvent être jetées à la poubelle sans aucun problème.. si vous préférez, amenez les dans un centre spécialisé de traitement des déchets.

Alternativement, si vous ne vous ne le sentez pas, demandez à votre magasin de modélisme préféré... peut être assurent-ils ce service.

 

Changer de connecteur

Je ne vais pas vous dire ici quel connecteur choisir... cela dépendra essentiellement de vos habitudes et de l'intensité amenée à passer par ce connecteur... Je ne peux que vous encourager à parcourir la page dédiée aux connecteurs. Il en existe une multitude. Si vous voulez en savoir plus, c'est par ici.

Néanmoins, voici un petit panorama des plus utilisés. Encore une fois, consultez la page des connecteurs pour avoir plus de détails notamment sur l'intensité acceptée par chacun de ces connecteurs.

 

DEAN
DEAN
XT60
XT60
EC30
EC30
OR ou Bullet
OR ou Bullet
Powerpole
Powerpole

 

Enfin, petite recommandation, ne jamais couper vos fils positifs et négatifs en même temps : c'est la meilleure solution pour endommager votre batterie et risquer un incendie. Couper les deux fils dans en même temps et ce sera le court-circuit assuré de la batterie. 

Vérifiez la polarité

Un moyen efficace de détruire un contrôleur est de souder le connecteur à l'envers. Inverser la polarité n'est jamais une bonne idée. Soyez attentifs aux marques sur le connecteur, la plupart des constructeurs indique un simple "+" pour le positif et "-" pour le négatif pour savoir où connecter le bon fil. 

Le rouge, c'est positif et le noir, c' est négatif.