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 Accus et chargeurs : les bases

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patrick

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MessageSujet: Accus et chargeurs : les bases   Lun 29 Nov - 15:00

En attendant que le camion dégèle, j'ai rédigé un petit truc expliquant les bases à connaitre sur les accus / chargeurs modélisme. N'hésitez pas à apporter votre contribution pour l'enrichir ou corriger des points paraissant inexacts.


Accus
Un accu est caractérisé par :
Sa tension de sortie (ex : 7.4 V pour 2 éléments LiPo)
Sa capacité (exemple : 3000 mAh)
Sa capacité de décharge (exemple : 20 C)
Ca veut dire quoi tout ça ?

Tension
La tension c’est simple, c’est la différence de potentiel utilisable pour faire tourner le moteur. Plus elle est élevée plus le moteur pourra tourner vite (on peut même calculer sa vitesse de rotation maxi théorique en multipliant le coefficent KV du moteur par la tension). Elle dépend du couple électrochimique utilisé et du nombre d’éléments montés en série. Les 2 couples électrochimiques les plus utilisés en modélisme actuellement sont NiMh (Nickel métal hydrure) et LiPo (lithium polymère)
Un élément NiMh chargé délivre une tension nominale de 1.2 volt, un élément LiPo 3.7 V. En les associant en série on augmente cette tension. Par exemple un accu LiPo avec 3 élements en série (qui s’appellera alors un accu 3s) aura une tension de 3 x 3.7 = 11.1 V.
Attention on ne peut pas utiliser n’importe quelle tension sur n’importe quel moteur / variateur. Si vous collez un accu LiPo 4s (donc 14.8 V) sur un ensemble prévu pour du 7.4 V, le moteur va vouloir tourner très (trèèèèèès) vite mais pas longtemps, en quelques fractions de secondes vous aurez tout cramé

Capacité
La capacité c’est un peu le « volume du réservoir ». Quand on dit 3000 mAh ça veut dire que l’accu peut délivrer un courant de 3000 mA, soit 3 ampères, durant une heure. Si le moteur électrique de la voiture consomme en moyenne 6 ampères par exemple, l’autonomie de la voiture sera donc de 3000 maH soit 3 ampères heure divisé par 6 ampères donc ½ heure. Donc plus la capacité sera élevée plus il y aura d’autonomie. Pour augmenter la capacité d’un accu on associe des éléments en parallèle. Par exemple en prenant 4 éléments LiPo de 2000 mAh chacun montés en série et parallèle (ce qui s’appellera un accu 2S 2P) on obtiendra une tension de 2x 3.7 = 7.4 V et une capacité de 2 x 2000 = 4000 mAh

Les accus LiPo ont l’avantage d’avoir à taille et poids identique une capacité bien meilleure que les NiMh, eux même en ayant une bien supérieure aux anciens modèles NiCD. Depuis peu on les trouve à un coût quasi identique aux NiMh, leurs inconvénient est de nécessiter un chargeur spécifique, de l'attention et de la prudence.

Capacité de décharge
La capacité de décharge définit le courant maximum que peut délivrer l’accu. Par exemple un accu 3000 mAh 20 C peut délivrer un courant maximum de 3 (puisque 3000 mA = 3 A) x 20 = 60 ampères. C’est un paramètre important aussi car si vous essayez d’utilise un moteur très puissant avec un accu de capacité de décharge trop faible, au mieux votre moteur n’aura pas son régime maxi et au pire vous abimerez l’accu. Pour ne pas avoir de soucis prenez toujours une capacité de décharge supérieure à celle du moteur ou variateur. Par exemple si vous avez un variateur maxi 35 A, un accu de 3500 mAh avec une capacité de 10 C est le minimum.


Chargeurs
Pour recharger un accu, il suffit de lui envoyer du courant ce qui y produit le phénomène chimique inverse de celui de la décharge. Mais une partie de l’énergie électrique ainsi envoyée se transforme en chaleur, et si on charge un accu avec un ampérage trop élevé, il va chauffer fortement, ce qui peut aller jusqu’à l’endommager voire le faire exploser ! De la même façon, si on continue à envoyer beaucoup de courant dans un accu déjà chargé, il transforme toute cette énergie en chaleur et peut aussi éclater. On ne peut pas charger n’importe comment ses accus.

Il y a deux grandes familles de chargeurs, les chargeurs « économiques » et les chargeurs sophistiqués.

Chargeurs économiques
Les chargeurs économiques sont des modèles très simples qui vont envoyer en permanence un courant défini et non réglable dans l’accu. Ils sont incapables de détecter quand l’accu est chargé, aussi quand celui-ci est chargé la totalité de l’énergie qu’envoie ensuite le chargeur dans l’accu se transforme en chaleur. C’est pour cela qu’ils ont toujours un courant de charge faible, genre 100 mA (100 milliampères, soit 0.1 Ampère), s’ils envoyaient un courant trop élevé l’accu ne pourrait pas dissiper la chaleur et bouuum
Ils ne sont pas chers et bien adaptés à la charge de piles type AAA ou d’accus NiMh de faible capacité par exemple, mais pas de gros accus et SURTOUT PAS des LiPo

chargeurs sophistiqués delta peak
Les chargeurs sophistiqués sont équipés d’un système surveillant comment l’accu réagit vis-à-vis du courant qu’on lui envoie (appelé delta peak) et gérant automatiquement le courant envoyé. On peut régler le courant de charge nominal, charger à des ampérages élevés, faire des décharges, des cycles décharge / recharge, sélectionner le type d’accu etc etc…bref ils peuvent quasiment tout charger dans les meilleures conditions à condition de bien leur dire ce qu’on veut. En revanche ils sont plus coûteux qu’un chargeur économique (quoiqu’on en trouve de très abordables, à partir de 30 €)

Temps de charge

La question à 100 € : combien de temps pour charger mon accu ? Ca dépend de l’accu et du chargeur mais c’est très simple à calculer.
Le temps théorique de charge c’est la capacité de l’accu divisée par le courant du chargeur. Par exemple si on veut charger un accu de capacité 1800 mAh avec un chargeur donnant un courant de 100 mA, le temps théorique est de 1800/100 soit 18 heures (en pratique comme une partie de l’énergie s’en allant en chaleur, il faudra un peu plus de temps). C’est là qu’on voit les limites d’un chargeur économique : pour charger un gros accu de 5000 mAh avec un chargeur 50 mA il faudra 5000 / 50 soit 100 heures ! Alors qu’avec un chargeur sophistiqué en réglant le courant de charge à 1 A en 5 h l’accu est plein

La question à 200 € : à quel courant faut-il régler mon chargeur pour recharger mon accu ? Ca dépend de ce qu’on veut. Plus on va envoyer un courant fort plus vite l’accu sera chargé. Hélas, plus le courant sera fort plus la chaleur dégagée sera forte et fera du tort à l’accu, pouvant aller jusqu’à le faire exploser. Et même sans aller jusqu’à cet extrême, des charges rapides répétées finissent par abimer l’accu qui perd de ses performances. En pratique, il vaut mieux ne pas descendre en dessous d’un temps de charge d’une heure (et encore, ne le faire que de temps en temps quand on est pressé) et plutot choisir un courant donnant la charge en environ 8 à 10 h voire plus. Exemple : pour un accu 3200 mAh un courant de charge de 300 mA donnera un temps théorique de charge de 3200 / 300 soit environ 11 h, sans dommage à l’accu. Et si on a le temps, baisser la valeur de courant augmentera la durée de vie de l’accu.
A noter aussi qu'il existe une autre philosophie de charge complètement opposée qui consiste à charger rapidement, en une heure voire moins. L'avantage est que l'accu aura ainsi plus de pêche. Les inconvénients, sa charge est en réalité incomplète donc autonomie diminuée, et également détérioration plus rapide de l'accu. A vous de voir !

Et au risque de répéter, NE JAMAIS CHARGER TROP VITE un accu, il y a danger d’explosion


Entretien des accus

Première chose à regarder, l’état extérieur. Pas de fil électrique dénudé, gaine de protection en bon état, soudures des connecteurs solides.

Accus NiMh
Les accus NiMh ont deux défauts, c’est de vouloir devenir « paresseux » et de ne pas conserver leur charge indéfiniment.
Si vous chargez un accu NiMh à bloc et que vous attendez une semaine avant de l’utiliser, il aura perdu une bonne partie de sa charge. Il vaut donc mieux les charger juste avant l'utilisation
Si vous n’utilisez pas toute la capacité de votre accu et que vous le rechargez sans qu’il ne soit complètement vide, il se produit à la longue un « effet mémoire » : l’accu se souvient que vous n’utilisez pas sa pleine capacité et comme il est un poil paresseux il s’y habitue, de sorte qu’à la longue sa capacité diminuera. Donc pour éviter cela, il faut autant que possible décharger complètement un accu NiMh avant de le recharger. Les chargeurs sophistiqués proposent cette fonction de décharge. Sinon, on peut finir de vider l’accu sur la voiture, même si elle roule moins vite. Un accu qui a perdu de sa capacité par effet mémoire peut parfois être régénéré en lui faisant subir plusieurs cycles de décharge / recharge

Accus LiPo
Les accus LiPo c’est l’inverse, pas (ou très peu) d’effet décharge, pas de paresse mais ne jamais trop les décharger.
Comme ils n’ont pas d’effet décharge on peut les stocker chargés durant des jours sans perte, ce qui est pratique. Attention quand même à ne pas les stocker indéfiniment sans charge parce qu’ils ont quand même des défauts.
Pas de paresse = pas besoin de les décharger à fond avant de recharger, et même NE SURTOUT PAS les décharger à fond. Car leur point faible contrairement aux NiMh c’est que si on les décharge à fond ça les abime voire les rend inutilisables. Pour s’en prémunir les variateurs performants sont équipés d’un système coupant l’alimentation quand l’accu descend sous une certaine tension (paramétrable). Sur un variateur entrée de gamme il n’y a pas ce système il est prudent de changer d’accu dès que la vitesse de la voiture baisse significativement. En pratique il est déconseillé de descendre sous les 3 volts par élément sur du LiPo, pour 3.7 volts nominaux. Il existe aussi de petits systèmes qui surveillent la tension accu et buzzent quand elle baisse sous une certaine valeur. Enfin, si un accu LiPo est stocké très longtemps, il va tout doucement se décharger et risque de descendre sous les 3 volts donc de mourir. Aussi il est prudent de lui remettre un coup de charge de temps en temps.

Piles rechargeables
Une pile c'est simplement un élément d'accu donc ça s'utilise et s'entretient de la même façon. Quelques points en plus vu qu'en général on associe plusieurs piles en série pour avoir la tension nécessaire :

Ne pas utiliser ensemble de piles de capacité différente : inutile de prendre 3 piles de 1000 mAh si la 4e n'a que 200 mAh de capacité. En effet lors de l'utilisation elles vont se vider en même temps...sauf que la 200 mAh sera vide bien avant les autres, à ce moment là sa tension va chuter elle ne délivrera plus de courant, et les 800 mAh restant dans les autres piles ne serviront jamais

Utiliser toujours les mêmes piles ensemble. Les piles vieillissent inévitablement et perdent de leur capacité. Comme c'est toujours celle de plus faible capacité qui limite la capacité totale, vous avez bien plus de chance qu'elles conservent à peu près la même capacité si vous les utilisez toujours ensemble et les videz ensemble. Une astuce pour ne pas les mélanger, un repère de couleur pour chaque pack, le pack de rouges le pack de jaunes, etc...


Sécurité
Quelques points de sécurité :
Ne pas laisser de contacts apparents sur les accus, ne jamais inverser les connections, ne jamais brancher ensemble le plus (fil rouge) et le moins (fil noir)
Ne jamais charger trop vite un accu
Ne jamais charger un accu LiPo avec un chargeur inadapté
Charger les accus LiPo sur une surface non inflammable, et idéalement dans un sac spécial LiPo étouffant un éventuel feu
Ne jamais laisser un accu en plein soleil
Ne jamais percer un accu, ne pas le jeter n’importe ou mais dans les dispositifs de collecte
Sur un accu LiPo quand l'enveloppe extérieure a gonflé c'est le signe qu'il est endommagé. Ne pas le réutiliser

Rodage des piles et accus

Rodage accus NiMh :
Pour maximiser les performances et la longévité des accus et piles NiMH, il est préférable de les roder comme suit :
Le premier cycle de charge devra être effectué à 1/10 de la capacité nominale de l'accu (100mAh pour un pack de 1000mAh). Après coupure delta peak, attendre une heure que l'accu refroidisse puis le décharger à 1 ampère. Puis laisser reposer le pack pendant 24 heures...

- Le second cycle on augmente légèrement le courant de charge pour atteindre 1/3 de la capacité nominale (300 mAh pour un pack de 1000mAh) Après coupure delta peak, attendre une heure que l'accu refroidisse puis le décharger à 1 ampère. Puis laisser reposer le pack pendant 24 heures...

- Le troisième cycle on augmente encore le courant de charge pour atteindre 1/2 de la capacité nominale (500 mAh pour un pack de 1000mAh) Après coupure delta peak, attendre une heure que l'accu refroidisse puis le décharger à 1,5 ampère. Puis laisser reposer le pack pendant 24 heures...

Rodage accus LiPo :
En théorie il n’y a pas besoin de roder un accu lipo. Mais pourtant, l'expérience montre qu'il faudra être gentil lors des 2 ou 3 premières utilisations d'un accu lipo (c'est dire ne pas trop demander d'ampères et les recharger à moins de 1C, par ex. 0.5C).


Les modes de charge / décharge

Un chargeur performant permet de choisir son mode de charge. Les modes sont :
Charge normale : dans ce mode, le chargeur charge d’abord l’accu au courant spécifié. Ensuite quand il approche de la fin de charge il diminue l’intensité de charge pour maximiser la charge de l’accu, un peu comme quand vous faites le plein de votre voiture jusqu’à ras bord. Certains chargeurs en fin de charge restent « actifs » et envoient un petit complément de courant de temps en temps dans l’accu pour le garder chargé à bloc.
Ce mode de charge est celui qui assure la charge maxi de l’accu
Charge rapide : dans ce mode, le chargeur charge l’accu au courant spécifié mais bascule pas en intensité diminuée en fin de charge. L’avantage de ce mode est de permettre une charge plus rapide, la fin de charge à faible courant étant assez longue. En revanche il ne donne pas une charge complète de l’accu, mais uniquement à 75 % environ
Equilibrage (balance en anglais) : ce mode n’est utilisable que sur des accus LiPo possédant une prise d’équilibrage. Dans ce mode le chargeur effectue une charge « normale » MAIS avec des courants légèrement différents sur chaque élément de l’accu en fonction de son besoin. Il en résulte qu’en fin de charge chaque élément est chargé à fond alors que ce n’est pas nécessairement le cas en charge normale qui gère uniquement la somme des éléments. C’est le mode qui donnera à la fois la meilleure autonomie mais aussi préservera l’accu. Son seul défaut est que le cordon d’équilibrage étant toujours court, on peut difficilement glisser l’accu dans un sac de protection ou un tunnel de refroidissement durant la charge car il se retrouve trop proche du chargeur
Décharge
Faire une décharge sur un accu évite l’effet mémoire et permet également de le stocker dans de bonnes conditions. Les chargeurs permettent de régler le courant de décharge ainsi que le seuil de coupure. Attention un seuil de coupure trop bas endommagera des accus LiPo
Cycles décharge/charge
Ce mode effectue automatiquement des cycles de décharge puis charge accu, on peut en général choisir le nombre de cycles. Il est pratique pour recharger un accu qui n’a pas été complètement déchargé. Une autre utilité de ce mode est de permettre de « régénérer » un accu fatigué : en lui faisant faire quelques cycles de décharge / charge on arrive à lui redonner une seconde jeunesse – mais hélas pas toujours




Dernière édition par patrick le Mer 19 Jan - 19:48, édité 2 fois
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kkal
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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   Lun 29 Nov - 21:26

Excellent tuto Patrick ... Une mine d'or toutes ces informations !
J'ai quand même une question :
Faut-il tester chaque accu neuf afin de choisir lesquels mettre ensemble pour optimiser les packs ? J'espère bien me faire comprendre ...
J'ai commandé 4 packs, je les ai différenciés par couleur mais je ne les ai pas testés.
Je ne manquerai pas de me faire conseiller si j'ai une question ou un doute.
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François

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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   Lun 29 Nov - 22:04

bien vu Patrick , merci
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Gérald
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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   Lun 29 Nov - 22:22

bravo patrick

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patrick

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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   Lun 29 Nov - 23:52

Si le "tuto" est utile tant mieux alors Very Happy

@kkal : bien vu la question sur le "tri" des éléments. Effectivement sur des accus haut de gamme les éléments ont été testés individuellement, puis sélectionnés (seuls les meilleurs sont retenus) et associés en fonction de leurs performances donc tu as 100 % raison un pack de piles optimum aura été trié (par exemple sur le site RC PBM tu peux commander des RP900 'normaux' ou 'triés' avec un supplément). Le problème à notre niveau c'est que pour les trier il faudrait faire des mesures en décharge, tu fais décharger chaque accu sur une charge identique et tu mesures dans le temps l'évolution de la tension et du courant. Ca veut dire voltmètre et ampèremètre de précision reliés à un système d'acquisition de données etc etc...qu'un particulier n'a pas
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dominique

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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   Jeu 2 Déc - 15:18

salut

merci patrick

dom
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Troll Hébuss (Jeff)

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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   Sam 4 Déc - 6:40

Merci Patrick,

Je n'ai pas encore tout lu Arrow Arrow mais c'est très instructif
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patrick

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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   Sam 4 Déc - 16:02

Complété avec le chapitre rodage.
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patrick

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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   Mer 19 Jan - 19:48

mis à jour avec modes de charge
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MessageSujet: Re: Accus et chargeurs : les bases   

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