Les batteries

Introduction

          Les batteries sont le plus souvent désignés par les expressions : « Accus » ou « Packs d'accus » ou encore « Packs » par les modélistes.

          Les accus sont un facteur déterminant de la puissance (l’accélération) et de l’autonomie (5 min, 8 min...) de votre voiture.

          La valeur des accus est indiquée en Milliampères Heure « mAh ».

          De façon générale, plus la valeur en « mAh » est élevée et plus l’autonomie est importante.
          Par contre, l’accélération n’est pas forcément reliée à la capacité : un très bon pack de 2000mAh peut avoir plus de puissance qu’un mauvais de 3700mAh.

          L’accélération est donnée par la gamme du pack (loisir, compétition).

           Aujourd’hui les valeurs vont de 1000 mAh à 2000 mAh pour les batteries de réception et de 1100 mAh à 5100 mAh pour celles de propulsions, cela dépends du nombre d'accu. Mais elles sont en constante progression.

          Avant d’aller plus loin, voici le détail d’un pack d’accus (Ni-Mh, Ni-Cd):

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Patte de fixation des éléments
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Prises PK malles et femelles
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Câbles silocone
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Element (accu) en 4200 mAh

I. Généralités

          Un pack d’accus (ou une batteire) est composé(e) de plusieurs éléments :

  • 4 éléments pour les 1/12, Mini Z,  etc.
  • 6  à 7 éléments pour les 1/10h

          En magasin, vous les trouverez vendus sous 3 conditionnements différents :

En sticks (batterie) :
Eléments vendus à l’unité, pack à monter soi même :
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Dans des boîtes cartonnées prés câblés ou non :

 

II. Les accus Ni-Cd

          La plus ancienne technologie d'accus utilisée en RC encore disponible aujourd'hui. La dernière génération d’accus Nickel-Cadium Ni-Cd propose une capacité de 2400 mAh  et sont tout à fait corrects pour une utilisation loisir.

          Les points forts :

  • Les 2400 mAh sont appréciés pour leur pêche et leur autonomie largement suffisante pour tourner 5 minutes avec un bon moteur.
  • De plus, ces accus ne nécessitent pas un super chargeur, un Delta ou Digi Peak bas de gamme suffit largement.

          Les points faibles :

  • leur nocivité reconnues sur l'environnement.
  • leur interdiction en compétition.

          Cette technologie tend a disparaître à cause de l'arrivé des accus Ni-Mh qui offre plus d'autonomie.

          Ces packs présentent un effet mémoire important (les éléments se souviennent de leur dernière charge) qui diminue leur durée de vie s’ils sont mal entretenu, il est donc nécessaire de les décharger après chaque utilisation.

          Pour mieux conserver vos accus Ni-Cd et donc augmenter leur durée de vie, il vous faut respecter certaines règles :

  • Charge : entre 4 et 5,5 A max
  • Tour de piste : quand vous n’avez presque plus de jus en fin de pack, il faut stopper votre voiture et ne pas la forcer à continuer, cette erreur classique de débutant nuit gravement à la santé du pack.
  • Décharge : ne pas oublier après avoir utilisé vos packs de les décharger un par un (également valable pour le stockage), pour cela, il existe différentes techniques selon les budgets :
 
chargeur/déchargeur LRP Pulsar
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Plaque de décharge haut de gamme Novak

 

          L’usage d’une ampoule risque d’abîmer le pack. Il faut absolument la débrancher avant que le pack ne soit complètement vide.

          Par contre, il faut ensuite vider, dans tous les cas, le pack complètement avec une plaque de dècharge lente pour égaliser les éléments.

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Plaque de décharge lente Orion

 

III. Les accus Ni-Mh

          Apparus vers 2000 avec une capacité de 3000 mAh, puis 3300 mAh à partir de 2003, 3600 mAh et 3700mAh en 2005 et enfin  4200 en 2006. Les Ni-Mh se sont rapidement imposés face aux Ni-Cd malgré les contraintes techniques liées à leur usage et leurs résultats pas toujours au top dans les premiers temps (lors des premiers modéles).

          Les points forts :

  • Depuis la mise en place des 3300 mAh , la pêche ne fait plus défaut (gros probléme des 3000 mAh), elle est même supérieure au Ni-Cd 2400 mAh et leur autonomie est toujours aussi remarquable.

          Les points faibles:

  • Ces accus nécessitent l’achat d’un chargeur adapté à la technologie Ni-Mh.

 

          Pour mieux conserver vos accus Ni-Mh et donc augmenter leur durée de vie, il vous faut respecter certaines règles :

  • Charge : entre 5,5 A et 6 A
  • Tour de piste : quand vous n’avez presque plus de jus en fin de pack, stopper votre voiture et ne la forcer pas à continuer, cette erreur classique de débutant nuit gravement à la santé du pack.

          Décharge :

          Contrairement aux packs Ni-Cd, il n'est pas obligatoire de les décharger après chaque utilisation ; pour peu que vous ne le réutilisiez pas rapidement.
          Cependant, si vous utilisez régulièrement vous packs (1 fois par semaine), je vous conseille de les décharger après avoir roulé.
          Autre cas de figure, votre pack a été déchargé, mais vous n'allez pas vous en servir avant un bon moment, chargez le alors à 500 mAh et conservez le tel que. Pensez cependant à les décharger complètement avant leur nouvelle charge grâce à une plaque de décharge ou à  un déchargeur électronique.

          Stockage :

  • Usage occasionnel : conservez les avec une charge de 500mA.
  • Usage très occasionnel : conservez les avec une à demi-charge.

 

IV. Les accus Li-Po (Lithium Polymère)

          Les batteries Li-Po (Lithium Polymere) apparaissent timidement depuis 2006, dans le domaine de la voiture radoicommandée  alors que cette technologie est déjà bien présente sur les hélicoptères radiocommandés par exemple.

          Les batteries de type "Lithium" ont une capacité poids/puissance beaucoup plus intéressante comparée aux batteries de type Ni-Cd (Cadmium Nickel) et Ni-MH (Nickel & métaux hybrides). Pour la même capacité, elles pèsent le tiers du poids d’un pack traditionnel.

         C'est pourquoi, cette technologie est clairement celle qui est embarqué dans les voitures radiocommandées de nos jours.

          Un autre aspect diffencie les Li-Po aux Ni-Mh ou Ni-Cd, c'est l'expression de la capacité, elle est notée en C (Coulomb, 1 C = 1A.s).

 

 

Attention, ces batteries sont pratiques car de petite taille, mais il faut en prendre un soin particulier car les conséquences d’une mauvaise utilisation peuvent être catastrophique (risques d'explosion). 

 

      a) Avantages

          Elles sont légères et offrent dans un volume faible une capacité importante. Elles ont un taux d’autodécharge de 10% par mois seulement, ce qui permet d’avoir des batteries chargées toujours prêtes à l’emploi (comme les batteries au plomb), contrairement aux piles rechargeables classiques (technologie Ni-MH).

      b) Inconvénients

  • Elles ont une limite dans le taux de décharge et de charge :
    • Pour la décharge c’est un maximum de 15 fois (pour les meilleures)
    • La capacité de la batterie et le taux de charge est de 1 pour 1, donc ça prend 1 heure pour la charger (en fait compter le double, voir le triple).
  • Elles sont fragiles, aussi bien mécaniquement qu’électriquement.
  • Elles sont chères !!!

      c) Disponibilité

           Ces batteries sont désormais disponibles facilement, que ce soit en éléments à l’unité pour composer ses propres packs ou sous forme de packs assemblés, avec des connecteurs standards.

          d) Précisions techniques et courbes caractéristiques

          Ce sont généralement des éléments de 4,2 volts au lieu des traditionnels éléments de 1,2 volts.

      Caractéristique chargement / déchargement

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       En début de charge et durant toute la première phase de la charge, le courant est limité et la tension augmente petit à petit jusqu’à atteindre la tension régulée.

          A partir de là on atteint la deuxième phase dite de remplissage la tension reste parfaitement stable et alors le courant diminue.

          La charge est terminée lorsque le courant passe en dessous du seuil de 0,03C (1 Coulomb=1A*s). Il est alors impératif de couper la charge, car les accus au Lithium ne supportent absolument pas la surcharge.

      Courbe de capacité en fonction de la décharge

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      Courbe de capacité en fonction de la température extérieure

PNG - 72.9 ko - next picture      Évolution de la capacité en fonction du nombre de cycle de charge/déchargePNG - 67.7 ko - next picture

      Capacité restituée en fonction du taux de chargePNG - 13.7 ko - next picture

 

                   e) Quelques règles pour la charge

          Les règles de sécurité énoncées ci-dessous peuvent paraitre contraignantes, en fait elles sont valable pour tout type de batteries.

          Les batteries au NiCd sont peut être plus résistante aux mauvais traitements, mais elles n’en souffrent pas moins et leurs performances diminuent très vite. De nombreux accidents ont eu lieu avec ce type de batterie (NiCd), un modéliste a eu une main arrachée ! En effet sous certaines conditions, elles explosent comme des grenades ! Tandis que les lipos brulent (ce qui est déjà suffisamment dangereux) !

  • Avant toute recharge ou utilisation vérifier le voltage aux bornes du pack !!
  • Une fois la charge terminée ne jamais remettre en charge le pack pour les « gonfler à bloc » car dès les premiers instants le chargeur va envoyer un courant fort, ce qui risque de provoquer une surchauffe menant tous droit à une combustion.
  • Seuls les chargeurs spécifiquement étudiés pour la charge des batteries Lithium Polymère doivent être utilisés pour recharger ces types d’éléments.
  • Utiliser des connecteurs fiables pour éviter de mettre les éléments un court circuit sur une simple étourderie (les prises femelles sont recommandées pour les packs, les prises mâles pour les chargeurs).
  • Faire attention avec les chargeurs utilisant des fiches bananes. Toujours déconnecter les packs des cordons avant de faire une quelconque manipulation des fiches bananes connectées dans le chargeur. Il est vraiment très facile de provoquer un court circuit avec ces fiches qui sont mâles toutes les deux (la rouge et la noire).
  • Pour les meilleurs résultats il faut utiliser des chargeurs du type CC/CV (constant current / constant voltage). Ces chargeurs chargent à1C et 4.2v et diminuent le taux de charge vers la fin.

          Les éléments sont chargés à 90% en une heure et peuvent rester encore connectés de 40 a 50 minutes pour arriver à une charge vraiment complète. Le voltage de charge maximum autorisé par élément est de 4.25v. L’intensité maximale de charge est de 1C (ex : 700ma pour un élément 700 ma)

  • Ne jamais charger les Li-po à plus de 1C. Cela réduirait la durée de vie des éléments et apporte un gain de temps vraiment négligeable. Préférer les charges lentes.

          f) Précautions d’usage

          Beaucoup d’objets que nous utilisons dans la vie courante, auto, couteaux, etc... peuvent provoquer de sérieux dommages matériels et corporels s’il ne sont pas utilisés en respectant quelques règles élémentaires. Il en est de même pour les batteries Li-po qui peuvent s’avérer dangereuses si elles ne sont pas utilisées et manipulées correctement.

           Des systèmes de sécurité (circuits de contrôle) commencent à apparaitre. Ces systèmes sont intégrés au pack d’accus et préviennent la plupart des risques d’accident. Préférez ces types de packs.

          Soyez absolument certain que votre chargeur Li-po est correctement configuré pour la batterie que vous allez charger.

          Le voltage et l’intensité doivent être tous les deux corrects. Deux vérifications valent mieux qu’une. Une surcharge importante, c’est à coup sûr une destruction du pack et un risque de combustion. Vous devez charger vos batteries sur une surface à l’épreuve du feu, l’idéal serait une boîte en céramique ouverte vers le haut. Certains utilisent des jardinières rectangulaires en terre cuite, d’autres préfèrent leur cheminée. Pas de boîte en métal par pitié.

          Ne pas charger à proximité de matières inflammables, liquides ou solides, meubles en bois etc...

          Les éléments neufs ont une charge initiale élevée. Il faut toujours prendre soin que jamais des éléments puissent entrer en court circuit :

  • Stocker les éléments dans un endroit frais et sec
  • Ne pas mettre des éléments dans la poche (contact avec le trousseau de clefs par ex...), un sac ou ils pourraient entrer en court circuit avec d’autres objets
  • Ne pas stocker les éléments ’en vrac’
  • Ne pas placer les éléments sur des surfaces conductrices de courant : boite en métal, table métal etc...
  • Ne pas exposer les éléments à la chaleur (plage arrière de la voiture en plein soleil par exemple) Ne pas laisser les éléments ou pack à porté des enfants Faire attention à ce que les packs ne soient par perforés par des objets métalliques (stockage dans la boite à outil).

          Un pack abimé suite à un choc (crash) est potentiellement dangereux et peut prendre feu suite à un court circuit interne.

          Un pack abimé peu mettre plus de 10 minutes à prendre feu. Un pack en court-circuit - même très peu de temps - doit être mis sous surveillance car il peut mettre plus de 10 minutes à prendre feu après l’incident.

          Si de l’électrolyte des éléments se retrouve en contact avec votre peau, lavez abondamment avec du savon et de l’eau. Pour un contact avec les yeux, rincer abondamment à l’eau froide et voir un médecin immédiatement. Le batteries doivent être complètement déchargées avant d’être jetées (dans un conteneur aproprié). Une batterie non déchargée peu encore prendre feu après avoir été jetée. n’utiliser que des batteries conçues pour l’utilisation que vous en faites.

          La charge se fait à tension constante et courant limité. La particularité de la charge des accus au Lithium tient à deux choses primordiales.

  • Ils ne supportent pas la surcharge aussi faible soit elle et encore moins un léger court circuit.
  • Il faut respecter le niveau de la tension de charge sinon ça ne charge pas.

          Ceci fait que la fourchette entre la tension minimale de charge et la limite à ne pas dépasser sous peine de surcharge est très faible. Il faut donc que la tension de charge soit régulée très précisément. La technologies Li-po à une tension de charge de 4,2 Volts par élément.

          La tolérance aujourd’hui admise est de +/- 0,05V par élément. Le courant de charge doit être limité entre C/2 et 1C. Dans ces conditions respectées, la charge dure entre 2 et 3 heures.

          Certains chargeurs réputés charger les accus au Lithium en 1 heure, en fait ne chargent ceux-ci que partiellement. On n’atteint en 1 heure environ seulement 75% de la capacité de l’accu, quelque soit le courant, et il faut encore du temps pour atteindre la charge totale.

          Si on surcharge un accu au Lithium il produit de l’hydrogène. Il y a donc une surpression et un échauffement qui peuvent aller jusqu’à l’explosion de l’élément. Les packs souples Li-po sont sensibles, et même si ils n’explosent pas fort, ils s’enflamment très fortement ce qui peut causer de graves brulures.

Si vous détectez une élévation de la température, c’est anormal : Arrêtez tout.

 

      V. Conclusion

          Après ce rapide tour d'horizon des batteries utilisées sur nos voitures radiocommandées, vous devriez être à même de déterminer quel type d'accus convient à votre utilisation.

RAPPEL : vérifier bien la compatibilité des chargeurs avec les batteries ainsi que la vitesse de chargement des accus ( voir notice du chargeur)

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