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Comment bien utiliser des batteries LiPo!

Comment bien utiliser des batteries LiPo!

Objectifs : Apprendre à utiliser des batteries LiPo

Difficulté : 0/5

Temps d'exécution : 10 min

Matériel nécessaire :

Les batteries LiPo (Lithium-Polymère) sont très répandues et ont un grand succès du fait de leur caractéristiques qui dépassent toutes les autres batteries.

Les batteries sont sonvent utilisées pour alimenter et rendre autonome des systèmes mobiles.

Un hexapode et un drone qui sont équipés de batteries.

Attention : Prudence avec les batteries LiPo !

Comme tout le monde, vous vous êtes sûrement esclaffé devant le fiasco du Galaxy Note 7 de Samsung. Ne riez plus : les batteries explosives n’arrivent pas qu’aux autres, surtout quand on commence à jouer avec. Les batteries Li-Ion et Li-Po disponibles un peu partout pour rendre les montages électroniques autonomes sont extrêmement sensibles aux conditions de recharge. Une légère surcharge provoque le dégagement d’un gaz qui fait gonfler la batterie. Si le défaut se poursuit, il peut mener à un embrasement violent susceptible de provoquer un départ d’incendie. Le cas se pose particulièrement avec les toutes petites batteries LiPo (<200 mAh) : la plupart des modules de recharge prévus pour Arduino ou Raspberry Pi sont conçus pour de plus gros modèles. Ils tentent donc de recharger la batterie avec un courant trop important. Donc, ne laissez jamais un montage sans surveillance lorsqu’il contient une telle batterie en cours de rechargement!

Présentation de la batterie LiPo :

Une batterie LiPo est un assemblage de cellules LiPo reliée en série / parallèles afin d'obtenir les caractéristiques de batteries souhaitée.
Les cellules sont reliées ensembles et à des prises.

Une batterie LiPo standard est équipée de deux prises : 

  • La prise de " décharge", qui est relié à deux fils de grosse section : Un noir qui est la masse et un rouge qui est le pôle positif de la batterie. 
    Dans le cas de la photo ci dessus, il s'agit de la prise jaune qui est une prise de format XT60 standard ( mais il en existe d'autres ), capable de faire passer jusqu'à 60A en sortie. 
    => C'est par cette prise que vous devez alimenter vos montages.

  • La prise d'équilibrage ( /charge) reliée à des fils de faible section qui est un connecteur permettant mesurer la tension au bornes de chacune des cellules.
    La prise d'équilibrage possède une broche reliée à la masse (la noire) et autant de broches qu’il y a de cellules en série dans la batterie (3 dans le cas de la photo ci dessous ).
    => Attention cette prise ne peut débiter que très peu de courant, il est déconseillé d'alimenter vos montages par cette prise.

Prise d'équilibrage JST-XH 4 pôles. 

Il est important de vérifier le type des connecteurs de ces deux prises sur les batteries que vous souhaitez acheter afin de vérifier que vos batteries seront compatible avec le matériel que vous avez déjà. Mieux vaut avoir à ne pas changer les prises si c'est possible ! 

Les caractéristiques d'une batterie LiPo: 

  • Le type de prise d'équilibrage et de décharge
  • Les dimensions 
  • Le poids
  • Le nombres de cellules en série ( Nombre de S)
    => Cela aura un impacte sur la tension de sortie de votre batterie, plus le nombre de S est élevé plus la tension de sortie est important. 
    la tension nominale d'une cellule est de 3.7 V une batterie LiPo 3S aura donc une tension nominale de 3* 3.7V = 11,1V environ.
    Les tensions des cellules en série s'additionnent.  
  • Le nombre de cellules en parallèle ( Nombre de P ) 
    => Cela aura un impacte sur la capacité en ampère/heure ( Ah ) de la batterie. 
    les capacités en Ah et en nombre de C des cellules s'additionnent lorsqu'elles sont en parallèle.
  • La capacité en Ah.
    => C'est le nombre d'ampère total que peu débiter en continue la batterie pendant 1h. 
    Une batterie de 2200 mAh heure, pourra débiter 2200 mA pendant une heure, ou bien 1100 mA pendant deux heures ou bien 4400mA mais pendant 30 minutes seulement...  
  • Le nombre de C que certains appellent constante de décharge 
    => Cela caractérise le nombre d'ampère maximum que peut débiter en toute sécurité une batterie en instantané, basé sur la capacité en Ah. 
    Une batterie de 25C et de 2200 mAh, peut débiter en instantané 25* 2200 mA  = 55 000 mA soit 55A ! 
    C'est énorme et c'est pour ça qu'il faut faire attention quand on manipule ces batterie. 

Bien utiliser sa batterie LiPo :

Pour mesurer la tension aux bornes de la batterie vous pouvez utiliser un testeur comme celui-ci. Il possède un afficheur 24 segments, 2 buzzers et une led rouge et un bouton de réglage à l’avant, 10 broches à l’avant (1 broche positive, 1 broche négative, 8 broches de signaux de cellules).
Cet appareil de mesure est capable de fournir la tension de chaques cellules (en séries) de la batterie et la tension totale. Il s’utilise pour des batteries LiPo/Li-ion/LiMn/Li-Fe et peut mesurer jusqu’à 8 cellules en série.
Quelques caractéristiques :

  • précision de mesure : + ou - 0.01V
  • plage d’affichage de la tension pour une cellule : 0.5 à 4.5V
  • plage d’affichage de la tension totale : 0.6 à 36V
  • alarme d’indication de tension faible disponible pour 2 à 8 cellules

Cette alarme peut soit être désactivée, soit être réglée dans une plage de 2.7 à 3.8V grâce au bouton situé à l’avant.

Les instructions et la fonction des broches sont inscritent au dos du testeur.

Remarque, lors du branchement du connecteur de la batterie le boitier va mettre en fonctionnement ses buzzers qui peut parfois surprendre.
Ce fonctionnement est parfaitement normale, il permet de s'assurer que les buzzers fonctionnent correctement. 
Pour éviter de faire trop de bruit, petite astuce mettez votre doigt sur les buzzers ;).

L’afficheur indique le numéro de chaque cellule et la tension correspondante à la suite.

Il indique aussi la tension totale de la batterie.

ATTENTION TRES IMPORTANT

Les batterie LiPo doivent être rechargées avec un chargeur adapté. Les chargeurs prévus à cet effet sont capables d'équilibrer la tension de la batterie dans chaque cellules. Il est donc important de vérifier le nombre de cellules de votre batterie avant de choisir votre chargeur.
Le plus gros risque d'incendie avec une batterie LiPo se fait pendant la charge, si une batterie est " trop chargée " / " Chargée trop vite ".

Voilà à quoi peut ressembler votre batterie si vous ne faites pas attention : 
batterie brulée

Pour éviter les accidents et limiter les risques de départ d’incendie, il existe des sacs ignifuges permettant de contenir les flammes . C’est pratique et plutôt rassurant d’en avoir un quand on est pas sûr de soi.

On peut mettre du scotch ou un élastique autour du sac pour maintenir le sachet enroulé et ainsi économiser de la place.

Par sécurité nous recommandons l'usage de chargeur de batterie LiPo simple, qui chargent uniquement via la prise d'équilibrage des batteries. Certes ils chargent plus lentement que d'autres, mais il n'y a aucun réglage à faire sur le chargeur ( et donc pas de risque d'erreur) , et la charge se fait en toute sécurité. 

De plus nous recommandons de toujours avoir la batterie dans un sac ignifuge à minima lorsqu'elle est en train de charger. 

La plupart des chargeurs de ce type ont des leds indicatives qui sont rouges lorsque la batterie est en charge/équilibrage. Ces leds deviennent vertes une fois que la batterie est prête à l'emploi.

 

Une alternative aux batteries LiPo ce sont les batteries LiFePo4 et les technologies Lithium Ion.
Les tension de charge des cellules de ces batteries ne sont pas identique => Vous ne pouvez pas recharger vos batteries Li-Po et LiFePo4 avec le même chargeur, faites attention ! Vérifiez toujours par deux fois que vous avez un chargeur adapté. 

Vous avez tous les éléments pour pouvoir utiliser sereinement une batterie LiPo ! Pourquoi pas pour faire fonctionner ce kit robot à chenille avec encodeurs ?

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