Ce chapitre traite des paramètres électriques se rapportant aux batteries en général et aux LiPo en particulier. Abordé sous forme d’un vocabulaire illustré par des schémas, il est à la base des connaissances nécessaires à la bonne compréhension de leur principe d’utilisation. 1 Connaissances de base Mots clés : potentiel ; vitesse ; durée FEM ; puissance ; quantité ; énergie électriques embarquées « capacité (C) » ; autonomie intensité limite de décharge (NC) ; intensité maximum de charge (nC) Parallélépipède de l’énergie embarquée

Quelques mots sur l’énergie à fournir pour exécuter un travail 2 durée force vitesse Une dénivelée, un flux ( * ) d’eau et une durée ( * ) le flux est un débit rapportée à l’unité de surface. En l’occurrence, le débit est ici une vitesse d’écoulement d’eau Le moulin à eau dénivelée = hauteur d’eau = pression = F/S

3 Quelques mots sur l’énergie à fournir pour exécuter un travail Traduction 2D durée force vitesse à faible vitesse pour moudre lentement aussi vite que possible, pour moudre rapidement Une dénivelée, un flux ( * ) d’eau et une durée quantité d’eau consommée : Q = vitesse x durée Le moulin à eau ( * ) le flux est un débit rapportée à l’unité de surface. En l’occurrence, le débit est ici une vitesse d’écoulement d’eau

moteur travail de propulsion accu + - récepteur contrôleur servos chaîne électrique 4 durée potentiel vitesse Sur la chaîne de propulsion électrique d’un modèle plus autres équipements électriques éventuels

FEM (V) chimie 5 potentiel "tension" FEM ( * ) chimie durée autonomie (électrique) moteur accu + - récepteur contrôleur servos plus autres équipements électriques éventuels FEM intensité électrique de décharge vitesse de décharge I (A) ( * ) FEM : force électromotrice, « tension », « voltage » voltmètre travail de propulsion Sur la chaîne de propulsion électrique d’un modèle

6 moteur accu + - FEM puissance requise A acquisition de données vs. bon sens gratuit ! ampèremètre voltmètre potentiel "tension" FEM ( * ) chimie durée autonomie (électrique) vitesse de décharge I (A) travail de propulsion Sur la chaîne de propulsion électrique d’un modèle ( * ) FEM : force électromotrice, « tension », « voltage »

7 vitesse durée I (A) intensité moyenne FEM (V) La propulsion électrique en 3D (vitesse constante) moteur accu + - FEM puissance requise A acquisition de données vs. bon sens gratuit ! ampèremètre voltmètre travail de propulsion Sur la chaîne de propulsion électrique d’un modèle

8 I (A) intensité moyenne vitesse durée FEM (V) t moteur accu + - FEM puissance requise A ampèremètre voltmètre Q : quantité d’électricité chronomètre travail de propulsion Sur la chaîne de propulsion électrique d’un modèle

9 durée énergie embarquée (Wh) I (A) intensité moyenne t moteur accu + - FEM puissance requise A Un atelier pratique dédié au dimensionnement électrique ampèremètre voltmètre travail de propulsion Le parallélépipède de l’énergie embarquée FEM (V)

A quantité d’électricité embarquée identique 10 faible puissance pour les équipements forte puissance pour la propulsion quoi que… Sur la puissance électrique d’une motorisation

11 Pour une quantité d’électricité embarquée Q donnée 11 Quelle intensité limite peut-on tirer d’une batterie de propulsion avant qu’elle ne se dégrade ? I limite ? Sur l’intensité limite de décharge d’une batterie

12 Puissance maximum 1 h (durée conventionnelle) S I limite Par convention, on fixe à une heure la durée théorique de décharge de l’accu sous I constant Puis, toujours par convention, on nomme « capacité (C) » la valeur correspondante de Q (Ah) Sur l’intensité limite de décharge d’une batterie

13 Puissance maximum 1 h (durée conventionnelle) S I limite Puis, toujours par convention, on nomme « capacité (C) » la valeur correspondante de Q (Ah) « C ( * ) » est une quantité d’électricité horaire ayant les dimensions d’une intensité Piles ou une batteries : (*) quantité d’électricité initiale, théoriquement déchargeable en 1 h sous intensité constante Par convention, on fixe à une heure la durée théorique de décharge de l’accu sous I constant Sur la capacité d’une batterie

14 Puissance maximum 1 h (durée conventionnelle) S I limite Puis, toujours par convention, on nomme « capacité (C) » la valeur correspondante de Q (Ah) [C] = Ah h [C][A] Par convention, on fixe à une heure la durée théorique de décharge de l’accu sous I constant Sur la capacité d’une batterie (*) quantité d’électricité initiale, théoriquement déchargeable en 1 h sous intensité constante Piles ou une batteries : « C ( * ) » est une quantité d’électricité horaire ayant les dimensions d’une intensité

15 Puissance maximum 1 h (durée conventionnelle) S I limite Puis, toujours par convention, on nomme « capacité (C) » la valeur correspondante de Q (Ah) intensité limite de décharge et capacité d’une batterie Par convention, on fixe à une heure la durée théorique de décharge de l’accu sous I constant Par principe, on pose I limite = NC (par exemple 30C) [C] = Ah h [C][A] (*) quantité d’électricité initiale, théoriquement déchargeable en 1 h sous intensité constante Piles ou une batteries :

La « capacité C » d’un convertisseur électrochimique n’est pas celle d’un condensateur (Q = C x V) ! [C] = Ah h 16 [C][A] Puissance maximum 1 h (durée conventionnelle) S I limite L’ambiguïté de la « capacité » d’une batterie Par principe, on pose I limite = NC (par exemple 30C) (*) quantité d’électricité initiale, théoriquement déchargeable en 1 h sous intensité constante Piles ou une batteries :

Par extension : intensité limite NC de décharge, intensité maximum nC de charge N et n sont des nombres tels que N > n, C (Ah/h) [5[R 17 1 h (durée conventionnelle) S + - Batterie FEM (V) chimie A 1500 mAh W (Wh) 30C 2C décharge (N=30) 30x1500 (mAh/h) = 45 A charge (n=2) 2 x 1500 (mAh/h) = 3 A 45 A Puissance maximum Sur la chaîne de propulsion électrique d’un modèle

18 FEM (chimie) C intensité théorique de décharge pour une durée arbitraire de 1 h durée arbitraire de 1 h Puissance P (W) = FEM x I Sur le parallélépipède de l’énergie embarquée ( * ) rappel : la « capacité » C de nos LiPo est un terme impropre et ambigu FEM (V), Q (Ah), C ( * ) (Ah/h) Les trois grandeurs caractérisant la décharge d’un élément de LiPo

19 FEM (chimie) durée arbitraire de 1 h C intensité théorique de décharge pour une durée arbitraire de 1 h Puissance P (W) = FEM x I Q embarquée (Ah) = I x t Sur le parallélépipède de l’énergie embarquée ( * ) rappel : la « capacité » C de nos LiPo est un terme impropre et ambigu FEM (V), Q (Ah), C ( * ) (Ah/h) Les trois grandeurs caractérisant la décharge d’un élément de LiPo

20 énergie embarquée E (Wh) 20 ( * ) rappel : la « capacité » C de nos LiPo est un terme impropre et ambigu FEM (chimie) durée arbitraire de 1 h Capacité intensité théorique de décharge pour une durée arbitraire de 1 h Puissance P (W) = FEM x I Q embarquée (Ah) = I x t E énergie embarquée (Wh) = FEM x I x t FEM (V), Q (Ah), C ( * ) (Ah/h) Les trois grandeurs caractérisant la décharge d’un élément de LiPo Sur le parallélépipède de l’énergie embarquée

Conclusions Le vocabulaire électrique présenté dans ce chapitre s’applique à chacun des éléments d’un accu. L’assemblage (s,p) d’éléments identiques en série (s) et/ou parallèle (p) constitue une batterie, à laquelle s’applique de nouveau ce vocabulaire. Toutes les batteries sont concernées et en particulier nos LiPo. 21 La connaissance de la FEM (V), de la quantité d’électricité embarquée Q (Ah) et de la « capacité » suffisent pour caractériser une LiPo Deux remarques pratiques s’ensuivent : Il devrait être alors très facile de savoir lire les étiquettes de nos LiPo, ce qui s’avère, hélas, quelques fois laborieux !