Décharge, pendant et après un vol 1/30 Objet du chapitre : gérer la prochaine décharge à partir de la charge précédente Deux principaux modes de décharge en aéromodélisme Quels paramètres maîtriser et quelles solutions adopter ? Un exemple de traçage de l’intensité (hélicoptère en vol) Décharge intensiostatique sur banc et parallélépipède d’énergie embarquée La seconde définition de la capacité d’une LiPo Phases de vol et vitesse de décharge des LiPo (Idechg) Le cas idéal du planeur, le cas général des avions et hélicoptères Une méthode pratique, de bon sens et entièrement gratuite !

Décharge, pendant et après un vol 2/30 Deux principaux modes de décharge en aéromodélisme Décharge intensiostatique vol stationnaire sur banc, sous diverses valeurs de NC (Ah/h) Décharge en vol non stationnaire sous intensité variable vol non stationnaire (avions, planeurs, etc.) moyen simple et gratuit, entre deux vols Dans tous les cas, il faut rester confiné dans les parallélépipèdes de l’énergie embarquée

Décharge, pendant et après un vol 3/30 Quels paramètres maîtriser ? Durant un vol, les paramètres idéalement maîtrisables sont : FEM (V) la durée de vol actuelle (t) la « tension » actuelle de la batterie (V) Q (Ah) durée l’intensité actuelle débitée par la batterie (A) intensité (A) la quantité d’électricité actuellement déchargée Q(mAh) Ainsi peut-on être sûr de demeurer confiné dans le parallélépipède d’énergie embarquée

Décharge, pendant et après un vol 4/30 Solution « immédiate (*) » mais terriblement onéreuse : Un ensemble de télémétrie dédiée Solution onéreuse « en direct » : émetteur adapté et capteurs embarqués la durée de vol actuelle (t) : chronomètre dédié (émetteur) la « tension » actuelle de la batterie (V) l’intensité actuelle débitée par la batterie (A) la quantité d’électricité actuellement déchargée Q(mAh) Solution « différée » peu onéreuse : enregistreur de vol Solution différée « astucieuse » et totalement gratuite : un petit remue-méninges (*) L’un des 19 membres du groupe a présenté une solution très abordable et fort intéressante (30/03/2016). On y reviendra.

Décharge, pendant et après un vol 5/30 Traçage de l’intensité consommée par le Tomahawk V2 système embarqué d’acquisition de données source : microhelico.com Sonix RC Model 3DX450 690 g en état de vol, rotor 700 mm, Kv 3700, LMP 1700 mAh 4s

Décharge, pendant et après un vol 6/30 Vol stationnaire (*) , acquisition données (Eagle Tree Systems LLC), « tension »(V) vs. Q(mAh) LMP (**) LMO MR 4s 1700 mAh Evo25 3s 2170 mAh toujours se méfier des préjugés ! (*) source : heli4.com (**) LiFePO4 distribuée par Maximus Racing (dépôt de bilan en 2012)

Décharge, pendant et après un vol 7/30 Vol stationnaire (*) , acquisition données (Eagle Tree Systems LLC), « tension »(V) vs. Q(mAh) LMP (**) LMO MR 4s 1700 mAh Evo25 3s 2170 mAh 14 12 volts 10 500 mAh 1000 1500 (*) source : heli4.com (**) LiFePO4 distribuée par Maximus Racing (dépôt de bilan en 2012)

Décharge, pendant et après un vol 8/30 Décharges intensiostatiques sur banc d’un élément LMO (4500 mAh - C=4,5 Ah/h - 125 g) courbes considérées par la suite fenêtre de décharge décharges intensiostatiques Idechg = kC cell model: PHS4500-1S) Comment les interpréter dans le parallélogramme d’énergie ? Comment s’inscrivent ces courbes dans le parallélépipède d’énergie embarquée ? source : chargery.com/batteryPHS.asp

Décharge, pendant et après un vol 9/30 Courbes de décharge statique et parallélépipède d’énergie embarquée fenêtre de charge Cchg = 4,5 (Ah/h) 10C 15C 20C 6:00 4:00 2:00 25C durée (min:s) 30C Comment parvenir à ces résultats ? Idechg (nC)

Décharge, pendant et après un vol 10/30 Décharges intensiostatiques sur banc d’un élément LMO (4500 mAh - 125 g) fenêtre de décharge seuil de coupure 3,0 V Il faut commencer par évaluer les valeurs respectives de Qdécharge (mAh) au seuil de coupure source : chargery.com/batteryPHS.asp

Décharge, pendant et après un vol 11/30 Décharges intensiostatiques sur banc d’un élément LMO (4500 mAh - 125 g) 4500 mAh 4400 4300 4250 4150 fenêtre de décharge seuil de coupure 3,0 V Il faut commencer par évaluer les valeurs respectives de Qdécharge (mAh) au seuil de coupure source : chargery.com/batteryPHS.asp

Décharge, pendant et après un vol 12/30 Rappel sur la capacité (*) d’une batterie Ah h 1 h (durée conventionnelle) [C] = Puissance maximum S [C] [A] Ilimite Piles ou une batteries : Par principe, on pose Ilimite = NC (par exemple 30C) (*) attention ! La « capacité » d’une batterie ou d’une pile n’a pas la même signification que celle d’un condensateur (Q=CV)

Décharge, pendant et après un vol 13/30 Une autre unité de « capacité » : C* (Ah/A) FEM kC (A) Ah A [C*] = Qdechg (Ah) = kCxt* [C*] [h] Les courbes de charge/décharge sont projetées dans le plan « tension » vs. (durée) t* C* : quantité d’électricité initiale théoriquement déchargeable pendant la durée t* (h) sous intensité constante (nC)

Décharge, pendant et après un vol 14/30 Courbes de décharge statique et parallélépipède d’énergie embarquée fenêtre de charge (Vmax,Vmin) 4,5 = 10C x t*, t* = 6:0 min:s (0,1 h) - rendement D/C = 100% (**) Qdechg (Ah) = kCxt* 10C 6:00 4:00 2:00 t* (min:s) Idechg (nC) (**) D = décharge, C = charge

Décharge, pendant et après un vol 15/30 Courbes de décharge statique et parallélépipède d’énergie embarquée fenêtre de charge (Vmax,Vmin) 4,5 = 10C x t* ; t* = 6:0 min:s (0,1 h) - rendement D/C = 100% (**) Qdechg (Ah) = kCxt* Pdéchg (W) 10C 6:00 4:00 2:00 t* (min:s) Qdéchg (Ah) Rendement de décharge unitaire : profondeur de décharge = 100 % Idechg (nC) (**) D = décharge, C = charge

Décharge, pendant et après un vol 16/30 Courbes de décharge statique et parallélépipède d’énergie embarquée fenêtre de charge (Vmax,Vmin) 4,5 = 10C x t* ; t* = 6:0 min:s (0,1 h) - rendement D/C = 100% 4,4 = 15C x t* = t* = 3:54 - rendement D/C = 98% 4,3 = 20C x t* = t*= 2:52 - rendement D/C = 96% 4,25 = 25C x t* = t* = 2:16 - rendement D/C = 94% 4,15 = 30C x t* = t* = 1:51 - rendement D/C = 92% 10C 15C 20C 6:00 4:00 2:00 25C t* (min:s) 30C Idechg (nC) La profondeur de décharge décroît quand kC augmente

Décharge, pendant et après un vol 17/30 Traçage de l’intensité consommée par un avion Enregistreur de vol (« tension » et intensité)

Décharge, pendant et après un vol 18/30 Trois phases de vol dans le parallélogramme d’énergie Idéchg durée FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 19/30 Trois phases de vol dans le parallélogramme d’énergie Le plan intensité de vol vs. durée Idéchg atterrissage vol décollage durée FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 20/30 Trois phases de vol dans le parallélogramme d’énergie Evolution typique de l’intensité dans le plan intensité vs. durée Idéchg atterrissage vol décollage durée FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 21/30 Trois phases de vol dans le parallélogramme d’énergie Evolution typique de la quantité d’électricité durant la décharge atterrissage vol décollage Qdéchg Idéchg durée Qdechg (Ah consommés) Qdechg / Qchg = profondeur de décharge FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 22/30 Trois phases de vol dans le parallélogramme d’énergie Intensité et quantité d’électricité durant la décharge atterrissage vol décollage Qdéchg Idéchg durée FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 23/30 Le cas idéal du planeur Evolution typique de l’intensité dans le plan intensité vs. durée Moteur : tout ou rien, bruit de fond : servomoteurs Idéchg durée FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 24/30 Le cas idéal du planeur Trois phases strictement propulsives Moteur : tout ou rien, bruit de fond : servomoteurs Idéchg durée FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 25/30 Le cas idéal du planeur Evolution typique de la quantité d’électricité durant la décharge Qdéchg Idéchg durée Qdechg pendant le vol (Ah) ≈ ∑Qphase FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 26/30 Le cas idéal du planeur La « durée moteur » peut être confondue avec la durée de décharge (t*) Qdéchg Idéchg durée FEM (*) (*) hypothèse simplificatrice : la fenêtre des « tensions » est nulle. L’hypothèse sera levée plus tard (« en savoir plus »)

Décharge, pendant et après un vol 27/30 Recharger ses LiPo à la fin de chaque journée de vol, permet une bonne, voire très bonne évaluation de t* ! Entre deux vols successifs : Qdéchg = Qchg date durée de propulsion planeur durée de vol avion Qdécharge (mAh) Icharge nC (A) Qcharge (mAh) Idécharge (A) xxx t* (min : s) Qd (?) Ic Qc Id (?) Id x t* = Qd = Qc Quelle que soit la profondeur de décharge

Décharge, pendant et après un vol 28/30 Effet du vent sur la propulsion d’un planeur Plus de vent : plus de portance, moins d’énergie consommée (toutes choses comparables)

Décharge, pendant et après un vol 29/30 Une même LiPo sur différents appareils Permet de comparer les performances entre LiPo

Décharge, pendant et après un vol 30/30 Conclusions Une bonne gestion des paramètres de décharge d’une LiPo pendant un vol peut se faire de plusieurs manières, selon les moyens de chacun. Un moyen simple (et gratuit) permet d’arriver à des résultats comparables.