Choix d’une LiPo Plan du chapitre 1/20 Deux familles de LiPo

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1 Choix d’une LiPo Plan du chapitre 1/20 Deux familles de LiPo
Six critères de choix (sécurité, électriques (3), durabilité, coût) Le choix des paramètres électriques en guise d’exemple Des FEM différentes L’échauffement : principale cause de vieillissement et d’ennuis

2 Choix d’une LiPo Deux familles de LiPo LMO LMP
2/20 Deux familles de LiPo Lithium/ phosphates métalliques fer et (manganèse) Lithium/oxydes métalliques quatre générations successives depuis 1991 LMO LMP

3 immenses progrès pour le véhicule
Choix d’une LiPo 3/20 Deux familles de LiPo LMO LMP Lithium/oxydes métalliques quatre générations successives depuis 1991 Lithium/ phosphates métalliques fer et (manganèse) FEM(*) entre 3,6 et 3,8 V FEM(*) = 3,2 et (3,6 V) ± inflammables et fragiles (chimie) parallélépipédiques ou cylindriques ininflammables et robustes (chimie) cylindriques ou parallélépipédiques immenses progrès pour le véhicule électrique depuis 3 ans (J.-M. Tarascon ) (*) FEM : force électromotrice, « tension », voltage

4 Choix d’une LiPo 4/20 Deux familles de LiPo LMO LMP

5 Choix d’une LiPo Deux familles de LiPo LMO LMP
5/20 Deux familles de LiPo LMO LMP Lithium/oxydes métalliques quatre générations successives depuis 1991 Lithium/ phosphates métalliques fer et (manganèse) FEM(*) entre 3,6 et 3,8 V FEM(*) = 3,2 et (3,6 V) ± inflammables et fragiles (chimie) parallélépipédiques ou cylindriques ininflammables et robustes (chimie) cylindriques ou parallélépipédiques LiCoO2 Li-ion LiFePO LiMn2O Li(NiMnCo)O (LiMnPO ) LiPo (*) FEM : force électromotrice, « tension », voltage

6 Quatre produits principaux en aéromodélisme
Choix d’une LiPo 6/20 Deux familles de LiPo LMO LMP Lithium/oxydes métalliques quatre générations successives depuis 1991 Lithium/ phosphates métalliques fer et (manganèse) FEM(*) entre 3,6 et 3,8 V FEM(*) = 3,2 et (3,6 V) ± inflammables et fragiles (chimie) parallélépipédiques ou cylindriques ininflammables et robustes (chimie) cylindriques ou parallélépipédiques LiCoO2 Quatre produits principaux en aéromodélisme Li-ion LiFePO LiMn2O Li(NiMnCo)O (LiMnPO ) LiPo (*) FEM : force électromotrice, « tension », voltage

7 Choix d’une LiPo Six critères de choix 7/20 sécurité coût relatif
nombre de cycles investissement durée de vie ; gonflement énergie spécifique (Wh/kg) puissance spécifique (W/kg) autonomie motorisation ; échauffement performances relatives (intensités de charge (max) & (décharge) Source : Battery University

8 Choix d’une LiPo La sécurité d’abord 8/20 LiCoO2 - 1991 LiFePO4 - 1994
coût relatif nombre de cycles énergie spécifique (Wh/kg) puissance spécifique (W/kg) performances relatives (intensités de charge (max) & (décharge) LiCoO LiFePO LiMn2O Li(NiMnCo)O 8

9 Les performances électriques ensuite
Choix d’une LiPo 9/20 Les performances électriques ensuite sécurité coût relatif nombre de cycles énergie spécifique (Wh/kg) puissance spécifique (W/kg) FEM(V) x Q(Ah) FEM(V) x I(A) Kv du moteur performances relatives (intensités de charge (max) & (décharge) décharge charge & décharge décharge LiCoO2 LiFePO4 LiMn2O4 Li(NiMnCo)O2

10 Exemples du choix des paramètres électriques
Choix d’une LiPo 10/20 Exemples du choix des paramètres électriques En propulsion électrique, c’est la puissance du moteur qui dicte le choix La puissance du moteur dépend du type d’appareil (planeur, avion, voltige, hélicoptère, drone) Et de sa masse totale embarquée et du pilote (calme, nerveux, agité) ! Quelques exemples d’illustration, sans le pilote ! (références catalogues ou retour d’expérience) En connaissant FEM, Q, autonomie et masse(s), on calcule (notamment) W, Wh, W/kg et Wh/kg

11 Exemples du choix des paramètres électriques
Choix d’une LiPo 11/20 Exemples du choix des paramètres électriques En propulsion électrique, c’est la puissance du moteur qui dicte le choix La puissance du moteur dépend du type d’appareil (planeur, avion, voltige, hélicoptère, drone) Et de sa masse totale embarquée et du pilote (calme, nerveux, agité) ! Quelques exemples de calculs, sans le pilote ! (références catalogues ou retour d’expérience) (*) Blade 270 ; 630 g (*) ; LiPo 6s - 22,2 V mAh ; autonomie 4 min 20,2 Wh ; 13,6 A ; 303 W 32 Wh/kg (*) ; ; 481 W/kg (*) (*) la masse considérée est celle de l’appareil sans LiPo, le calcul plus « réaliste » sera abordé plus loin (« en savoir plus »)

12 Exemples du choix des paramètres électriques
Choix d’une LiPo 12/20 Exemples du choix des paramètres électriques En propulsion électrique, c’est la puissance du moteur qui dicte le choix La puissance du moteur dépend du type d’appareil (planeur, avion, voltige, hélicoptère, drone) Et de sa masse totale embarquée et du pilote (calme, nerveux, agité) ! Quelques exemples de calculs, sans le pilote ! (références catalogues ou retour d’expérience) (*) FunCub ; 1100 g (*) ; LiPo 3s - 11,1 V mAh ; autonomie 12 min 24,4 Wh ; 11,0 A ; 122 W 22 Wh/kg (*) ; ; 111 W/kg (*) (*) la masse considérée est celle de l’appareil sans LiPo, le calcul plus « réaliste » sera abordé plus loin (« en savoir plus »)

13 Choix d’une LiPo 13/20 Apprentice S ; 1390 g (*) ; LiPo 3s - 11,1 V mAh - 30C - 12 min 36,6 Wh ; 16,5 A ; 183 W 26 Wh/kg (*) ; ; 132 W/kg (*) 99 Amax !!! (*) la masse considérée est celle de l’appareil sans LiPo, le calcul plus « réaliste » sera abordé plus loin (« en savoir plus »)

14 Choix d’une LiPo 14/20 Apprentice S ; 1390 g (*) ; LiPo 3s - 11,1 V mAh - 30C - 12 min 36,6 Wh ; 16,5 A ; 183 W 26 Wh/kg (*) ; ; 132 W/kg (*) 99 Amax !!! AcroMaster ; 920 g (*) ; LiPo 3s - 11,1 V mAh ; propulsion 250 W 24,4 Wh ; 22,5 A ; 250 W 28 Wh/kg (*) ; ; 272 W/kg (*)

15 « mon » cahier des charges
Choix d’une LiPo 15/20 Apprentice S ; 1390 g ; LiPo 3s (*) - 11,1 V mAh - 30C - 12 min 36,6 Wh ; 16,5 A ; 183 W 26 Wh/kg (*) ; ; 132 W/kg (*) 99 Amax !!! AcroMaster ; 920 g (*) ; LiPo 3s - 11,1 V mAh ; propulsion 250 W 24,4 Wh ; 22,5 A ; 250 W 28 Wh/kg (*) ; ; 272 W/kg (*) « mon » cahier des charges Alpha 27 ; 1300 g (*) ; LiPo 3s - 9,6 V ; 5 vols - 30 s/vol « mon » cahier des charges 5,4 Wh ; 13,5 A ; 130 W 4,2 Wh/kg (*) ; ; 100 W/kg (*) (*) la masse considérée est celle de l’appareil sans LiPo, le calcul plus « réaliste » sera abordé plus loin (« en savoir plus »)

16 Choix d’une LiPo 16/20 Des puissances spécifiques proches,
des énergies spécifiques différentes Wh/kg 400 Pour des calculs plus réalistes, il faut prendre en compte la masse des LiPo, que nous apprendrons à précisément déterminer dans le chapitre « assemblages (s,p) » 300 200 masse appareil + masse équipements masse LiPo = mêmes positions respectives dans la figure 100 W/kg 10 20 30

17 et surtout température
Choix d’une LiPo 17/20 Des FEM différentes Ininflammable aucun gonflement Inflammable gonflements(**) moins inflammable gonflements Stabilisé, mais… profondeur de charge et surtout température LiFePO4 LiCoO2 LiMn2O4 Li(NiMnCo)O2(*) (*) Attention, il faut de nouveaux chargeurs (**) gonflement par décomposition de l’oxyde de cobalt en dioxygène (O2)

18 et surtout température
Choix d’une LiPo 18/20 Des FEM différentes > 1000 cycles (avéré VAE) 500 à 1000 cycles (moins à l’usage) 300 à 500 cycles (avéré à l’usage) 1000 à 2000 cycles (? ) Ininflammable aucun gonflement Inflammable gonflements(**) moins inflammable gonflements Stabilisé, mais… profondeur de charge et surtout température LiFePO4 LiCoO2 LiMn2O4 Li(NiMnCo)O2(*) (*) Attention, il faut de nouveaux chargeurs (**) gonflement par décomposition de l’oxyde de cobalt en dioxygène (O2)

19 et surtout température
Choix d’une LiPo 19/20 Des FEM différentes <3,3 V ; 120 Wh/kg 3,6 V ; 200 Wh/kg 3,7 V ; 150 Wh/kg 3,8 V ; 200 Wh/kg > 1000 cycles (avéré VAE) 500 à 1000 cycles (moins à l’usage) 300 à 500 cycles (avéré à l’usage) 1000 à 2000 cycles (? ) Ininflammable aucun gonflement Inflammable gonflements(**) moins inflammable gonflements Stabilisé, mais… profondeur de charge et surtout température LiFePO4 LiCoO2 LiMn2O4 Li(NiMnCo)O2(*) (*) Attention, il faut de nouveaux chargeurs (**) gonflement par décomposition de l’oxyde de cobalt en dioxygène (O2)

20 L’échauffement, principale cause de vieillissement
Choix d’une LiPo 20/20 L’échauffement, principale cause de vieillissement Echauffement par effet Joule dans les matières actives Ramollissement du polymère, perte de cohésion Négative : la matière active (graphène) perd sa structure (réversible), sa conduction diminue Positive : les oxydes se décomposent (irréversible), conduction et « capacité » chutent Vieillissement + échauffement = (très) gros soucis ! Il faut donc savoir gérer ses LiPo, tant à la charge qu’à la décharge que pour leur entretien