Louis FOURDAN février 2006 Wissous 2LF CONNAISSANCE DES LiPo.

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2 Louis FOURDAN février 2006 Wissous 2LF CONNAISSANCE DES LiPo

3 Terminologie Pilenon rechargeable Accumulateurélément rechargeable Batteriegroupe d’accumulateurs En anglais : battery, pack, accumulator 3LF

4 Quatre chimies : Pb au plomb NiCd Cadmium-Nickel NiMH Nickel Metal Hydride LiPo Lithium-Polymère 4LF Li Po est un célèbre poète chinois (701-762)

5 AVENIR Pb = Automobiles NiCd = abandon (métaux lourds) NiMH = auto-décharge rapide LiPo = avenir assuré (Lithium abondant) Piles à combustibles (Hydrogène, Methanol..) ? 5LF

6 Chimie LiPo 6LF Co = cobaltC = carbone

7 A savoir Performances - spécifications Charge - danger Décharge / utilisation Stockage - danger Entretien 7LF

8 Performances – spécifications Tension nominale 3.7 V par élément LiPo Capacité ampère-heure (Ah) C Capacité énergétique (Wh) Résistance interne (milliohm) Température max Courant Imax de décharge continue (8C par ex.) Décharges pulsées (20C @ 10 s / 60 s par ex.) Auto-décharge (1%C par mois par ex.) Durée de vie en nombre de cycles (300 cycles par ex.) 8LF

9 Comparaison des chimies ~ Wh/kgperte%/mois Pb351% NiCd5010% NiMH6030% !!! LiPo1501% µpile méthanol320? 9LF Voir aussi le prix $ / Wh

10 Approvisionnement des LiPo 2 principaux pays producteurs Corée et Chine Kokam, Etec, Polyquest (Corée) Tronics, Huanyu, Amperex, Thunder Sky … (Chine) Beaucoup de revendeurs Emballage et connecteurs spécifiques 10LF

11 Prix des LiPo Cellules nues (ex. ACW) ETEC 450 mAh 10C8.7 $ HP CL 2100 mAh 16C18.5 $ Problème : bien les monter Certaines électrodes (alu) se soudent mal !! Il vaut mieux acheter un pack, quitte à le désosser 11LF

12 Prix des LiPo (suite) Packs (ACW) HP LCL 2100 mAh 16-22C 2S45.80 $ 3S 67.8 $ 4S81.8 $ Pack (Aeronuts) ELE 2100 mAh 15C 2S27.37 $ 12LF Hyperion

13 Lithium boîtier métal cylindrique ( + robustes, charge 4.1 V, origine PRC) 1)Format 18650 (Ø 18, h 65 mm) 2000 mAh5.2 $ (par 50) à 5.88 $ 2200 mAh7.85 $ 2400 mAh8.88 $ 2)Format 18500 (Ø 18, h 50 mm) 1400 mAh3.65 $ (gros AA) http://www.batteryspace.comhttp://www.batteryspace.com (Ca, USA) G-ion, Konion, Panasonic, PC portables… 13LF

14 Charge des LiPo Par alimentation stabilisée CV-CC (CONRAD PS1503SB 60 €) 1) Régler la tension à 4.10 - 4.20 V par cellule 2S (8.4 V) 3S(12.6 V) 4S (16.8 V) 2) Régler l’intensité à 1C exemple 1200 mAh régler à 1200 mA 3) Laisser 2 heures ou plus (aucun danger) 14LF

15 Charge des LiPo Par alimentation stabilisée CV-CC La tension monte au plafond et l’intensité baisse d’elle même On peut laisser 2 à 12 h sans problème 15LF

16 Equilibrage des packs LiPo DANGER !! Si les éléments sont déséquilibrés (exemple 3S : 3.8V 3.9 V 3.0 V) Si l’on charge à 12.6 V Un élément « risque » de voir plus de 4.2 V Surveiller cet équilibrage à 0.1 V près 16LF

17 Chargeurs LiPo Beaucoup de modèles Schulze MGM Chargeurs coréens ou chinois Robbe, T2M, Multiplex, Hitec.. Avec équilibreur si possible (connecteur) 17LF

18 Chargeurs LiPo Schulze LiPoCard 79 € (dédié LiPo) 1S à 4S 4.1 ou 4.2 V équilibreur incorporé Courant 50 à 1850 mA Entrée 10.5 à 15 V Visu = 13 LEDs 18LF

19 Chargeurs LiPo ALIGN KX850127A 52.4 $ 1S à 4S 4.1 ou 4.2 V équilibreur incorporé Courant max 1000 mA Entrée 220 V 50 Hz 19LF

20 Chargeurs LiPo MGM-Com-Pro Bientôt disponible (équilibreur incorporé) Thunder Power TP-1010Cchargeur 200 $ 1 to 10S LiPo 220 W Connexion pour équilibreur externe TP 210 V équilibreur externe 2-10 S100 $ 20LF

21 LipoSave C’est un petit limiteur en échelle n.S, qui interdit à chaque cellule de dépasser 4.25 V (ajustable) 21LF Website http://electrofly.free.fr Exemple 3S

22 Chargeurs LiPo DANGERS Se tromper de nombre d’éléments Automatisme du nombre d’éléments en défaut Si on dépasse 4.3 V à la charge ça peut exploser et prendre feu 22LF

23 Utilisation des LiPo Propulsion (BEC ou opto) Option : assemblage de plusieurs packs 3S2P = 3 cellules série, 2 packs en parallèle Emission 3S (10 à 12.6 V) 3 éléments 1200 à 2400 mAh selon place Réception séparée 2S (6 à 8.4 V) Prévoir régulateur LIN ou PWM 5 à 6 V 23LF

24 Propulsion (BEC) assemblage 3S2P dans un Magister (6 éléments LiPo) 24LF Magister MPX http://bungymania.inexos.net

25 LiPo en propulsion Seuil de tension Ne pas descendre < 3 V à faible décharge < 1C Ne pas descendre < 2.7 V à forte décharge 4C-6C Les contrôleurs ESC sont équipés de cette fonction dite « cut-off LiPo 2S ou 3S» Low Voltage Cutoff Behavior If the motor battery pack drops to the programmed cut-off voltage, the controller will reduce the motor speed or stop the motor, depending on the setting below, to ensure that there is enough power for the receiver and servos. You can resume full power by setting throttle to full stop for a moment and return to full throttle, but remember that it’s time to land your model! Soft Auto-Cut (reduce rpm):- _ - _ - _ - _ - _ (normal for sport models) Hard Auto-Cut (full stop):_ - _ - _ - _ - _ - (normal for gliders) Il existe des « protecteurs cut-off LiPo» LVC, LipoShield 25LF Rx V+ ESC FMA AVC-Air

26 LipoShield (ou LVC) Contrôleur low V cut-off (20 $) 26LF Le LipoShield CORRIGE (µC) le signal PPM des gaz pour le réduire en cas de baisse de tension batterie en dessous de Vmin. Reconnaissance automatique du nombre de LiPO en début de mission (visu / LEDS) LiPo ESC Rx ESC LiPo Rx

27 Emission Tx Exemple d’une radio HITEC CRX Aggressor 27LF LiPo(3S) 2600 mAh NiCd(8) 600 mAh

28 Réception Rx Régulateur à découpage Webra 15 g 28LF Out = 5V 4A continu 50 A peak In = LiPo 2S (6-8.4 V) Filtrage des parasites

29 Réception Rx Régulateurs à découpage DimensionEngineering 29LF Out = 5V 1.25A continu In = LiPo 2S-8S (8-32 V) Filtrage des parasites Out = 6V 1.25A continu

30 Décharges types (LiPo PQ1500 mAh) 30LF 6C 1C 2C 4C

31 Jauge LiPo Etat de charge V à vide Reste1S3S 0%3.009 5%3.309.9 10% 3.6010.8 20% 3.7011.1 30% 3.7511.25 40% 3.7911.37 50% 3.8311.49 60% 3.8711.61 70% 3.9211.76 80% 3.9711.91 90% 4.1012.3 100% 4.2012.6 31LF

32 Stockage LiPo DANGERS Court-circuit par les connecteurs Perforation de l’enveloppe Connecteurs détrompés et protégés Male(+)Femelle(-) ou Dean ou … Male + bouchon isolant (gaine) Gaines thermo rétractables Standardisation perso. Sac PE Boite de rangement 32LF

33 Montage des LiPo Plaquette de montage Connecteur intermédiaire Adaptateurs 33 LF

34 Entretien LiPo Stockage à 3.8 V, faible auto-décharge Liste / étiquettes + Tableau EXCEL Test annuel de capacité restituée 34LF CBA II (Computerized Battery Analyzer) Test de décharge avec graphe sur PC

35 Maximum discharge power rate = 100 W, maximum = 48 V Range 0-3 A + - 10 mA (12 bit) Range 3-40 A + - 45 mA 0-5 volt + - 5 mV 5-10 volt + - 10 mV 10-48 volt + - 50 mV Auto voltage shut off @ end of test Auto temperature shut off @ end of test (external temp sensor) Pb, NiCd, NiMH, Lithium, LiPo Dimensions 8.9 x 7.1 x 9.1 cm Weight: 454 g 35LF CBA II (Computerized Battery Analyzer) Interface USB + PC graphical software

36 FIN 36 LF DOCUMENTATION GOOGLE « LiPo » Web-sites (« Electrofly », « Le Gallou », « NiCd ») Groupes de discussion, forums http://www.powerstream.com/

37 Lithium Ion Cells Anode: Carbon compound, graphite Cathode: Lithium oxide + metal Electrolyte: LiPF 6 (HexaFluoroPhosphate de Lithium) Applications: Laptops, cellular phones, electric vehicles Lithium batteries that use lithium metal have safety disadvantages when used as secondary (rechargeable) energy sources. For this reason a series of cell chemistries have been developed using lithium compounds instead of lithium metal. These are called generically Lithium ion Batteries. Cathodes consist of a layered crystal (graphite) into which the lithium is intercalated. Experimental cells have also used lithiated metal oxide such as LiCoO 2, LiNi 0.3 Co 0.7 O 2, LiNiO 2, LiV 2 O 5, LiV 6 O 13, LiMn 4 O 9, LiMn 2 O 4, LiNiO 0.2 CoO 2. (Li = Lithium, Co = Cobalt, Mn = Manganese, V = Vanadium) Electrolytes are usually LiPF 6, although this has a problem with aluminium corrosion, and so alternatives are being sought. One such is LiBF 4. The electrolyte in current production batteries is liquid, and uses an organic solvent. Membranes are necessary to separate the electrons from the ions. Currently the batteries in wide use have micro porous polyethylene membranes. Source : http://www.powerstream.com/ 37