Les batteries LIPO (Lithium - Polymère)

(Batterie Li-ion à électrolyte polymère gelifié)

Une batterie est constituée d'éléments câblés en série, ou série et parallèles

(notation S, P)

Pour chaque élément constituant le pack :

- tension nominale : 3,7 V

- tension pleine charge : 4,2 V

- tension minimale de décharge : environ 3 V

- capacité (nombre de C en mAh)

  c'est la valeur du courant qu'elle est capable de restituer pendant 1 heure.

- le courant maxi utilisable en nombre de C

- le nombre de C que supporte la batterie pendant sa charge

- "imbalance" (écart de charge entre ses différents éléments)

- résistance interne (modifie la capacité de décharge de la batterie)

Notions pratiques :

Exemple : LIPO 3S - 2200 mAh - 25 C

3 éléments en série (3S)

Tension nominale : 11,1 V (3 x 3,7 V)

Capacité : 2200 mAh

Elle peut fournir : - 2,2 A pendant 1 heure

ou                        - 4,4 A pendant 30 minutes

ou                        - 13,2 A pendant 10 minutes

ou                        - 22 A pendant 6 minutes, etc....

Décharge instantanée 25 C : 25 x 2200 mAH = 55 A (Attention à la batterie !)

Calcul purement théorique car la résistance interne de la batterie peut varier pendant la décharge suivant la température et l'état de santé des éléments.

Valeur à retenir pour tous les calculs de la motorisation :

En vol, la tension de chaque élément de la lipo est de 3,3 V

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exemple : 2S - 6,6 V         3S - 9,9 V         4S - 13,2 V

Charge : elle doit être effectuée exclusivement avec des chargeurs prévus pour cette application et ayant une prise "balancer" pour pouvoir équilibrer les différents éléments du pack en même temps que la charge (gage de santé et durée de vie de la batterie)

La charge doit être effectuée à 1C maximum sauf indications spécifiques du constructeur pour certaines nouvelles batteries.

Sécurité :

- ne jamais recharger une batterie ayant subi des déformations ou étant gonflée

- toujours laisser refroidir la batterie jusqu'à température ambiante avant d'effectuer une nouvelle charge

- ne pas charger sans surveillance ou sur un support inflammable

- ne pas stocker dans le modèle : une batterie peut être dangereuse (incendie, éclatement).

Santé et durée de vie possibles : les cycles de charge d'une lipo sont environ de 70

- si durant les vols, le courant de décharge n'a pas dépassé les 2/3 de la capacité de décharge

- si la décharge du pack n'a pas excédé le tiers de la capacité

- si le nombre de charge/décharge journalière n'a pas été trop important

Programmer une coupure de la chaîne de propulsion à 3V par élément si votre matériel le permet.

Malheureusement, les lipo vieillissent même sans utilisation !

La température critique du pack est de 60°C

- ne pas voler avec un modèle où la circulation d'air serait insuffisante

- ne pas laisser le pack dans un véhicule exposé en plein soleil

- stocker dans un endroit frais, chargé à 50 % de sa capacité (3,83 V par élément)

Remarque avec les batteries LIPO :

Le taux de remplissage est lié à la tension du pack.

On trouve dans le commerce de petits appareils peu onéreux, capables de nous informer très facilement.

Le choix de la batterie sera déterminé par les exigences de la chaîne de propulsion mais aussi, selon votre matériel, par le type de connecteur de prise de puissance et de sa fiche d'équilibrage.

Transmet la puissance de la batterie vers le moteur en la contrôlant.

Ses caractéristiques :

- Compatibilité en Tension (nombre d'éléments Lipo)

- Courant permanent fourni au moteur (limite de courant en A)

- Fonction BEC (Circuit Eliminateur de Batterie)

  Permet d'utiliser la batterie de propulsion pour alimenter le récepteur et les servos.

  Attention : l'utilisation du BEC intégré doit se faire après avoir vérifié que la puissance limite de ce circuit n'est pas   atteinte.

  Un BEC 3A peut alimenter tout au plus 4 servos avec Lipo 3S, pour un avion de poids moyen. 

  Dans tous les cas, si la batterie de propulsion dépasse 3S, l'échauffement du BEC linéaire devient trop élevé et le       circuit n'est plus en mesure d'alimenter en toute sécurité le modèle.

  Au-dessus d'un courant de 40 A, les contrôleurs ne comportent plus de circuit BEC.  

  Une alimentation spécifique pour la réception est donc indispensable.

- Couplage OPTO : cette fonction permet une diminution du risque de transmission de parasites vers la réception.

  Paramètres réglables :

  - frein : ON/OFF (ON : moteur coupé, l'hélice ne tourne plus)

  - type de batterie (nombre d'éléments lipos)

  - seuil de coupure moteur sur batterie faible : permet de conserver la réception en vol et de protéger la batterie        du seuil de tension minimale de décharge.

  - coupure moteur : brutale ou limite de puissance

  - le sens de rotation moteur

  - démarrage : progressif ou moyen

  - timing : Auto/Faible/Moyen/Fort. Permet d'harmoniser le couple moteur-contrôleur.

  - fréquence de découpage : 8/16 Khz

Remarque : paramètres disponibles facilement avec une carte de programmation fournie par le constructeur du contrôleur.

Les bons modèles de contrôleurs sont construits :

- autour de microprocesseurs puissants

- de transistors MosFets à très faible résistance interne

- sur un radiateur efficace

- avec des fils sous gaine silicone de section appropriée aux courants admissibles.

Ils ont une protection en température (réduction de la puissance moteur au-dessus d'un certain seuil) et pour la sécurité, une protection contre les démarrages inopinés.

Un moteur électrique est un composant électromécanique qui transforme l'énergie électrique en énergie mécanique (Travail).

Sur un arbre en rotation, on obtient une force tangentielle : le couple

Il est proportionnel au courant et à la longueur des éléments de courant (nombre de tours de bobinage).

Le stator interne comporte les bobines.

Le rotor externe en forme de cloche (à l'intérieur de laquelle une série d'aimants permanents sont collés), est porteur de l'arbre de sortie produisant la puissance mécanique.

Ce sont des moteurs outrunner triphasés.

Caractéristiques constructeur utiles :

- courant maximum utilisable en continu et instantané (quelques secondes)

- tension : la plage de lipo utilisable

- rendement

- sa résistance interne

- valeur de KV (nombre de tours/Volt) : permet de connaître sa vitesse de rotation

  Le nombre de tours à vide : N = KV x V de la batterie.

     En charge (avec l'hélice à pleine puissance), la valeur du KV est réduite par l'augmentation du flux magnétique et     de la perte de puissance dans les bobines. 

     Le nombre de tours en charge (régime moteur) : N = KV x 0,85 au carré x V de la batterie.

- ses dimensions : il doit s'adapter au modèle. Attention : le rotor extérieur tourne... !

- le diamètre de son arbre

- son poids : il est inutile de monter un moteur dont la masse serait supérieure à 1/10ème ou 2/10ème de celle de l'aéronef.

Le constructeur sérieux fournit toutes ces indications ainsi que la masse maximum du modèle suivant son utilisation.

Par ses qualités aérodynamiques, l'hélice transforme l'énergie du couple fourni par l'arbre du moteur en une force de traction rectiligne permettant le déplacement de l'aéronef dans l'air.

L'hélice n'est pas une simple "vis à air". On peut la comparer schématiquement, grâce à son profil aérodynamique, à une aile tournante comportant à l'extrados un vrillage et une cambrure permettant de créer une portance horizontale qui tire l'avion vers l'avant.

Ses caractéristiques principales (fournies par le fabricant) :

- Le diamètre (en pouce) = taille de l'hélice (1 pouce = 2,54 cm)

- Le pas géométrique, angle de calage des pales (en pouce) = l'avance de l'hélice pour un tour de rotation

  Le pas géométrique ne correspond pas au déplacement réel de l'hélice.

  L'air n'est pas un milieu incompressible.

  L'hélice tourne dans un fluide qui se comprime à cause de la résistance qu'oppose la trainée de l'avion à la traction de l'hélice.

  Elle peut même tourner sans que l'avion avance : c'est le pas effectif.

  Le glissement de l'hélice = différence entre le pas géométrique et le pas effectif.

- Le rendement

  Il représente le rapport de transfert d'énergie de l'arbre moteur vers la poussée axiale.

  Une hélice à pas fixe a un rendement faible, entre 0,5 et 0,8.

  Le rendement dépend :

  - de sa géométrie : le bord d'attaque et les bouts de pales ne doivent pas être dégradés.

  - du matériau la constituant : les hélices rigides ont généralement un meilleur rendement.

  - de son diamètre : un grand diamètre a une largeur de pale qui améliore son rendement.

  - de sa vitesse de rotation : une vitesse plus faible diminue les tourbillons parasites et optimise les compressions.

Nous trouvons donc dans le commerce des indications de spécificités de profil pour l'utilisation dans nos modèles :

SF = SLOW FLY  -  E = ELECTRIQUE

Exemple : Hélice bipale Thin Electric 12*6

Hélice bipale conçue spécialement pour les moteurs à propulsion électrique.

Diamètre : 12 pouces

Pas géométrique : 6 pouces

(à ne surtout pas utiliser avec un moteur thermique)

Une hélice doit toujours être bien centrée sur l'arbre moteur et équilibrée pour assurer son meilleur rendement et ne pas engendrer des vibrations qui compromettraient la rigidité de la cellule, une usure prématurée du moteur, des troubles sur les composants électroniques, ainsi qu'une qualité de vol dégradée.