Louis FOURDAN

février 2006 Wissous

2LF

CONNAISSANCE DES LiPo

Terminologie

• Pile non rechargeable

• Accumulateur élément rechargeable

• Batterie groupe d’accumulateurs

En anglais : battery, pack, accumulator

3LF

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)

AVENIR

• Pb = Automobiles

• NiCd = abandon (métaux lourds)

• NiMH = auto-décharge rapide

• LiPo = avenir assuré (Lithium abondant)

• Piles à combustibles (Hydrogène, Methanol ..) ?

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Chimie LiPo

6LF Co = cobalt C = carbone

A savoir

• Performances - spécifications

• Charge - danger

• Décharge / utilisation

• Stockage - danger

• Entretien

• 7LF

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

Comparaison des chimies

~ Wh/kg perte%/mois

• Pb 35 1%

• NiCd 50 10%

• NiMH 60 30% !!!

• LiPo 150 1%

• µpile méthanol 320 ?

9LF Voir aussi le prix $ / Wh

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

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Prix des LiPo

• Cellules nues (ex. ACW)

ETEC 450 mAh 10C 8.7 $

HP CL 2100 mAh 16C 18.5 $

• Problème : bien les monter

• Certaines électrodes (alu) se soudent mal !!

• Il vaut mieux acheter un pack, quitte à le désosser

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Prix des LiPo (suite)

Packs (ACW) HP LCL 2100 mAh 16-22C

2S 45.80 $

3S 67.8 $

4S 81.8 $

Pack (Aeronuts) ELE 2100 mAh 15C

2S 27.37 $

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Hyperion

Lithium boîtier métal cylindrique( + robustes , charge 4.1 V, origine PRC)

1) Format 18650 (Ø 18, h 65 mm)

• 2000 mAh 5.2 $ (par 50) à 5.88 $

• 2200 mAh 7.85 $

• 2400 mAh 8.88 $

2) Format 18500 (Ø 18, h 50 mm)

• 1400 mAh 3.65 $ (gros AA)http://www.batteryspace.com (Ca, USA)

G-ion, Konion , Panasonic , PC portables…13LF

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)

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Charge des LiPoPar 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

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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

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Chargeurs LiPo

Beaucoup de modèles

• Schulze

• MGM

• Chargeurs coréens ou chinois

• Robbe, T2M, Multiplex, Hitec ..

• Avec équilibreur si possible (connecteur)

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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

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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

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Chargeurs LiPo

MGM-Com-ProBientôt disponible (équilibreur incorporé)

Thunder PowerTP-1010C chargeur 200 $

1 to 10S LiPo220 WConnexion pour équilibreur externe

TP 210 V équilibreur externe 2-10 S 100 $

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LipoSave

C’est un petit limiteur en échelle n.S, qui interdit à chaque cellule de dépasser 4.25 V (ajustable)

21LFWebsite http://electrofly.free.fr

Exemple 3S

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

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Utilisation des LiPo

• Propulsion (BEC ou opto)Option : assemblage de plusieurs packs3S2P = 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

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Propulsion (BEC)assemblage 3S2P dans un Magister (6 éléments LiPo)

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Magister MPXhttp://bungymania.inexos.net

LiPo en propulsion

Seuil de tension

Ne pas descendre < 3 V à faible décharge < 1CNe pas descendre < 2.7 V à forte décharge 4C-6C

Les contrôleurs ESC sont équipés de cette fonctiondite « cut-off LiPo 2S ou 3S»Low Voltage Cutoff BehaviorIf 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

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Rx

V+ESC

FMA AVC-Air

LipoShield (ou LVC)Contrôleur low V cut-off (20 $)

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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

Emission TxExemple d’une radio HITEC CRX Aggressor

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LiPo(3S) 2600 mAh

NiCd(8) 600 mAh

Réception Rx

Régulateur à découpage Webra 15 g

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Out = 5V 4A continu

50 A peak

In = LiPo 2S (6-8.4 V)

Filtrage des parasites

Réception RxRégulateurs à découpage DimensionEngineering

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Out = 5V 1.25A continu

In = LiPo 2S-8S (8-32 V)

Filtrage des parasites

Out = 6V 1.25A continu

Décharges types (LiPo PQ1500 mAh)

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6C

1C

2C

4C

Jauge LiPo

Etat de charge V à vide

Reste 1S 3S0% 3.00 95% 3.30 9.910% 3.60 10.820% 3.70 11.130% 3.75 11.2540% 3.79 11.3750% 3.83 11.4960% 3.87 11.6170% 3.92 11.7680% 3.97 11.9190% 4.10 12.3100% 4.20 12.6

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Stockage LiPoDANGERS

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

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Montage des LiPo

Plaquette de montage Connecteur intermédiaire

Adaptateurs

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Entretien LiPo

Stockage à 3.8 V, faible auto-déchargeListe / étiquettes + Tableau EXCEL Test annuel de capacité restituée

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CBA II (Computerized Battery Analyzer)

Test de décharge avec graphe sur PC

Maximum discharge power rate = 100 W , maximum = 48 VRange 0-3 A + - 10 mA (12 bit) Range 3-40 A + - 45 mA0-5 volt + - 5 mV5-10 volt + - 10 mV10-48 volt + - 50 mVAuto voltage shut off @ end of testAuto temperature shut off @ end of test (external temp sensor)Pb, NiCd, NiMH, Lithium, LiPoDimensions 8.9 x 7.1 x 9.1 cm Weight: 454 g

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CBA II (Computerized Battery Analyzer)

Interface USB + PC graphical software

FIN36LF

DOCUMENTATION

• GOOGLE « LiPo »

• Web-sites (« Electrofly », « Le Gallou », « NiCd »)

• Groupes de discussion, forums

• http://www.powerstream.com/

Lithium Ion Cells

Anode: Carbon compound, graphiteCathode: Lithium oxide + metalElectrolyte: LiPF6 (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 LiCoO2, LiNi0.3Co0.7O2, LiNiO2, LiV2O5, LiV6O13, LiMn4O9, LiMn2O4, LiNiO0.2CoO2.

(Li = Lithium, Co = Cobalt, Mn = Manganese, V = Vanadium)Electrolytes are usually LiPF6, although this has a problem with aluminium corrosion, and so alternatives are being sought.

One such is LiBF4. 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/

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