MAGAZINE, LES COURS D'AEROMODELISME > MATERIEL : n°16 Imprimer l'article

BATTERIES DE TRACTION Principales caractéristiques des batteries qui propulsent nos modèles   Il y a peu, nous avions consacré un chapitre aux principaux types de batteries utilisées en aéromodélisme : piles sèches, alcalines, rechargeables, etc. Il existe en effet un large éventail de batteries, et chacune d’elles correspond à une utilisation particulière. Les modèles à propulsion électrique sont un genre en pleine expansion; de la même manière qu’il y a vingt ans, ils étaient pratiquement inconnus... parce qu’il était impossible d’en réaliser un qui fût viable.     Le format "Sub-C" (22 mm de diamètre et 42 de long) est le plus courant dans le cas des batteries de traction. Exigences des moteurs électriques Prenons un exemple simple : imaginons que nous avons décidé de construire une voiture électrique élémentaire. Elle fera environ 35 cm de long, et pèsera approximativement un kilo et demi. Pour que notre engin puisse donner les résultats que nous attendons de lui, et atteindre, disons, les 30 km/heure, le moteur devra absorber entre 100 et 120 watts. Supposons que nous fassions appel à une batterie normale, facile à charger (nous reparlerons de ce problème) : ce type de batteries sont généralement de 7,2 volts (six éléments). Et bien, si nous faisons le calcul, en nous basant sur notre bonne vieille loi d’Ohm (Watts = Ampères x Volts), nous constaterons que pour obtenir 100 watts, notre petite batterie devra pouvoir fournir 15-16 ampères. Les connaisseurs en matière d’électricité et/ou d’électronique comprendront que nous n’avons pas vraiment affaire à un jouet, vu l’importance des intensités de courant indispensables à son fonctionnement. En matière d’avions, pour peu que nous fassions preuve d’audace, ces intensités montent jusqu’à 20-30 ampères, et plus. En compétition, des impulsions de courant soudaines de plus de soixante ampères sont nécessaires.     Batterie à sept éléments de 1700 mAh : les meilleures pour des intensités élevées. Les batteries qui peuvent nous servir  Toutes les batteries ne permettent pas de propulser un modèle électrique. De fait, les piles alcalines, bien utiles pour alimenter notre radio-cassette, sont à peine capables de fournir une intensité d’un ampère. Les seules batteries à même de produire des intensités de courant telles que celles utilisées en modélisme sont les batteries de plomb (comme celle de notre voiture) et les nickel-cadmium rechargeables. Il existe bien certaines batteries d’argent-zinc ou d’alliage d’argent, mais leur prix atteint des sommes réellement astronomiques. Vu leur format, les batteries utilisées en modélisme ne sont en général pas capables de développer pendant plus de 8-10 minutes des courants tels que ceux dont nous venons de parler. Il est donc indispensable qu’elles puissent supporter de fréquentes recharges, ou leur coût grèvera sérieusement notre budget ! C’est pour cette raison que l’utilisation des batteries Ni-Cad s’est universellement répandue avec un minimum de précautions, elles peuvent être rechargées en quelques minutes et, de plus, elles offrent une bonne résistance aux surcharges et aux chocs. Sur ce point, les batteries de plomb exigent davantage de précautions.     1) De bonnes batteries dotées de mauvais connecteurs ne fourniront jamais un rendement maximum. 2) Pendant la charge rapide, vérifiez que la batterie ne surchauffe pas. Le concept de résistance interne Que ce terme ne vous effraie pas. Si nous appliquons, encore une fois, la loi d’Ohm, qui met en rapport les ampères, les volts et les ohms (l’unité de résistance opposée par un matériau au passage du courant), nous obtenons V = I x R, ou, ce qui revient au même, I = V/R; moins la résistance au courant est importante, plus forte sera l’intensité de courant qui passe par le circuit. La résistance du circuit est la somme des résistances de tous ses composants. Il faudra s’en souvenir chaque fois que nous parlerons de modélisme électrique. Certains mordus dépensent 1.200 FF dans l’achat d’un variateur capable de fournir un courant de forte intensité… et utilisent d’autres composants à forte résistance (câbles de faible section, mauvais connecteurs, etc.). Tout composant d’un circuit oppose une résistance interne au passage du courant. Si les batteries produisent le courant, elles ne font pas moins partie intégrante du circuit et ont une résistance propre; celle-ci varie fortement d’une batterie à l’autre, et voilà pourquoi certaines sont capables de produire un ampère, et d’autres, soixante. La résistance interne des bonnes batteries nickel-cadmium est extrêmement faible. Les meilleures (les SCR, dont nous parlerons plus tard) ont une résistance interne de 3-4 milliohms par élément (environ 0,02 ohm pour une batterie à six éléments). Les batteries d’usage courant ont une résistance interne de deux à cinq fois supérieure. En appliquant la loi d’Ohm, nous constaterons que si l’on met en contact les extrémités d’un élément SCR (1,2 volt et 0,004 ohm), le courant peut excéder les 200-300 ampères. Sur une batterie de qualité inférieure, la valeur du courant sera plusieurs fois moins élevée. À propos : l’intense chaleur produite limite le courant, mais la batterie peut évidemment exploser et/ou le câble chauffer au rouge. Tenez-en compte avant de commettre une bêtise avec une bonne batterie (comme la mettre en poche à côté de votre trousseau de clés).   1) Les batteries de plomb conviennent bien aux embarcations à faible consommation (particulièrement les maquettes). 2) Lors de l'installation des batteries sur votre modèle, veillez à ce qu'elles soient bien ventilées, à défaut de quoi elles pourraient surchauffer.   Les formats les plus courants Le marché nous propose un large éventail de batteries nickel-cadmium depuis les minuscules de 50 mAh jusqu’aux grandes de 5 Ah ou davantage. Néanmoins, le choix du format est, dans la pratique, beaucoup plus réduit. Dans les catalogues, chaque batterie est précédée d’une série de sigles. Les premiers se réfèrent aux dimensions. Les AAA sont cylindriques (44 x 10 mm et environ 250 mAh de capacité). Les AA sont les typiques piles pour transistors de voyage (50 x 14 mm), avec 500-850 mAh de capacité. Les A sont très peu répandues (format 30 x 17 mm) et les “B” sont presque ignorées (nous n’en parlerons donc pas). Le format le plus répandu est le “Sub-C” (Sc) : 22 mm de diamètre pour 42 mm de long et 45-50 grammes. Les grands formats les plus fréquents sont les C (25 x 49 mm) et D (32 x 59 mm). Presque tous ces formats sont également disponibles en piles sèches.  En plus des lettres se référant aux dimensions de la batterie, Sanyo (de loin le plus grand fabricant mondial de batteries rechargeables) utilise d’autres Signes : “R” indique que la batterie est à charge rapide. “E” signifie qu’elle est de capacité supérieure, “C”, qu’elle est de polypropylène (meilleur rendement), “KR”, qu’elle est “Standard” et “N”, qu’elle est destinée à un usage général. Derrière ces lettres figurent des chiffres correspondant à la capacité en milliampères/heure. Après ce cours, nous saurons donc que les caractéristiques d’une batterie KR-1400 AE sont les suivantes : “usage général”, format A, capacité supérieure et 1400 mAh. Dans certains cas, sur des packs de série, figure un nombre suivi de la lettre N : la batterie 6 N-KR 1400 SE, par exemple, est un paquet composé de six éléments du type KR 1400 AE. Avec un peu de pratique, vous verrez que cela ne pose pas de problème.   1) Les batteries de 1300 mAh type KR ou KE sont plus que suffisantes pour un usage normal, et moins chères que les SCR. 2) Diverses batteries de plomb à électrolyte gélifiée (elles ne nécessitent pas d'entretien et peuvent être renversées sans danger).   Principales catégories de batteries de traction ou de puissance  Il existe un très large éventail de modèles électriques, et il en va de même pour les paquets de batteries. Cependant, dans la réalité, on peut affirmer qu’un très haut pourcentage de ces modèles utilisent les mêmes batteries. Concrètement, la réglementation impose aux voitures à propulsion électrique “normales” (tout terrain ou piste) l’utilisation, au maximum, de paquets de six éléments nickel-cadmium format Sub-C. Les avions électriques sont équipés de paquets de 7, 8 ou 10 éléments du même format. Nous laisserons de côté les très sophistiqués modèles FAI, avec leurs packs de 25-30 éléments. Sur les petits modèles, on fait surtout appel aux formats AA ou A, plus compacts et plus légers. Il n’y a guère que les modèles nautiques qui utilisent les formats supérieurs (on les remplace généralement par des batteries de plomb); les formats plus réduits sont réservés aux modèles très spécifiques et légers.   Principales catégories d’éléments Même si le choix d’éléments de batteries est extrêmement vaste, nous, les aficionados, savons qu’en réalité, rares sont ceux de bonne qualité. La raison en est que le choix proposé par Sanyo et, dans une moindre mesure, par Panasonic, en matière de batteries à haut rendement, se limite aux types AR (petites) et SCR-SCRC (Sanyo), et au P1700 (de Panasonic). La résistance interne de ces éléments est extrêmement faible, ils sont robustes et tolèrent sans problème des charges très rapides. De plus, ils présentent la particularité de maintenir, jusqu’à la fin de la décharge, leur intensité et leur voltage, alors que, dans les autres cas, le voltage et l’ampérage commencent à diminuer à partir, disons, de 70-80% du processus de décharge. Les différentes catégories mentionnées sont celles que l’on utilise surtout lorsqu’une très forte intensité de courant est nécessaire, comme dans le cas des planeurs FAI à moteur électrique, dans leurs différentes versions. Les Sanyo AR et SCR (depuis des années, on les identifie grâce à leur couleur rouge) ont, jusqu’ici, tenu le devant de la scène. Depuis deux ou trois ans, on trouve des variantes de ces cellules, de capacité supérieure (jusqu’à 2000-2100 mAh) et avec les mêmes caractéristiques, format inclus. Pour certaines disciplines, les SCR et équivalentes peuvent apparaître “excessives” par exemple, si nous contrôlons des intensités comprises entre 12 et 18 ampères. Dans certaines branches de l’automodélisme où les manches peuvent durer jusqu’à 8 minutes, il s’agit de limiter la consommation de courant (moteur à bobinage plus “doux”, régulations du contrôleur de vitesse, etc.), si l’on veut terminer la course. Dans ces cas-là, on utilisait très souvent des batteries type SCE, à capacité supérieure, mais peu aptes à fournir des courants de plus de 20-25 ampères; il y a quelques années encore, les plus fréquentes étaient celles du type 1700 SCE. Néanmoins, les SCR 2000 les égalent en capacité et les surpassent en réponse.     1) Batterie spéciale à huit éléments, confectionnée pour un hélicoptère électrique. 2) Format standard de batterie à six éléments pour voiture télécommandée. Impossible de ne pas reconnaître la couleur rouge typique des Sanyo SCR. Batteries sélectionnées  Les magasins de modélisme (surtout ceux qui sont spécialisés en voitures) proposent assez souvent des batteries ‘’sélectionnées’’. Elles sont choisies, une par une, de telle manière qu’elles aient des valeurs de voltage et d’intensité très proches, et sont groupées par six (le plus courant dans le cadre des voitures électriques de compétition). L’objectif est d’obtenir des paquets de batteries à rendement optimal, pouvant supporter de nombreux cycles de charge-décharge... à condition qu’ils soient rechargés de façon appropriée. On ne peut conseiller l’usage de telles batteries qu’aux mordus de compétition.   Le "nec plus ultra ?" (pour le moment...) en matière de batteries de format standard : les SCR 2000, dont la capacité est d'au moins 2 Ah et la résistance interne, très basse.   Entretien des batteries de traction  Les batteries rechargeables sont franchement résistantes et tolèrent des décharges de forte intensité, et des recharges effectuées dans des conditions qui ne sont pas toujours idéales. En théorie, elles peuvent supporter plus de mille charges, à condition que soient respectées les règles d’utilisation indiquées par le fabricant. Tout d’abord, si vous souhaitez ménager vos piles, rappelez-vous que la chaleur est un de leurs pires ennemis. Quand nous les retirons du modèle, nous pouvons constater qu’elles sont très chaudes, parfois même brûlantes (plus de 50-60°), en été. Nous devrons, autant que possible, faire en sorte qu’un écoulement d’air assure leur refroidissement prise d’air derrière l’hélice, par exemple. Sur les voitures, la batterie est, en général, mieux ventilée et le problème se pose avec moins d’acuité. De même, attendez qu’elles aient refroidi avant de les charger; si elles sont encore chaudes, vous diminuerez considérablement leur capacité. Avant d’utiliser une batterie, il faudra la charger et la décharger plusieurs fois; si nous disposons d’un multimètre, nous pourrons constater que sa capacité augmente à chaque cycle. Quant à la charge, la première chose à faire est de suivre les instructions du fabricant. Même si cela peut paraître évident, il est stupide de prétendre en savoir plus sur la charge tolérée par une batterie Sanyo que les ingénieurs qui l’ont mise au point. Les intensités de charge sont habituellement imprimées sur chaque élément. Enfin, je vous rappelle que, même si une batterie est à charge rapide (elle la “tolère”), il est conseillé de la décharger complètement et de lui appliquer une charge lente de 12-16 heures, tous les 4-5 cycles, par exemple le dimanche, de retour du terrain.