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CHARGEUR XPOWER / TOPMODEL Les solutions les plus simples sont souvent les meilleures …

Texte et photos : Pascal Pérès - Publié le 21 décembre 2006 - Reproductions interdites sans l'autorisation écrite de l'auteur.

L'ère des accus dit "LIthium-POlymère" permet de démocratiser avec succès, la propulsion électrique, qui est de plus en plus utilisée couramment. Cependant, cette nouvelle technologie n'a pas que des avantages ... et exige une expérience en la matière. L'appareil que nous allons tester cette semaine est le célèbre chargeur "Xpower", car distribué par la firme francophone "Topmodel". Il bénéficie d'un système simple et efficace, qui va permettre de conserver nos packs en bon état, et éviter un phénomène récurrent propre au "Lipo" ...

Présentation du kit

Le chargeur est livré dans un emballage en plastique transparent, non réutilisable pour le rangement. Nous trouvons dans ce dernier, le mode d’emploi détaillé sur une page recto/verso, et en langue française, ainsi que le câble relié au chargeur muni de ses 2 pinces crocodiles, et c'est tout ! On ne peut pas faire plus simple !

Caractéristiques du chargeur "Xpower / Topmodel"

Il permet de charger des batteries Lithium-Polymère équipées de prises adéquates : pour cette fonction unique qu’il permet, on la réalise via les prises équilibrages des packs, qui assurent ainsi, l’obtention de tensions égales sur chaque cellule. C’est sur ce dernier point, que cet appareil est "intelligent" comme le dit si bien "Topmodel".  Il convient de préciser que l'on trouve le nécessaire sur la boutique en ligne "Topmodel France", afin de remplacer ces fameuses prises, si vous possédez des packs d’une marque différente ou plus exactement, achetés chez un autre fournisseur.  L’appareil permet de charger de 2 à 4 éléments/paires en série, ce qui conviendra à la majorité des modélistes.

1) Vue de l'interrupteur permettant de sélectionner le courant de charge : 4 possibilités (0,5 ; 1 ; 1,5 ; et 2 A). 2) Le fusible pratique à retirer, et l'arrivée du câble d'alimentation, ce dernier à connecter sur une source 12V CC. 3) L'Xpower, dispose de 4 prises, dont celles extérieures, qui permettent la charge de 2 packs (2S) simultanément.

L’appareil en lui-même

Il s’agit d’un boîtier métallique assez lourd mais solide. Sur la face avant, on peut apercevoir le ventilateur qui s’enclenche automatiquement, lors de la charge d’un pack d’accu Lipo. Un interrupteur à 4 positions (0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2 A) permet de sélectionner le courant de charge. 4 voyants multicolores (vert/rouge) indique l’état et/ou la charge des éléments/paires composant le pack. Au dessous de l’appareil, 4 prises sont disponibles : les 2 prises "2 cell" (2 cellules) permettent de charger deux packs composés de 2 éléments en série, et en même temps ! Les prises centrales "4 cell" et "3 cell" charge des batteries équipées de 4 éléments en série, ou dans le dernier cas, 3 éléments. Le câble d’alimentation, de bonne section, est équipé de "pinces crocodiles" et devra être relié à une alimentation stabilisée de 9 à 15 V, CC (courant continu). Voilà, c’est très simple et pratique, comme nous allons le voir dans les lignes suivantes !

4) Les "pinces crocodiles" peuvent être connectées à une batterie de voiture. 5) Un pack "Lipo" de même marque, connecté au chargeur. On peut noter 3 diodes de couleurs rouges, qui doivent correspondre "en principe", au nombre d'éléments en série. 6) Le boîtier est très solide, et parfaitement immobilisé par 4 tampons en caoutchouc..

Charge type d’un accu "Lipo"

Ces accus doivent être chargés convenablement: c’est-à-dire, les éléments constituant le pack doivent avoir, en fin de charge, et avant utilisation (ce que l’on oublie souvent de vérifier), des tensions similaires et limitées à des seuils (min. et max.). Prenons le cas de la batterie 3S2P, de 11,1V et 3400 mAh (photo n°10). Elle est composée de 3 paires constituées chacune de 2 cellules, soit au total 6 éléments. Une prise sur laquelle sont reliés 4 conducteurs, permet de charger les 3 paires (avec le "Xpower"), et d’en vérifier les tensions. On part du principe "théorique" que les tensions des 2 cellules reliées en parallèle, sont les mêmes que celle mesurée sur la paire… Nos paires (et les éléments) ont des tensions nominales de 3,7 Volts (LE maximum vraiment admissible, et cela après la charge, est de : 4,2 V). De plus, petite parenthèse, elles ne doivent pas descendre en-dessous du seuil critique, durant la décharge qui est de 3 Volts. Ces seuils doivent être respectés, auquel cas, les cellules seront endommagées définitivement, et peuvent causer des dommages... Les chargeurs en nombre, que vous trouverez dans le commerce (y compris les plus sophistiqués) permettent la charge des "lipo", mais ne vérifient que la tension totale (soit du pack). Prenons un exemple : un pack de 7,4V (soit 2 éléments  en série => 2s1p). Nous connectons les deux prises du pack ("PK" par exemple), et non pas celle d'équilibrage (puisque ce type de chargeurs ne le permet pas). L'appareil charge le pack mais ne vérifie en aucun cas si les tensions sont similaires. Nous pouvons obtenir cela : une cellule ayant une tension de 4,30 V (trop haut!), et la deuxième de 3,10 V. On obtient ainsi, la tension nominale du pack qui est de 3,10 V + 4,30 V = 7,4 V, mais vous constaterez que l'on a trop chargé une cellule, et l'autre presque pas! Et pourquoi faut-il vérifier en permanence les tensions ? Il est vrai que sur les accus classiques (Ni-Cd ou Ni-Mh), il n'était pas nécessaire d'effectuer ces contrôles. Mais pour des raisons techniques, dues à la conception même et la fabrication des lithium-polymère, il subsiste en sortie d'usine, et durant l'utilisation, ainsi que la charge, des différences de tensions qu'il faut donc surveiller et corriger. Précisons que les premiers packs sur le marché, ne disposaient pas de ces prises d'équilibrages.  Pour résoudre ce problème, les fabricants proposent des appareils "équilibreurs". Ils permettent, de restituer pendant la charge, à chaque cellule, le courant de charge, de contrôler les tensions, et d'obtenir ainsi un équilibrage parfait. A noter que pour certains, on peut les utiliser sans chargeur : c'est-à-dire avant utilisation des packs, on peut connecter l'équilibreur, et celui-ci, déchargera une ou plusieurs cellules (si les tensions sont inégales), ce qui permettra d'éviter de descendre en-dessous du seuil critique pendant le fonctionnement de la propulsion. Car ici aussi, le contrôleur/variateur n'est pas en mesure de détecter une inégalité... Cette solution est efficace, mais votre installation va commencer à devenir "complexe", et de plus, étant donné la prolifération de ces équilibreurs, de toutes marques, on trouve de nombreux connecteurs qui ne correspondent pas, ainsi qu'une incompatibilité entre certains chargeurs/équilibreurs, et qui demandent réflexion avant achat.

7) Vue de l'installation - si l'on peut dire- : peu de câbles qui "traînent" ; la simplicité même de ce système permet d'éviter de "s'emmêler les pinceaux" et commettre des erreurs irréparables. 8) Le ventilateur est un peu bruyant : il ne fonctionne que lorsqu'un circuit au minimum charge une cellule. 9) Divers accus "Lipo" : mis à part le pack en arrière-plan, pour les autres, il sera nécessaire de remplacer les prises dites "d'équilibrages".

Principe de fonctionnement de cet appareil "Xpower"

L' "Xpower" peut charger 4 cellules (ou paires..) au maximum et individuellement. Ceci est possible, par le fait que ce n’est pas uniquement UN chargeur, mais "4 en 1". En effet, les photos n°11 et 13 montrent, 4 circuits de charge. On peut noter que la carte électronique est simple et propre (peu de composants). Nous pouvons voir également 4 potentiomètres, sans doute pour régler les tensions de coupure... cependant, les réglages sont "scellés" par une colle prévue à cet effet. Comme les autres chargeurs, lorsque que l'on approche de la tension maximale, la charge diminue progressivement... L'appareil charge donc les packs via les 4 prises intégrées (et donc 4 éléments maximum par la prise "4 cell"). Les voyants de couleurs vertes (après la mise en fonctionnement du "bloc d'alimentation"), indiquent le bon fonctionnement des 4 circuits. Si l'on connecte un pack "Lipo" composé de 4 cellules, les 4 circuits procèdent à la vérification de celle qui lui est attribuée, et le voyant correspondant passe du vert au rouge : la charge commence. En fin de cycle, les voyants passent du rouge au vert, indiquant les cellules chargées (voir notre vidéo en fin d'article). Cet appareil fait donc office de chargeurS et d'équilibreurs par son principe simple, mais judicieux. Vous pouvez charger 2 packs 2S (2 éléments en série), via les prises extérieures et simultanément.

10) 5 packs de ce type auront été utilisés durant nos essais : on peut lire 3S2P 11,1V et 3400 mAh, ce qui correspond à 3 paires en série, composées chacune, de 2 éléments en parallèle. 11) Vue de la carte électronique composée, de 4 circuits de charge : le "secret", c'est cela ! 12) Processus de charge : la première paire est chargée (diode "cell1" de couleur verte => charge achevée sur le circuit n°1).

Identification et analyse d’un pack Lipo à connecter sur le chargeur Xpower / Topmodel

Avant la charge d'un pack "Lipo", il faut l'identifier clairement en consultant les données marquées sur l’étiquette. Notre pack 3S2P, équipé de 3 paires (par 2 cellules), sera donc connecté à la prise "3 cell". La capacité est de 3400 mAh. En règle générale, on charge à 1C (une fois la capacité), soit à 3400 mAh => 3,4 A(h). Comme le chargeur ne propose que 4 sélections, nous le chargerons à 2 A, soit durant un peu moins de 2 heures approximativement (2 * 2 A => 4 A). Il vaut mieux charger, le pack plus "lentement" (mais pas trop non plus, pour éviter un autre phénomène) qu’avec un courant supérieur à la capacité indiquée (max. 1 fois la capacité => 1C).

13) On aperçoit ici, les 4 potentiomètres permettant un réglage (tensions de coupure ?). 14) Prise équipant les packs de même marque, ici pour un "3S" (3 cellules en série). 15) Des prises vendues séparément pour les packs qui n'en disposent pas, ou qui ne conviennent pas pour ce chargeur.

Charge recommandée d’un pack "Lipo" en parallèle

Prendre donc la batterie "3S2P 3400 mAh", et isoler les 2 connecteurs (dans notre cas des "PK", afin d’éviter tout court-circuit). Reliez le chargeur, à une alimentation stabilisée. Mettre celle-ci en fonctionnement. Les 4 diodes s’illuminent en vert, le chargeur est "ok" . Sélectionnez à l’aide du curseur, le courant de charge, soit à 1C, ou un peu moins (pour les grandes capacités) : 2 Ah, dans notre cas. Connectez le pack par la prise d’ "équilibrage". Le chargeur va détecter les 3 paires, et les diodes (1,2,3), passent du vert au rouge .. cela signifie que les éléments sont bons, et qu’ils sont en cours de charge. Il est à noter que le nombre de diodes de couleur rouge, doit correspondre au nombre d'éléments en série (3S , dans notre cas => 3 premières diodes). Vers la fin de la charge, les diodes vont s'éteindre une par une : vous pouvez toutefois laisser le pack connecté, ce qui permettra de détecter un élément défaillant (ou susceptible de le devenir), si le chargeur se remet en fonctionnement après quelques 30-40 secondes. Il est bon de préciser qu'il n'est pas possible de charger simultanément, un pack 3S,  et un autre 2S, soit 5 éléments, ce qui est supérieur à 4, et au nombre de circuits.

Charge classique : en série ..

Bien que cette méthode ne soit pas recommandée, il est possible de charger un pack de façon classique, c'est à dire, par les 2 conducteurs permettant d'alimenter le système propulsif. Un adaptateur est disponible séparément, et conçu pour cela. Si l'on reprend notre pack 3S2P de 11,1V et 3400 mAh, il suffira de connecter l'adaptateur à nos prises "PK", et de le connecter sur la prise "3 cell", soit 3*3,7 = 11,1 V. Pour un pack 2S, connectez sur "2 cell" (3,7*2 = 7,4 V) ..etc Il faut maintenant presser la touche "Serial charge Start Button", ce qui permet d'indiquer au chargeur que l'on charge un pack, et plus exactement tous les éléments en série, via les 2 fils utilisés pour la puissance (motorisation) ... Le nombre de diodes doit correspondre au nombre d'éléments en série, mais plutôt nous devrons dire ceci : une diode = 3,7 V, d'où pour notre pack, d'une tension nominale de 11,1 V, le chargeur doit fournir une tension de 3,7 * 3 circuits (3 diodes rouges) => 11,1 V. Si ce n'était pas le cas (le bon nombre), nous pouvons appuyer de nouveau jusqu'à l'obtention. Selon nous, il est préférable d'utiliser le premier mode (paragraphe précédent), et d'éviter celui-ci, qui revient à utiliser le "système classique"...

Mesures effectuées après la charge

Après diverses charges, nous avons mesuré les tensions des différentes cellules sur 5 packs utilisés, et nous avons obtenu une bonne moyenne : 4,19 Volts (avec 2 multimètres de marques différentes et reconnues). Ce qui est un résultat tout à fait satisfaisant et sûr ! L'Emeter Hyperion (qui y est un appareil de mesures, plus destiné "modélisme"), nous indique à peu près la même chose, soit 4,20 - 4,21 V ... D'après quelques sources, certaines séries de cet appareil "Xpower B8080", ont pu connaître quelques problèmes : les charges étaient interrompues au-dessus de seuils trop haut (4,30 V et supérieur)! Précisons, que des appareils similaires, et fortement semblables, sont disponibles sous d'autres marques, mais nous ne pouvons dire s'il s'agit du même chargeur (même composants ?).

Résumé

Ce chargeur proposé par "Topmodel", n'est guère sophistiqué : il ne communique pas d'informations à l'aide de graphique et d'écran LCD, mais il a le mérite d'être simple, et surtout d'équilibrer parfaitement les cellules qui composent un pack "Lipo". Les erreurs de "programmation" seront peu fréquentes, car peu de touches sont à actionner, et le choix du courant de charge se résume ici à 4 sélections : dommage qu'il n'y est pas un courant de charge supplémentaire d'une valeur de 4 A... Les débutants seront intéressés par ce produit : Vous réglez, vous branchez, ça fonctionne et c'est tout ! Je suis sûr que de nombreux modélistes qui volent régulièrement, et souhaitent se simplifier la vie, opteront pour cet appareil sûr et efficace. Un bon choix selon nous, et de plus "Topmodel" propose une gamme importante d'accus "Lipo" : "... Solution globale ...", convenant à ce chargeur évidemment. Pour se le procurer : voir sur www.topmodel.fr

Vidéos : 1-Présentation / 2-Utilisations de l'appareil