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Les batteries des drones (LiPo)

Nos machines (multirotors)  sont quasiment toutes électriques pour une raison simple : il serait très compliqué à une carte de vol de gérer très précisément le régime de rotation de moteurs thermiques et la stabilité du drone en serait fortement affectée. Mais qui dit moteurs électriques, dit aussi alimentation et donc batteries. Et dans le milieu du modélisme, le standard pour les batteries et la LiPo pour Lithium Polymère.

Ces batteries ont beaucoup d’avantages : charge rapide, capacité de d’intensité immédiate importante, décharge jusqu’à 30% … et d’autres. Elles ont aussi quelques gros inconvénients : risque d’explosion avéré et entretien méticuleux nécessaire en particulier. Le choix de la bonne batterie pour son drone est déterminant parce qu’il va influer sur 4 éléments majeurs : le choix de la  motorisation, l’autonomie, le poids et la maniabilité en vol. Voyons quels sont les paramètres qui définissent une batterie LiPo pour un drone :

La tension

Tension batterie LiPoIl s’agit du voltage nominal de la batterie. Une LiPo est constituée d’un ou plusieurs éléments; en fait ce sont plusieurs batteries assemblées. Chacun des éléments a une tension nominale de 3.7 volts, il suffit donc de multiplier ce chiffre par le nombre d’élément pour avoir la tension totale nominale de la batterie. Le nombre d’élément est noté sur une étiquette en nombre de « S » : 1S, 2S, 3S, 4S, 5S ou 6S (au delà, peu de cartes de vol supportent la tension). Donc, par exemple, une batterie 4S aura une tension nominale de 4 x 3.7v soit 14.8v.

La tension est un élément important. Un bonne partie des équipements électriques du drone vont être sensibles à cette tension : carte de vol, contrôleurs moteurs, moteurs, nacelle, transmetteur vidéo, leds … etc. Certains de ces éléments ne supporteront qu’une tranche de tension – 2S à 6S par exemple – voire qu’une seule tension. Les moteurs auront un rendement optimal pour une tension donnée. Enfin, la tension aura un impact sur l’autonomie à capacité équivalente.

La capacité

Capacité batterie LiPoElle est notée en milliampères/heure (mAh). De cette capacité va dépendre 2 choses : l’autonomie de l’appareil et le poids de la batterie. Sachant que plus on augmente le poids plus on diminue l’autonomie, l’équation n’est pas toujours simple et la tentation d’augmenter la capacité pas toujours évidente. En général, les capacités vont jusqu’à 10.000 mAh pour les plus grosses, même s’il commence à arriver des modèles plus gros. Lorsque l’on a besoin de plus, pour de très grosses machines, on monte plusieurs batteries en parallèle.

L’intensité instantanée maximale

Intensité max batterie lipoC’est la possibilité qu’à la batterie de fournir un ampérage donné instantanément. Lorsque l’on sollicite violemment les moteurs d’un multirotor lourd, la consommation électrique instantanée peut-être très importante (jusqu’à plusieurs centaines d’ampères pour des dodéca, 12 moteurs). Il faut donc que la batterie puisse fournir cette intensité. C’est le nombre de « C » qui définit cette possibilité en combinaison avec la capacité : une batterie de 5.000 mHa en 30C pourra fournir 30 fois sa capacité en intensité instantanée soit 150 Ah. Il faut néanmoins être prudent car dans l’ensemble le nombre de « C » est souvent très optimiste. De manière générale nous considérons chez Madinina Flying Pixels qu’il est prudent de ne prendre en compte que 60% du chiffre annoncé.

La capacité de charge

capacité de charge batterie lipoC’est l’intensité maximale à laquelle il est possible de recharger une batterie. Là aussi, c’est noté en nombre de « C ». Une batterie de 5.000 mHa en 5C pourra être théoriquement chargée à 25 Ah. Dans les faits, nous ne chargeons jamais nos batteries au delà de 1C même à 0.5C lorsque nous avons le temps.

 

Précautions IMPÉRATIVES

Comme dit plus haut, ces batteries doivent faire l’objet d’une grande attention et il est impératif de respecter certaines règles :

  • Ne jamais percer la batterie
  • Ne jamais stocker en plein charge (idéalement à 50%)
  • Toujours charger avec un chargeur adapté qui gère la capacité
  • Ne jamais recharger à chaud
  • Ne jamais recharger au delà de l’intensité maximale
  • Ne jamais recharger sans surveillance
  • Stocker dans des sacs ignifuges
  • Ne jamais mettre en court-circuit
  • Ne jamais jeter les batteries dans les poubelles, utilisez des bacs spécifiques
  • Ne plus utiliser une batterie qui a gonflé

Une bonne utilisation

Au delà des risques abordés plus haut, il faut respecter certaines règles afin de conserver sa batterie le plus longtemps possible :

  • Ne jamais descendre en dessous de 3.0v par élément, et idéalement pas en dessous de 3.3v. Nos dernières alarmes sont réglées sur 3.4v par élément et les premières à 3.7v.
  • Toujours utiliser le mode « équilibrage » du chargeur afin que tous les éléments soient à la même tension
  • Ne pas charger au delà de 1C, sauf très exceptionnellement si on est obligé
  • Attendre une bonne demi heure avant de recharger une batterie qui est déchargée

Voila un petit topo sur les batteries de drones. Le prochain article technique portera sur la genèse d’un drone.

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