[Non réglé]utiliser une alimentation sûre pour une voiture wifi (Li-Ion / Life)

[edit : j’étais parti sur des Li-Ion protégées mais suite aux échange, je m’oriente maintenant vers des LiFePO4]

Bonjour,

Débutant, mon objectif est de disposer de piles 18650 pour faire fonctionner une voiture qui dispose du wifi et d’une webcam et d’une carte compatible arduino. (voiture à 99,5% identique à celle-ci).

Mais les piles 18650 au lithium peuvent apparemment exploser, notamment si l’intensité maximum de celles-ci est dépassée, et il y a beaucoup de fausses piles et d’arnaques sur le sujet dont les caractéristiques techniques ne correspondent pas à ce qui est affiché (cf. cet excellent site où de nombreuses piles ont été testées).

Après de nombreuses recherches j’ai pu trouver un vendeur français qui semble très sérieux via l’étendu de ses tests et son écoute, et qui propose notamment :

J’aimerai donc savoir si j’achète les piles protégées mais limitée 5A, les utilise avec la voiture :

  • s’il n’y a pas de risque d’explosion ou autres (apparemment le circuit de protection intégré éviterait ce problème ?
  • si elles pourront faire fonctionner la voiture

Pour essayer d’identifier ce dont aurait besoin la voiture, j’ai essayé de rechercher les caractéristiques des différents composants :

  • La webcam HD 720P (054WS) : 120mA d’après ce site
  • Le module ultrason HC-SR04 : 15mA d’après ce site
  • Le wifi : 1A d’après ce site
  • Les 2 moteurs : 120mA x 2 d’après ce site et le tuto d’eskimon, mais en roue libre, je ne sais de combien ce serait si cela doit forcer, si c’est bloqué… apparemment cela pourrait monter à 1A par moteur ?
  • Le shield AR-293D : ?A (pas trouvé d’infos sur sa conso en ampères ce lien montre des photos pour le montage mais il n’y a pas de valeur d’intensité J’ai regardé d’autres shields moteurs, j’ai vu que ça pouvait débiter selon la demande jusqu’à 2A par moteur, sur ce shield AR-293D il y a aussi une borne pour le wifi, ça rajoute peut-être 1A ?)
  • Un DSN-DVM-368 (apparemment un afficheur 7 segment couplé à un voltmètre) 23mA <d’après ce site
  • et une carte DCcduino UNO : pas trouvé d’infos sur la consommation, mais apparemment d’après mon club elec ce serait pour une arduino standard 1A max sinon le régulateur couperait.

Voilà… par contre avec toutes ces infos, je ne sais comment faire maintenant pour savoir si les piles protégées mais limitées à 5A permettrait de faire fonctionner la voiture, et sans risques :confused:

Est-ce que quelqu’un le saurait ou me dire comment je pourrai faire pour essayer de le savoir ?

Merci par avance !

Ghis

Bonjour,

Le site dont tu donnes le lien est très interressant. Je pense que quand on parle d'accus protégés on parle d'accus protégés contre une décharge profonde qui détruirait l'accus. Quand on utilise des accus li-ion, il faut ajouter une protection (fusible ou autre contre les court circuits). Ensuite il faut faire attention aux fait que les consommations que tu donnes sont en 5V. Si tu utilises une seule batterie il faudra un convertisseur setup et les consommation batterie seront largement supérieures. Tu peux aussi utiliser 2 batteries et un convertisseur step down.

Merci beaucoup pour ta réponse.

kamill: Quand on utilise des accus li-ion, il faut ajouter une protection (fusible ou autre contre les court circuits).

Pour la La 18650 Panasonic 3400 protégée, la protection semble porter sur : "contre les charges et décharges excessives en tension comme en courant, courts-circuits inclus." source ; "Protection kicks in : 2.75v and 4.2v " source

Du coup, si j'utilise ces 2 piles protégées, est-ce toujours nécessaire d'ajouter une protection comme tu l'indiques ?

kamill: Ensuite il faut faire attention aux fait que les consommations que tu donnes sont en 5V. Si tu utilises une seule batterie il faudra un convertisseur setup et les consommation batterie seront largement supérieures. Tu peux aussi utiliser 2 batteries et un convertisseur step down.

Dans le kit de la voiture est utilisé 2 piles qui alimentent directement l'AR-293D cf. ici (je disais que mon modèle est à 99,5% identique, la seule différence avec la photo est que mon AR-293D a je crois ce qu'on appelle un dissipateur de chaleur, enfin, il a un truc gris collé sur le rectangle noir a plein de pattes (désolé pour ma méconnaissance :) ) On peut voir ici l'AR-293D sans ses composants, mais on distingue bien ce qu'il a. Du coup j'aurai toujours besoin d'ajouter un convertisseur step up ? Je viens de découvrir ce que sont ces régulateurs via cet article.

Est-ce que l'AR-293D ne joue pas ce rôle ? (les 2 piles 3,7V vont là où c'est écrit 7,2V, puis le wifi se branche là ou il y a le 5V (que l'AR-293D aurait converti en 5V), il y a un endroit aussi pour mettre le SR04, et en se pluggant sur l'arduino il doit aussi certainement lui filer la tension qu'il faut on dirait ?

Qu'en penses-tu ?

Je continue mes recherches sur le sujet...

J'ai pu trouver de la doc en chinois sur l'AR-293D, effectivement il abaisse bien la tension à 5V pour Arduino et le wifi. Je ne sais pas cependant quelle tension il affecte aux moteurs.

Le problème lors de mes dernières recherches était d'avoir une idée très vague sur la consommation des 2 moteurs, n'ayant pas leur datasheet. Voici d'autres recherches pour essayer de mieux comprendre.

kamill: Ensuite il faut faire attention aux fait que les consommations que tu donnes sont en 5V.

Je n'avais pas compris cette phrase... Je viens de découvrir que les A utilisées dépendent du voltage, et pour les moteurs en question, j'imagine à vide, ce sont les suivantes (d'après ce site): 3V : 170mA 6V : 230 mA 7,2 : 250mA

  • si les moteurs forcent car l'appareil est bloqué, cela pourrait pour 6V avec 2 moteurs à réduction jusqu'à 2,8 A pour ce modèle par exemple
  • pour ce modèle de moteur à réduction, à vide la consommation est indiquée entre 190mA et 250mA pour 4,5V ;
  • pour ce modèle de moteurs à réduction, 200mA sont indiqués à vide, et en mode bloqué : 3A à 6V et 1,5A à 3V ;
  • Ce tableau est intéressant : il indique la consommation de différents modèles de moteurs à réduction en fonction du voltage, en fonction du fonctionnement des roues (roue libre, normal et bloqué). On dirait que certains moteurs avec réduction bloqués peuvent tirer jusqu'à 2,9A alimentés en 6V.
  • Cet autre moteur réducteur qui a l'air bien costaud consomme à 12V 300mA à vide et peut tirer jusqu'à 5A s'il est bloqué.

Bref, si vous avez des moteurs à réduction dans ces boitiers jaunes, en fonctionnement normal il semblerait que ce puisse être dans les 300 mA voir 1,5 A par moteur s'ils sont alimentés en 5V, mais si la voiture est bloquée et ne peut plus avancer, l'intensité sollicitée pourrait être plus forte.

Du coup on pourrait penser qu'il y ait un risque à utiliser des piles 18650 non protégées et sans dispositif de protection : la voiture est en mode marche continue pour une raison x ou y, elle sollicite une forte intensité, et les pilles pourraient exploser au bout de quelques minutes ?

Mieux vaut donc utiliser des piles protégées si comme moi on ne sait pas mettre un dispositif de protection.

Ainsi à priori on dirait qu'en mode d'utilisation normal (1A pour le wifi, entre 0,4A et 3A pour les 2 moteurs et pas grand chose pour le reste) la voiture devrait fonctionner avec les piles 18650 Panasonic 3400 protégée qui peuvent donner jusqu'à 5A.

Mais si la voiture force, le dispositif de protection de la pile pourrait être sollicité, j'essaierai de trouver de l'info sur son fonctionnement, à suivre... (du genre s'il coupe pour protéger car I>5A au bout de combien de temps il réautorise un fonctionnement ? ou alors la pille est HS mais n'a pas explosé ?)

à suivre...

Bonjour,

Je viens de lire (rapidement) toutes les remarques.

Pratiquant l'aéromodélisme, je m'autorise quelques réflexions et commentaires :

  • En aéromodélisme; concernant les intensités exigées, les moteurs seront (de très loin) les principaux contributeurs. Pour fixer les idées, sur mon bimoteur électrique fortement motorisé (sa masse est de 1100g, il est capable de monter à la verticale). Pour sa propulsion j'ai prévu une batterie lithium-polymère à 3 éléments, de capacité 2,2Ah et de masse environ 160g. Quand la propulsion est très sollicitée l'intensité peut atteindre 30A. Bien entendu, cette puissance importante (350W en pointe) a pour conséquence une autonomie réduite d'autant. Certains modèles réduits d'avions vont beaucoup plus loin (Intensités vers 100A) Pour ces raisons, nous utilisons des batteries sans aucune protection, mais il faut prendre des précautions : (les court-circuits sont totalement interdits; la charge se fait hors modèle réduit etc ....)
  • Pour ceux qui pratiquent le modélisme "petites voiture puissantes" c'est encore plus violent pour les batteries.

Concernant le déplacement de la "voiture robot" envisagée, la puissance mise en jeu sera sans doute très inférieure.

  • A propos de la consommation (valeur de l'intensité) d'un moteur de propulsion; elle est très dépendante (par ex dans un facteur de 1 à 10) de l'effort demandé. Je pense que dans le cas de cette "voiture robot" il serait peut-être très intéressant de prévoir une mesure en temps réel de l'intensité pour envisager un limiteur de couple dans le cas d'un dépassement.

Maintenant, quel est le type de moteur envisagé ? - Si ce sont des moteurs pas à pas il n'y pas trop de risque, la puissance est faible et il est facile de prélever l'information intensité sur le circuit de commande. (pour élaborer une sécurité) - Si ce sont des moteurs à courant continu "ordinaires" les intensités et puissances de crête peuvent êtres élevées. Une sécurité est envisageable. - Si ce sont des moteurs "brushless" (peu probable) les puissances peuvent la aussi êtres très élevées.

Maintenant, il ne faut pas non plus tomber dans la paranoïa et tout verrouiller.

A propos des batteries citées, je dirais qu'en général les utiliser pour des intensités proches du maximum signalé par le constructeur est très néfaste pour leurs performances et pour leur espérance de vie. Par exemple pour un maximum cité de 5A, ne pas trop envisager un usage au delà de 2A.

Une alternative intéressante serait peut-être la batterie LIFePO4 (Marque A123) un peu plus onéreuse et plus lourde mais plus sûre et bien plus robuste.

Serge .D

openelearning: ........ Du coup on pourrait penser qu'il y ait un risque à utiliser des piles 18650 non protégées et sans dispositif de protection : la voiture est en mode marche continue pour une raison x ou y, elle sollicite une forte intensité, et les pilles pourraient exploser au bout de quelques minutes ? .............

Il ne faut pas exagérer, pour de si faibles puissances, avec un fusible correctement dimensionné et une surveillance de la consommation le risque est comme nul !

Serge .D

Capture.PNG

Sur les docs citées (en chinois); cela serait bien un (petit) moteur à courant continu basique.

Serge .D

Bonjour Serge, et merci beaucoup pour toutes ces informations !

Ouch en effet 30A, 100A ça envoie, je n'aurai pas imaginé, très intéressant ce retour d'expérience.

Je pense que dans le cas de cette "voiture robot" il serait peut-être très intéressant de prévoir une mesure en temps réel de l'intensité pour envisager un limiteur de couple dans le cas d'un dépassement.

Excellente idée, ce serait le top. La voiture a un voltmètre intégré mais pas un ampèremètre. J'ai essayé de regarder comment faire ça, on dirait que ça passerait via un capteur de courant, les prix sont raisonnables (5€) comme investissement et cela peut monter au delà de 10A (cf. cette page par exemple).

A propos des batteries citées, je dirais qu'en général les utiliser pour des intensités proches du maximum signalé par le constructeur est très néfaste pour leurs performances et pour leur espérance de vie. Par exemple pour un maximum cité de 5A, ne pas trop envisager un usage au delà de 2A.

Ok merci.

Une alternative intéressante serait peut-être la batterie LIFePO4 (Marque A123) un peu plus onéreuse et plus lourde mais plus sûre et bien plus robuste.

Ok merci je vais creuser. J'ai pour le moment trouvé ce pdf qui présente ce type de batterie.

Il ne faut pas exagérer, pour de si faibles puissances, avec un fusible correctement dimensionné et une surveillance de la consommation le risque est comme nul !

Ok, pour la surveillance de la conso, ça passerait donc par un capteur de courant, et je vais aussi essayer de creuser la piste des fusibles.

Sur les docs citées (en chinois); cela serait bien un (petit) moteur à courant continu basique.

Ok, merci.

Bon j'ai encore du pain sur la planche pour faire fonctionner cette #!*% de voiture qui me nargue depuis un moment...

openelearning: .......

mais pas un ampèremètre. J'ai essayé de regarder comment faire ça, on dirait que ça passerait via un capteur de courant, les prix sont raisonnables (5€) comme investissement et cela peut monter au delà de 10A (cf. cette page par exemple).

......

Inutile, peut-être de rajouter un capteur de courant.

(Attention! la sonde de courant que tu indiques ne convient pas à un moteur à courant continu, c'est une sonde de courant alternatif)

En effet souvent pour la commande d'un moteur à courant continu, le circuit chargé de cela (pont en H) prévoit un emplacement ou peut figurer une résistance dédiée. (A ses bornes apparaît une tension proportionnelle à la conso)

Il faut juste voir si sur les shields dédiés, une sortie de cette information est prévue.

L'inconvénient cependant est que cette tension reste faible et nécessite sans doute une amplification analogique.

Par contre, pour les sondes de courant continu (sondes de hall par exemple) la tension produite risque d'être directement exploitable par une entre analogique (A0....)

Serge .D

PS : Regarder ici :

http://www.pobot.org/Moteur-a-courant-continu-avec-mosfet-et-Arduino.html

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293.pdf

aligote:
Une alternative intéressante serait peut-être la batterie LIFePO4 (Marque A123) un peu plus onéreuse et plus lourde mais plus sûre et bien plus robuste.

Serge .D

Bonjour Serge et merci beaucoup pour tes nouveaux retours.

Je suis revenu à ce que tu m’avais dit au début sur les LiFePO4, et ai essayé de synthétiser les infos que j’ai découvertes (ça m’a pris du temps de découvrir tout ça, désolé pour mon silence entre temps) dans ce tuto

Je suis attiré plus particulièrement par leurs aspects plus sûres. J’en ai trouvé même une qui est protégée contre un court circuit, une surcharge et sur décharge (cf. http://modules.open-mooc.org/electronique-libre/alimentation/lifepo4/co/LiFePO4_19.html ), la Soshine LiFePO4 26650 3200mAh 3.2V, qui a 5A d’utilisation continue et 8A en utilisation de pointe + la protection en cas d’usage abusif.

J’envisage d’en prendre 2 ou 3 à monter en série pour alimenter directement le shield de la voiture, et utiliser comme chargeur le SkilHunt M4D très bien noté par les tests de l’expert danois des batteries, qui a un prix raisonnable, et peut charger aussi des NiMh et des Li-Ion.

Il y avait la possibilité d’utiliser les LiFePO4 en pack, ceux utilisés par le modélisme, mais je ne pense pas qu’il y en ait des protégés. De plus je serai obligé de choisir entre 2S et 3S ce qui me laisserait moins de flexibilité selon les projets.

Du coup pensez-vous que juste 2 Soshine LiFePO4 26650 3200mAh 3.2V protégées, sans fusible, ou dispositif de mesure soit un bon choix pour cette voiture ?

openelearning:

Du coup pensez-vous que juste 2 Soshine LiFePO4 26650 3200mAh 3.2V protégées, sans fusible, ou dispositif de mesure soit un bon choix pour cette voiture ?

Difficile de répondre sans avoir une idée (même approximative) de la conso (en A) correspondant à un fonctionnement “normal” de la voiture.

Les consos autres que les moteurs sont bien situées … mais les moteurs de propulsion sont sans doute (et de loin) les contributeurs largement majoritaires… et indiquer la conso “a vide” d’un moteur de propulsion est très insuffisant.

Alors des pistes (peut-être) :
-1 Installer provisoirement une propulsion seule sur le chassis voiture avec un simple Ampèremètre en série (par ex celui d’un multimètre digital basique asiatique sur le calibre 10A) est bien suffisant pour avoir une idée …
-2 Prévoir ensuite une petite résistance en série ( par ex 0,2 Ohm) avec l’alimentation des moteurs pour pouvoir prélever la tension à ses bornes (mesurée par une entrée analogique de l’arduino) et ensuite en déduire un ordre de grandeur de l’intensité peut permettre de situer l’évolution d’une conso en temps réel sur un parcours de l’auto. (quelques centaines de mesures de conso peuvent êtres sauvegardées dans l’eeprom )

Si la solution 1 est probante, la phase 2 est sans doute inutile, mais le concept de la résistance en série peut permettre de créer ainsi un limiteur d’intensité simple et d’éviter la batterie à protection interne.

Concernant les A123, ces batteries basiques sont robustes et seul un court-circuit franc peut causer problème. (un fusible rapide de 10 à 20A est à mon avis une précaution largement suffisante)

Pour les batteries Soshine (que je ne connais pas) leur résistance interne est annoncée vers 45 mOhms par élément, soit 90 milliOhms pour un pack 2 éléments. (disons 0,1 Ohm avec la connectique)
Cela nous amène à une chute de tension de 0,5V dans le cas d’une conso de 5A. Si ces chiffres sont tenus, le fonctionnement à 5A en propulsion est acceptable. (On notera que pour des A123 non protégées la résistance interne se situe plutôt vers 8 milliOhms, ce qui les autorise à fournir des intensités bien supérieurs à 20A)

Serge .D