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Tutoriaux - janvier 20, 2023

Li-ion vs Lipo pour le long range

Comparons les avantages et les inconvénients entre une Li-ion et une Lipo et déterminons notre choix en fonction de nos besoins pour le vol long range.

Lipo : l’avantage de la capacité de décharge

Tous le monde sait qu’une Lipo a une capacité de décharge bien plus importante qu’une li-ion, c’est pourquoi les Li-ion sont à proscrire pour le vol freestyle ou nerveux.

Si vous utilisez une Lipo en long range, vous n’aurez pas à vous préoccuper de votre façon de voler. Vous pourrez mettre des coups de gaz pour éviter des obstacles en vol de proximité et donc suivre des lignes beaucoup plus agressives qu’avec une Li-ion, qui elle ne pourra pas encaisser des taux de décharge supérieurs de 30 à 45 Ampères en fonction de type de cellules que vous utilisez.

Vous volerez donc de façon plus sereine et plus rapide, mais aussi moins loin et moins longtemps qu’avec une Li-ion, sauf si vous investissez dans une Lipo à grande capacité, mais là le prix n’est plus du tout le même.

Li-ion : l’avantage d’une capacité supérieure pour un poids équivalent à une Lipo

Comparons le poids d’une Lipo 6S 1800 mAh avec celui d’une Li-ion 6S 2800 mAh et d’une Li-ion 6S 4000 mAh:

lipo CNHL 6S 1800 mAh
li-ion 6S 18650 2800 mAh
li-ion 6S 21700 4000 mAh

Nous constatons que entre une Lipo 6S 1800 mAh et une Li-ion 6S 18650 2800 mAh nous avons :

  • un poids pratiquement similaire, la Li-ion étant seulement 4.4 % plus lourde (+14 g).
  • une capacité supérieure de 55.5 % pour la Li-ion (+ 1000 mAh)

Nous constatons que entre une Lipo 6S 1800 mAh et une Li-ion 6S 21700 4000 mAh nous avons :

  • un poids supérieur de 43 % (+ 137 g) pour la Li-ion
  • une capacité supérieure de 122.2 % (+ 2200 mAh) pour la Li-ion

Maintenant comparons la Li-ion 6S 18650 2800 mAh et la Li-ion 6S 21700 4000 mAh nous avons :

  • Un poids supérieur de 37 % (+123 g) pour la Li-ion 21700
  • Une capacité supérieure de 42.8 % (+ 1200 mAh) pour la Li-ion 21700

Pour finir comparons ces résultats avec les temps de vols. Bien entendu ces temps de vol restent théoriques car ils dépendent d’une multitude de facteurs, comme votre façon de voler, votre setup, etc…

  • Lipo 6S 1800 mah : 4 minutes de vol.
  • Li-ion 6S 18650 2800 mAh : 8 minutes de vol soit un temps de vol supérieur de 100% pour un poids supérieur de 4.4 % (+ 14 g) par rapport à la Lipo.
  • Li-ion 6S 21700 4000 mAh : 12 minutes de vol soit un temps de supérieur de 200 % pour un poids supérieur de 43 % (+ 137g) par rapport à la Lipo.

Nous pouvons conclure que dans le cas d’une batterie 6S1P:

  • le meilleur ratio poids/capacité pour une batterie en 1P est la Li-ion 18650 2800 mAh, mais elle a aussi l’intensité de décharge la plus faible (30 à 35 Ampères).
  • le meilleur ratio capacité/intensité de décharge est la Li-ion 21700 4000 mah, (intensité de décharge constante de 45 A) mais elle a aussi le poids le plus lourd.
  • le meilleur ratio poids/intensité de décharge est la Lipo 1800 mAh, mais elle a aussi la capacité la plus faible.

De ce fait, le choix entre une Li-ion ou Lipo est conditionné par vos besoin lors d’un vol long range.

  • Pour un vol court, évitement d’obstacles avec des lignes agressives, privilégiez une Lipo 6S 1800 mAh.
  • Pour un vol d’une durée moyenne, évitement d’obstacles avec des lignes très souples et des trajectoires très anticipées, privilégiez la Li-ion 6S 18650 2800 mAh.
  • Pour un vol d’une longue durée, évitements d’obstacles avec des lignes assez souples et des trajectoires assez anticipées, privilégiez la Li-ion 6S 21700 4000 mAh.

Avec une Li-ion vous allez voler plus longtemps et donc plus loin qu’avec une Lipo d’un poids équivalent.

Cependant vous allez devoir adapter votre façon de voler en étant beaucoup souple et anticiper vos trajectoires, pour éviter des coups de gaz trop importants qui provoqueraient une coupure d’alimentation et donc inévitablement un crash.

Cet inconvénient majeur pourra accaparer votre esprit lors d’un vol de proximité, car vous allez constamment surveiller le taux de décharge et donc moins vous concentrer sur vos trajectoires, jusqu’à que vous ayez assez de vols avec vos Li-ion, pour savoir jusqu’où vous pouvez les pousser.

Li-ion : une plage de tension d’utilisation plus grande

Prenons le cas d’une cellule Molicel 18650 P28A, sa tension peut aller de 2.5 V à 4.2 V selon son datasheet. Cette tension peut varier en fonction du type de cellule, donc n’hésitez pas à rechercher et consultez le datasheet du fabriquant pour la connaitre précisément.

plage de tension allant de 4.2 V à 2.5 V sur une cellule molicel 18650 P28A

Dans les faits la tension chute rapidement de 4.2 V à 3.7 V environ, en fonction du taux de décharge et de la température ambiante.

Ensuite elle décroit très lentement de 3.7 V à 3.0 V pour ensuite chuter rapidement à 2.5 V. De ce fait la plage d’utilisation de la tension, donc le temps de vol, se situe véritablement entre 3.7 V et 3V.

On peut penser que 0.7 V c’est peu comme plage d’utilisation mais en fait pas du tout, car la tension va décroitre très lentement à 3 V, même avec une décharge constante de 30 A comme nous pouvons le constater dans le graphique ci-dessous.

courbe de décharge d’une cellule Molicel 18650 P28A 2800 mAh

Et bien sûr plus la capacité en mAh sera grande plus le temps de vol sera long.

En pratique, je vous conseille de réglez votre alerte de batterie faible à 3 V et votre alerte de batterie critique à 2.75 V pour garder une marge de sécurité. En effet descendre en dessous de 2.5 V pourrait endommager irrémédiablement vos cellules Li-ion et donc écourter leur durée de vie.

Li-ion : les différents type de cellules

2 types de cellules li-lion sont généralement utilisées pour le long range, les 18650 et 21700. Si votre construction est efficiente, une li-ion 6S 21700 4000 mAh vous procurera plus de 10 minutes de vol. Emportez 2 li-ion 6S 18650 branchées en parallèle, soit une 6S2P d’une capacité de 5600 mAh et vous pouvez espérer voler 15 minutes à 20 minutes.

Li-ion : l’avantage du prix

Un autre avantage des li-ion, le prix. Si vous les fabriquez vous même, une 6S1P vous en coutera environ 40€, là ou un Lipo de capacité équivalente coutera 2 à 3 fois ce prix.

Personnellement je fabrique moi-même mes li-ions en achetant des cellules de la marque Molicel 21700 P42A et des 18650 P28A, qui ont un bon rapport qualité/prix sur le site nkon.nl

Attention !!! Fabriquer ses propres batteries Li-ion est dangereux si vous ne prenez pas les précautions nécessaires et que vous ne maitrisez pas parfaitement le processus de fabrication ! Un incendie ou une explosion pourrait se produire et gravement blesser ou tuer vous-même ou un tiers !

li-ion 6S1P à base de Molicel P42A 4000 mAh en cours d’assemblage

Pour assembler efficacement vos cellules 18650 et 21700, utilisez ces spacers à imprimer en TPU à télécharger dans le forum Pièces impressions 3D FPV.

Li-ion : l’avantage d’une durée de vie plus grande

La où une Lipo aura un nombre limité de 50 à 150 cycles de charge, une li-ion pourra quant à elle subir de 500 à 600 cycles. De ce fait, si l’on respecte les recommandations d’utilisation du fabriquant, la durée de vie d’un pack de Li-ion serra facilement de plusieurs années.

la capacité de la cellule Molicel 21700 P42A baisse lentement au cours de sa durée de vie annoncée à 500 cycles par le fabriquant !

Comme pour les Lipo, l’entretient et l’usage que l’on fait des Li-ion est fondamental pour garantir leur durée de vie.

  • Ne jamais descendre la tension d’une cellule à moins de 2.7 V (2.5 V étant la tension critique)
  • Ne jamais charger une cellule au delà de sa tension maximale de 4.15 ou 4.20 V (voir datasheet fabriquant)
  • Ne pas dépasser le taux de décharge en Ampère lors de leur utilisation
  • Respecter le taux de charge d’une cellule recommandé (voir datasheet fabriquant)
  • Les stocker à leur tension nominale qui est généralement de 3.6 V à 3.7 V (voir datasheet fabriquant)

Li-ion : charger à 0.5 C ou 1 C ?

Contrairement à la croyance populaire qui est liée aux débuts des cellules Li-ion, vous pouvez aujourd’hui charger à 1 C les nouveaux modèles de cellules qui le supportent en charge standard, sans craindre de réduire leur durée de vie.

Par exemple dans le cas d’une cellule Molicel 21700 P42A 4000 mAh, selon le datasheet du fariquant, l’intensité de charge standard est de 4.2 A.

la cellule Molicel 21700 P42A 4000 mAh supporte une charge standard de 4.2 A soit 1.2 C
spécificité des Li-ion, la pleine charge est longue, même avec une charge standard de 4.2 A la cellule atteint une capacité d’environ 95 % en 50 minutes, puis 60 minutes supplémentaires sont nécessaires pour atteindre 100%

Dans tous les cas, reportez vous aux données du fabriquant (datasheet) pour connaitre l’intensité de charge standard recommandée.

Conclusion Li-ion vs Lipo pour le long range

Recapitulons tout ce que nous avons vu précédemment:

Pour un vol court de 3 à 4 minutes, nerveux avec des lignes agressives, prenez sans hésiter une Lipo 6S. Mais dans le cas là ce ne sera plus véritablement du vol long range, car sa capacité et sa plage de tension d’utilisation plus faibles vous empêcheront de parcourir de grandes distances. Sauf bien sûr, si vous avez les moyens de vous payer des Lipos à haute capacité, alors là plus de choix cornéliens pour vous.

Pour un vol d’une durée moyenne de 6 à 8 minutes environ, prenez une Li-ion 6S à base de cellules 18650. Vous pourrez pratiquer du vol à une distance assez grande en mode cruise. Prudence en vol de proximité, les capacités de décharge faibles des 18650 pourraient vous être fatales en cas d’évitement d’obstacle imprévu. Vol souple et trajectoires calculées sont de rigueur.

Pour un vol de longue durée de 10 à 12 minutes prenez une Li-ion 6S à base de cellules 21700 à la capacité de décharge de 45 Ampères. Vous pourrez pratiquer du vol à grande distance en mode cruise. Vous pourrez aussi faire du vol de proximité avec plus de marge de manoeuvre qu’avec des 18650. Cependant le poids supplémentaire et la capacité de décharge qui reste modeste vous imposeront un vol souple et des trajectoires calculées.

Dans un prochain article, je ferais un comparatif poids/temps de vol en long range, entre des Li-ion et des Lipo 6S montées en 2 batteries parallèles (6S2P).

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