Recherche et choix de l`alimentation électrique

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Recherche et choix de
l'alimentation électrique
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Batteries, les technologies
Ajouté le 6 juin 2009
Les batteries sont devenues incontournables au quotidien. On les retrouve dans la plupart des objets
que nous utilisons : perceuses, téléphones portables, netbook mais aussi et de plus en plus dans de
nouveaux moyens de transports : vélo électrique, voiture électrique, voiture hybride. La batterie
permet alors répondre au problème de la dépendance énergétique et tente de contribuer à limiter le
réchauffement climatique par un déplacement sans rejet de co2.
La batterie permet de stocker de l'énergie électrique pour la restituer ensuite. Il existe différentes
technologies de batterie : au plomb, NICD, NIMH et Lithium : toutes ont des avantages et
inconvénients (quantité énergie stockée, nombre de cycles charge et décharge, durée de vie, poids,
tarif ..).
Batterie au Plomb
C'est la technologie la plus ancienne car L'accumulateur au plomb a été inventé en 1859 par le
français Gaston Planté.
Techniquement il existe deux types de batterie au plomb : les batteries « ouvertes «, basée sur des
électrodes en plomb et de l'acide sulfurique comme électrolyte et les batteries « étanches «,
l'électrolyte peut être gélifié ou absorbé en matière microporeuse.
La batterie au plomb est celle qui a le plus mauvais rapport masse/énergie (35 Wh/kg) après la
batterie Nickel-Fer. Cependant, elle est capable de fournir une grande intensité, utile pour le
démarrage électrique des moteurs à combustion interne.
Avantages : elle est peu chère, on la retrouve souvent dans les offres d'entrée de gamme pour des
véhicules électriques.
Inconvénients : faible quantité de stockage d'énergie, acide sulfurique dangereux, polluant (le plomb
peut être source de pollution), mais surtout sa masse importante.
Nombre cycles charge/décharge : 400 à 800
Durée de vie : 4 à 5 ans.
Largement utilisé dans l'industrie ainsi que dans l'équipement des véhicules automobiles.
Batterie NiCd
Les batteries nickel / cadmium (NiCd) sont composées d'électrodes en nickel oxyde hydroxyde et en
cadmium. L'électrolyte est alcalin.
Bien que dépassées par les batteries NiMH, elles-mêmes aujourd'hui concurrencées par les batteries
Li-ion, les batteries NiCd sont aussi bien maitrisées et robustes. Elles supportent bien les décharges
complètes, (et sont même préconisées pour leur durée de vie).
Avantages : Charge simple et rapide, même après une longue période de stockage, grande durée de
vie en nombre de cycle de charge et de décharge, faible cout.
Inconvénients : S'auto-décharge assez rapidement (20% / mois), effet mémoire (diminution
progressive de la quantité d'énergie que l'accumulateur peut délivrer), polluant (le Cadmium peut être
source de pollution).
Nombre de cycles charge/décharge : 1500-2000

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Durée de vie : 2 à 3 ans
Préconisées pour un usage répétitif et industriel.
Batterie NiMh
Les batteries nickel-métal hydrure ont remplacées les batteries NiCd vers 1990.
Les batteries Nickel-Metal Hydride (NiMH) sont similaires aux batteries NiCd mais elles utilisent un
alliage qui absorbe l'hydrogène à la place du Cadmium : le nickel oxyhydroxide (NiOOH).
Avantages : Contient beaucoup plus d'énergie que le Nickel-cadmium, Peu sensible à l'effet mémoire,
Simple à stocker et transporter, ne pollue pas comme le Nickel-cadmium.
Inconvénients : Ne supporte pas le dépassement de charge, il ne faut pas les décharger
complètement.
Nombre cycles charge/décharge : 800 à 1000
Durée de vie : 2 à 4 ans.
Les batteries NiMH sont actuellement très utilisées pour équiper les voitures hybrides (moteur à
combustion + moteur électrique).
Batterie Li-ion
Les batteries lithium ion (Li-ion) sont basées sur le passage d'ions Lithium de l'anode à la cathode
pendant la décharge et l'inverse pendant la charge. La batterie lithium-ion occupe aujourd'hui une
place prédominante sur le marché de l'électronique portable. Contrairement aux autres technologies,
les accumulateurs Li-ion ne sont pas liés à un couple électrochimique.
Avantages : aucun effet mémoire, faible autodécharge (10 % par mois voire souvent moins de
quelques % par an), possède une haute densité d'énergie pour un poids très faible
Inconvénients : problème de sécurité, les batteries peuvent prendre feu sous l'effet d'un court-circuit
ou même exploser, s'use même quand on ne s'en sert pas, ne pas faire de décharges prodondes.
Attention, ces batteries doivent toujours être équipées d'un circuit de protection, d'un fusible thermique
et d'une soupape de décharge.
Nombre de cycles charge/décharge : 500-1000
Durée de vie : 2 à 3 ans
Les batteries Li-ion, occupent aujourd'hui une place prédominante sur le marché de l'électronique
portable
Une variante : la batterie Li-Po, qui est l'appellation commerciale du Li-ion polymère o๠l'électrolyte
est un polymère gélifié.
Avantages : batterie pouvant prendre des formes fines et variées, faible poids, plus sûre que les Li-ion
(plus résistante à la surcharge et aux fuites d'électrolytes), plus de cycles de vie.
Inconvénients : Densité énergétique plus faible que les Li-ion, plus cher que le Li-ion, charge soumise
à des règles strictes sous peine de risque d'inflammation
Des batteries Lithium polymère sont couramment utilisées pour la fourniture d'énergie aux modèles
réduits volants.

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18 - High Power – Note de mise en service – 02.2014 1
CHI035A PICAXE-18 HIGH POWER
BOARD
Introduction
La carte CHI035A high power peut fournir 4 sorties à grande puissance (environ 1,5 A - sortie de B.0 à
B.3). Elle est équipée d’un circuit de puissance L293D motor driver qui permet d’utiliser les moteurs
dans les deux sens de rotation, (environ 1 A - sortie de B.4 à B.7).
6 entrées numériques (ou 4 numériques/2 analogiques) sont également disponibles (PICAXE entrées
de C.0 à C.7).
Toutes les entrées sont câblées avec une résistance de rappel (pull-down) de 10K. Ceci permet
d’utiliser directement les entrées à des interrupteurs par exemple.
La carte est immédiatement prête à être utilisée avec le microcontrôleur PICAXE 18M2.
Les entrées (port C) sont sur le côté gauche et les sorties sont à droite (port B).
Les sorties directes du microcontrôleur (sans passer par le circuit de puissance) sont également
disponibles au centre de la carte pour l’utilisation des sorties logiques (ex : Ecran OLED)
Pour utiliser la carte avec un microcontrôleur plus ancien, (PICAXE 18/18A/18M/18X), vous devez
impérativement souder une résistance de 1K sur la carte à l’emplacement marqué ‘RST’.
Si vous désirez une commande de remise à zéro (reset), vous pouvez implanter un bouton à
l’emplacement ‘S1’.
A noter que le 18M2 n’a ni besoin d’un Reset, ni besoin d’une résistance sur RST.

18 - High Power – Note de mise en service – 02.2014 2
Alimentation de la project board
La carte CHI035 project board peut être alimentée selon 3 modes :
- via une seule alimentation de 4,5 V pour le PICAXE et le L293D ;
- via deux alimentations séparées (une pour le PICAXE et l’autre pour le L293D) ;
- via une alimentation plus élevée avec un régulateur 5 V pour le PICAXE.
Une seule alimentation :
La carte a besoin d’une alimentation de 3-5V pour fonctionner.
Une tension de 4,5 V est recommandée via 3 piles de 1,5 V
connectées au V2+ (PWR). Ce système alimentera à la fois le
microcontrôleur et le circuit de puissance L293D.
Le fil noir est connecté au G (ground) et le fil rouge, au V2+.
Deux alimentations séparées :
Si une tension plus importante (ex : 12 V) est nécessaire pour
piloter les sorties, deux alimentations séparées peuvent être
utilisées.
Dans ce cas, la deuxième alimentation gérera seulement les
sorties.
L’alimentation de 4,5V devra être connectée au V1+ (PICAXE) et
la deuxième (12V) au V2+ (PWR).
Lorsque vous utilisez le mode deux alimentations, le fil de liaison
DOIT être obligatoirement coupé pour séparer les deux
alimentations (voir le schéma).
Une seule alimentation avec un Régulateur :
Si une tension plus importante (ex : 12V) est nécessaire pour
piloter les sorties, une seule alimentation avec un régulateur
78L05 peut être utilisée.
Dans ce cas l’alimentation gérera directement les sorties et le
L293D, et le régulateur fournira les 5V nécessaires au
microcontrôleur PICAXE.
Branchez l’alimentation au terminal V2+ (PWR).
Lorsque vous utilisez ce mode, le fil de liaison DOIT être
obligatoirement coupé pour séparer les deux alimentations
(voir le schéma).