Cansat : Alimentation d'un module peltier

[12LaurePetite]

Bonjour,

Pour leur projet Cansat, mes étudiants cherchent une batterie suffisamment puissante pour alimenter un module Peltier de 5V 17W 5A pendant au moins une heure et demie avec un encombrement minimal. Auriez vous une batterie qui pourrait convenir dans votre offre ?
Merci d'avance.
Laure

[Dominique]

Bonjour,

A mon avis, les 17W c'est la puissance d'extraction du module Peltier.

Le module consomme 5A sous 5V => P=U*I = 5V * 5A = 25W (Puissance consommée par le module Peltier).
Ce module doit être alimenté pendant 1H30 par conséquent, la batterie doit avoir une capacité de 25W * 1.5H = 37.5 Wh (Watt Heure).
En guise de comparaison, c'est la capacité de l'accu d'un Mac Book Air!

Admettons que nous trouvons un accu LiPo qui convienne. La tension moyenne de ce type d'accu est de 3.7V
37.5 Wh / 3.7V ==(des Watt c'est des Volts * Ampères )==> 37.5 V*A*h / 3.7V = 10Ah ou encore 10 000 mAh.
Il faut donc trouver un accu Lipo de 10000 mAh (ou 10Ah) qui puisse tenir dans le boîtier CanSat avec un régulateur 5V 5A et avec l'élément Peltier.

Je laisse le régulateur de côté pour le moment car il faudra d'abord trouver l'accu (sans protection... comme les accu pour voitures téléguidée) car il devra être capable de fournir un courant entre 7 et 10A (car le régulateur devra augmenter la tension).

A noter qu'un accu ~7.2V peut aussi convenir et plus courant dans le monde des voitures téléguidées.
Dans le cas d'un accu 7.2V, il devra proposer une capacité de 37.5W / 7.2V = 5.2 Ah = 5200 mAh.

Faites une recherche Google "7.2v 5000mAh" ou "3.6v 10000mAh".
Dès que vous avez trouvé une référence intéressante (y compris en encombrement) je vous propose de nous pencher sur le régulateur.
NB: nous ne vendons pas de tel accumulateurs.

Dominique

[12LaurePetite]

Bonjour,

Merci beaucoup pour toutes ces précisions.

Les élèves ont trouvé cette pile : https://droneshop.nl/dogcom-5000mah-2s-xt60-dc5-0

C'est une Lipo 2s 5000mAh avec l'encombrement le plus petit possible pour pouvoir rentrer dans le Cansat en tenant compte des autres éléments.
On a vu que vous vendiez des régulateurs 5V. C'est un comme celui-ci que nous allons devoir utiliser ?
https://shop.mchobby.be/fr/regulateurs/ ... limex.html

Merci d'avance pour votre réponse,

Belle journée

[Dominique]

Les élèves ont trouvé cette pile : https://droneshop.nl/dogcom-5000mah-2s-xt60-dc5-0
C'est une Lipo 2s 5000mAh avec l'encombrement le plus petit possible pour pouvoir rentrer dans le Cansat en tenant compte des autres éléments.

C'est bon pour la tension et l'ampérage (le nombre de Wh).
Par contre, il manque une information essentielle, c'est le nombre de C (qui indique le courant de décharge maximum).
S'il est absent, c'est que le C est < 1 et c'est bien normal puisque c'est un accu pour "FPV Goggles" (des lunettes de vision pour Drone). Ce type d'appareil n'a pas besoin de beaucoup de courant.

Imaginons que c'est un accu 1C (1x le courant de décharge) alors nous pouvons espérer soutirer 5000mA ou 5A de l'accu (puisque c'est un accu 5000mAh).
Dans ce cas, nous pouvons espérer soutirer 7.2V x 5A, soit 36W... au dela l'accu pourrait devenir instable.

Mais cela pourrait aussi être un accu 1/2C (vu que rien n'est indiqué). Sur un accu de 5000mAh, nous pourrions escompter soutirer un courant de 1/2C soit 1/2*5000mA = 2500mA = 2.5A .
A 1/2C nous pourrions exploiter une puissance de 7.2V * 2.5A = 18W. Cette fois, ce n'est pas assez pour assurer le fonctionnement du Pelletier.

Nouvelle Mission: Localiser un accu qui présente les mêmes caractéristiques (7.2V et 500mAh) avec un minimum de 1C (ce serait mieux avec 2C).

Notes:

• J'aurais pu aborder le problème des C avant... mais trop d'info d'un coup nuit parfois à la bonne compréhension générale.
• Je reviens sur le problème du régulateur dans une réponse séparée.

Dominique

[Dominique]

On a vu que vous vendiez des régulateurs 5V. C'est un comme celui-ci que nous allons devoir utiliser ?
https://shop.mchobby.be/fr/regulateurs/ ... limex.html

Notre amis Peltier nécessite un courant de 5A sous 5V (soit 25W).
La fiche technique du régulateur ci-dessus indique que le courant maximum est de 3A... ce qui est insuffisant puisque nous avons besoin de 5A pour le Peltier.

Il va nous falloir un régulateur plus costaud. La bonne nouvelle, c'est que l'on part de 7.2V (tension de l'accu), nous pourrons nous concentrer sur une version Step-down (qui réduit la tension).
En cherchant dans la gamme des régulateurs Pololu, j'ai trouvé des références intéressantes sur la 2ieme et 3ieme ligne.

Le D24V90F5 serait idéal car il peut produire jusqu'à 9A (donc 5 Ampères et de la réserve)... cependant, nous n'en avons actuellement pas en stock.
Le D24V50F5 produirait les 5A nécessaires (donc constamment à régime 100% et sans courant de réserve pour d'autres opérations)... par chance, lui est en stock et pourra être utilisé immédiatement pour réaliser essais.

Dominique

[12LaurePetite]

Merci beaucoup. Vos explications sont précieuses et nous permettent d'avancer !

Nos recherches ne permettent pas de trouver une batterie 2S 7.4V 5000mAh 2C avec une dimension compatible avec le cansat.
Par contre, nous trouvons d'autres batteries comme celle-ci : https://www.breizh-modelisme.com/batter ... p005f.html
C'est une batterie 2S 7,4V 600mAH avec 25C.
Si j'ai bien compris, elle peut délivrer une intensité de décharge de 25*600 = 15 000mA = 15A
donc une puissance de : 7,4*15 = 111W Est-ce correct ? Cela pourrait donc convenir pour notre module Peltier non ?

ou bien celle-ci : https://www.breizh-modelisme.com/pieces ... x9791.html
on aurait : 25*1000 = 25 000mA = 25A
donc 7,4*25 = 185W C'est mieux que la première !

Merci !
Laure

[Dominique]

Par contre, nous trouvons d'autres batteries comme celle-ci : https://www.breizh-modelisme.com/batter ... p005f.html
C'est une batterie 2S 7,4V 600mAH avec 25C.
Si j'ai bien compris, elle peut délivrer une intensité de décharge de 25*600 = 15 000mA = 15A
donc une puissance de : 7,4*15 = 111W Est-ce correct ? Cela pourrait donc convenir pour notre module Peltier non ?

C'est correct pour ce qui concerne la puissance MAX que l'accu peut débiter! Ce type d'accu est fait pour de la propulsion moteur (ou radio forte puissance) qui ont des courants de démarrage très important.
Nous savons que nous n'aurons besoin que de 25W (pour le peltier) sur ces 111W que l'on pourrait obtenir.

Il faut maintenant revenir au premier aspect... le temps durant lequel il faut alimenter le peltier.
Avec 600mAh = 0.6Ah l'accu pourra produire 5A (pour 25W) pendant environ 0.6Ah / 5A = 0.12h .
0.12h = 60min * 0.12 = 7.2 minutes d'alimentation pour le Peltier.

ou bien celle-ci : https://www.breizh-modelisme.com/pieces ... x9791.html
on aurait : 25*1000 = 25 000mA = 25A
donc 7,4*25 = 185W C'est mieux que la première !

Je reprécise 185W disponible dont nous n'utiliserons que 25W pour le Peltier.
Je vous laisse refaire le calcul concernant la durée d'alimentation du Peltier

Toute la difficulté réside dans la localisation d'un accu de la bonne taille, bonne capacité (en Ah) et avec un minimum de C.

Dominique

[Dominique]

Sujet de réflexion:

La durée d'alimentation sur accu de 2h30 est il vraiment nécessaire?
La CanSat ne vole pas aussi longtemps (peut-être 20 à 30 minutes avec la mise en place et lancement).
Avez vous envisagé une alimentation et refroidissement sur batterie externe jusqu'au lancement... puis passer sur la batterie interne au moment du lancement.

Cordialement,
Dominique

[12LaurePetite]

Oui on a prévu une alimentation externe jusqu'au moment où le Cansat est fermé.
On doit prévoir au moins une heure d'alimentation sur batterie. Entre le moment où le Cansat est fermé et le lancement cela peut prendre du temps... J'ai déjà eu l'occasion d'expérimenter la chose.

Si on table sur une heure d'alimentation sur batterie, la première que j'ai trouvée pourrait convenir :
https://droneshop.nl/dogcom-5000mah-2s-xt60-dc5-0
ou celle-ci presque identique :
https://fra.grandado.com/products/radio ... -longevite

C'est vrai que le nombre de Coulombs n'est pas indiqué mais la puissance est notée sur la pile : 37Wh
Donc 37W en une heure. I = 37/7,4 = 5A
Ce serait donc une batterie de 1C ?
Pour une alimentation du module Peltier de 1h ça devrait convenir non ?

Merci d'avance pour votre expertise.
Laure

[Dominique]

Donc 37W en une heure.

C'est équivalent mais ce n'est pas forcement vrai.
Cela pourrait aussi être 18.5W pendant deux heures ou 74W pendant une demi-heure.

Seul le coefficient C indique quel puissance maximale pourra être soutirée de l'accu.

Il est raisonnable d'escompter 1C mais c'est a tester en extérieur!

1) l'accu a un circuit de protection

C'est le cas des accus de faible puissance comme celui-ci avec la bande jaune .
Ces accus ont C <= 1.
Alors il coupera la tension dès que l'on dépassera le courant maximum.

1) l'accu SANS circuit de protection

C'est le cas des accus avec C > 1.
Dans ce cas, il faut surveiller la température de l'accu pour s'assurer qu'il reste stable.
Il faut aussi surveiller la tension de cellules pour qu'elle reste au dessus de 3V.
Si une cellule chute sous 3V alors il faut arrêter d'utiliser l'accu... sinon il va chauffer puis prendre feu.
La température est suffisante pour fondre de la céramique! Nous avons un client qui a perdu sa maison suite a une mauvaise utilisation de ce type d'accu.

Test a conduire en extérieur (impérativement!). Dès que l'accu chauffe trop il faut débrancher immédiatement le projet. C'est que le courant est trop important pour l'accu.
Si l'accu gonfle, perce ou fume... c'est trop tard... le risque de feu est très important et imprévisible (voir vidéos "Lipo Fire" sur Youtube).

Durant le test, il est possible de surveiller la température de l'accu avec un thermomètre et aussi possible d'utiliser un multimètre pour mesurer la tension de l'accu (ou des cellules).

Je vous proposerai de faire un test au plus vite.
Vous aurez aussi besoin d'un connecteur XT60 et d'un bon fer a souder.

Cordialement,
Dominique