Fiche de révision : Fonction alimenter et batteries

📋 Plan du Cours

1. Rôle et types d’accumulateurs
2. Caractéristiques électriques des batteries
3. Charge décharge et autodécharge
4. Rendement énergétique des technologies
5. Chaînes fonctionnelles de la doseuse
6. Architecture fonctionnelle du THSA

📖 1. Rôle et types d’accumulateurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Pile : Élément non rechargeable.
• Accumulateur : Élément rechargeable.
• Batterie : Ensemble de plusieurs accumulateurs montés ensemble.

📝 Points essentiels

• Une batterie stocke l’énergie sous forme chimique grâce à des réactions chimiques mettant en jeu les électrodes et, selon la technologie, l’électrolyte, puis la restitue sous forme électrique.

• Les accumulateurs au plomb sont robustes et puissants et servent notamment au démarrage des voitures, aux bateaux et au stockage de l’énergie solaire lorsque le poids ou le volume ne sont pas pénalisants.

• Les accumulateurs au nickel comprennent les technologies Ni-Cd au cadmium et Ni-MH à hydrure métallique ; ils sont souples d’utilisation et faciles à mettre en œuvre.

• Pour une autonomie de 500 km, une petite voiture thermique nécessiterait une batterie de plus de 700 kg ; atteindre plus de 500 Wh/kg, contre 140 Wh/kg, permettrait de réduire le poids à 200 kg.

💡 Astuce mémo

La pile ne se recharge pas ; l’accumulateur, si.

📖 2. Caractéristiques électriques des batteries

🔑 Notions clés & Définitions

• Capacité : Quantité de charge électrique qu’un accumulateur peut emmagasiner puis restituer ; elle s’exprime généralement en ampères-heures (Ah).

★ À maîtriser

• Le choix d’une batterie dépend principalement de la tension nécessaire au système et de la capacité nécessaire pour atteindre l’autonomie demandée.

• Les tensions moyennes en décharge selon la technologie sont :

  • 2 V pour le plomb
  • 1,2 V pour le nickel
  • 3,6 V pour le lithium
  • 1,3 V pour l’alcaline

📐 Formule - L’énergie d’un accumulateur est égale à sa capacité multipliée par sa tension : $E = C \times U$.

Compléments

• Un ampère-heure équivaut à 3600 coulombs, le coulomb étant l’unité légale de capacité.

• La capacité réelle d’un accumulateur diminue notamment avec le froid ou lorsque le courant de décharge est important.

• Pour une même technologie, la capacité d’un accumulateur est proportionnelle à son volume.

• Pour obtenir une tension plus importante, les accumulateurs sont montés en série.

• La résistance interne d’un accumulateur est une caractéristique pénalisante, généralement de quelques centaines de milliohms.

• L’énergie se mesure en joules ou en wattheures, avec 1 Wh = 3600 J et 1 Ws = 1 J.

📖 3. Charge décharge et autodécharge

★ À maîtriser

📌 Il faut utiliser un chargeur adapté à la technologie de la batterie, en particulier pour les batteries au lithium, afin d’éviter des dégâts importants.

📌 Une décharge trop profonde peut désamorcer le système chimique de l’accumulateur et le rendre inutilisable, ou accélérer son vieillissement.

• Les taux d’autodécharge mensuelle indiqués sont :
  • 5 % pour le plomb
  • 10 à 20 % pour le nickel
  • 1 à 2 % pour le lithium
  • 0,3 % pour l’alcaline

Compléments

• Les charges lentes à rapides s’effectuent entre C/10 et 2C, correspondant respectivement à environ 10 heures et 30 minutes, et les batteries ne supportent pas toutes la même vitesse de charge.

📌 Laisser constamment un appareil en charge dégrade la batterie.

• La plupart des appareils électroniques s’éteignent automatiquement lorsque leur batterie est trop déchargée.

• L’âge de la batterie et la température influencent l’autodécharge ; au-delà de 20 °C, celle-ci double tous les 10 °C.

💡 Astuce mémo

Une batterie inutilisée est un réservoir percé.

📖 4. Rendement énergétique des technologies

📝 Points essentiels

• Le rendement énergétique du cycle charge-décharge est de 70 à 75 % pour les batteries au plomb, de 75 à 90 % pour celles au nickel et généralement de 90 à 95 % pour celles au lithium.

📖 5. Chaînes fonctionnelles de la doseuse

★ À maîtriser

• La chaîne d’information de la doseuse acquiert les informations et consignes, les code, les communique, les traite et les mémorise, puis restitue des informations utilisateur.

• La chaîne d’énergie de la doseuse alimente, module et délivre, convertit, adapte et transmet l’énergie, puis agit sur la matière d’œuvre.

Compléments

• La doseuse est un équipement industriel classé parmi les systèmes automatisés et ses organes diffèrent de ceux des produits grand public.

• Dans la doseuse, l’acquisition repose notamment sur une interface de communication homme-machine et sur des capteurs, dont des détecteurs de position.

• Les organes cités de la chaîne d’énergie sont :

  • une unité d’alimentation et de stockage
  • un pré-actionneur
  • un actionneur
  • un transmetteur-adaptateur
  • un effecteur

💡 Astuce mémo

L’information commande l’énergie : acquérir, traiter, puis agir.

📖 6. Architecture fonctionnelle du THSA

★ À maîtriser

• 🔄 Les fonctions de la chaîne d’énergie du THSA se succèdent ainsi :
  1. Alimenter.
  2. Moduler.
  3. Convertir.
  4. Adapter.
  5. Transmettre.
  6. Adapter.

Compléments

• Les éléments indiqués dans la chaîne d’énergie sont :

  • une réduction
  • un dispositif « No back »
  • une vis-écrou

• La chaîne d’information du THSA comprend les fonctions communiquer, acquérir et traiter, et comporte des ordres pilotés par des autopilotes ainsi qu’un retour d’information.

💡 Astuce mémo

L’énergie suit la chaîne : alimenter, moduler, convertir, adapter, transmettre.

📊 Tableaux de synthèse

Autodécharge selon la technologie

Rendement énergétique des batteries