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Batteries et boxes electroniques : les bonnes formules

Le choix des batteries pour une box électronique est important, et bon nombre de mythes ont la vie dure sur la question.

Beaucoup d’erreurs viennent de l’application aux mods électroniques des règles spécifiques aux mods mécas. Dans les deux cas, il s’agit bien de la loi d’ohm, mais on l’applique de manière différente et cela change nettement les résultats.
C’est un peu la base des boxes électroniques, autant en profiter pour vous donner aussi les bons éléments pour choisir vos batteries en fonction de votre utilisation.
Préparez quand même l’aspirine, on va un peu faire fonctionner les neurones…

 

La loi d’ohm avec les mécas

Dans un mod méca, la batterie est en contact direct avec la résistance. La loi d’ohm peut s’appliquer sous sa forme I=U/R, c’est à dire l’intensité (en Ampères) est égale à la tension (en volts) sur la résistance (en ohms).

Plus le montage à une résistance basse, plus il recevra de puissance (plus de watts) et plus on va demander un courant (en Ampères) important à la batterie. Plus la batterie se vide, moins l’ensemble sortira en intensité et en puissance.

Dans le cas de boxes mécas avec plusieurs accus, la distinction entre les montages en série et en parallèle est effectivement essentielle. Dans un cas on va diviser le courant tiré sur chaque batterie, et on pourra additionner les courants de décharge maxi (CDM). Dans l’autre, on additionne les tensions sans additionner les CDM. Ca, tous les utilisateurs de mods mécas le savent (ou devraient vraiment le savoir).

En résumé, la configuration (série ou parallèle) des batteries et la résistance du montage (donc la loi d’ohm) sont des paramètres essentiels à prendre en compte avec les mods mécas. Et vous n’avez rien appris jusqu’ici si vous utilisez un méca et que vous ne voulez pas finir au journal télé avec un trou dans la main, prétendre le contraire serait tout simplement dangereux.

On voit souvent ce raisonnement classique et ces calculs appliqués aux boxes électroniques. Pas de bol, ça ne marche plus, et c’est même tout l’intérêt du truc.

 

La loi d’ohm avec les box électroniques

Question piège: quelle est la résistance appliquée aux bornes des accus dans un mod électronique? Pas celle du montage, mais celle du chipset, le cirduit électronique de la box, que vous ne connaissez pas ! Alors comment appliquer la loi d’ohm de la même manière qu’avec un mod méca sans connaitre la résistance aux bornes des accus ?

C’est simple. Peu importe la résistance de votre montage :  les batteries sont en contact avec le chipset. Toute la différence est là. Et pour les batteries, la différence est énorme.

loi-ohmOn applique toujours la loi d’ohm évidemment, mais cette fois sous sa forme I=P/U, c’est à dire l’intensité est égale à la puissance divisée par la tension. C’est logique :
Pas de question de résistance, de toute façon on ne la connait pas (aux bornes de l’accu, donc de celle du chipset)
Par contre la puissance intervient : ça tombe bien, c’est ce qu’on règle sur une box électronique.
La tension des batteries intervient également, on va voir comment.
Puisqu’on parle d’une puissance, la configuration série ou parallèle des accus n’a absolument aucune importance. Si on a 60w en sortie, ca sera 30w par accu s’il y en a deux , 20w par accu s’il y en a trois et 15w par accu s’il y en a quatre et ce quoi qu’il arrive et quelle que soit la façon dont ils sont montés. La puissance se répartit de manière égale entre les accus, peu importe comment ils sont configurés.
Pour connaitre l’intensité demandée dans une box électronique, le calcul est donc  I=P/U, qu’on adapte pour avoir l’intensité demandée à chaque accu :

Intensité par accu = (puissance réglée en watts sur la box / nb d’accus) / tension de l’accu.

Bref, ça ne dépend que de la puissance que vous avez réglé sur votre box, du nombre d’accus et de la tension actuelle de chaque accu. Et, pour bien insister, absolument pas de la résistance de votre montage, ni de la configuration des accus. Celle-ci change la tension appliquée au chipset bien entendu, et il gère celle envoyée au montage différemment selon qu’il a 8,4 ou 4,2 volts en entrée, mais ça ne concerne que le fonctionnement interne du chipset, aucun intérêt ici.

Donc si vous avez une box double accus, qu’ils sont chargés (4,2v) et que vous réglez votre box sur 60w, vous tirerez (60/2)/4,2= 7,14 ampères sur chacun des accus, qu’ils soient en série ou en parallèle.

Avec le même réglages mais accus déchargés, disons à 3,5 volts, ca sera (60/2)/3,5 = 8,57 ampères par accu. Ca marche donc à l’envers par rapport à un méca, le chipset tire plus sur les accus quand ils sont moins chargés. Logique, il doit sortir la même puissance avec moins de tension à l’entrée que lorsque l’accu est plein.

On peut également noter que pour les mods qui affichent un ampérage, il s’agit de celui appliqué au montage, pas celui au niveau des batteries. Vous remarquerez d’ailleurs qu’il correspond à la loi d’ohm version classique, celle des mods mécas. Si vous calculez l’ampérage avec la résistance et la tension affichées, vous trouverez la même valeur que celle à l’écran. Rien a voir avec celui qui nous intéresse ici, ne vous en servez pas pour le choix de vos batteries.
Par exemple, une box double accus, chargés à 4,2v, montage de 0,5 Ω et puissance à 60w. Le chipset va sortir  5,48v et 10,95A sur la résistance, valeurs qu’il va afficher. Par contre, il tirera 7,51A sur chaque accu, valeur qui nous intéresse ici et qui n’est pas sur l’écran.

Pour être plus précise, la formule doit également prendre en compte l’efficacité du chipset, c’est à dire prendre en compte la perte générée par le chipset lui même. Les chipsets sont souvent censés avoir une efficacité de 95%, il y a donc 5% de gaspillés. C’est une valeur un peu optimiste, la réalité est probablement plus souvent autour des 85 ou 90%, mais on va partir là-dessus.
Il faut donc diviser le résultat précédent par 95% et la formule complète devient ainsi

Intensité par accu = ((puissance réglée en watts sur la box / nb d’accus) / tension de l’accu) / 0.95

formule-batteries

Sur une calculatrice, vous tapez donc dans l’ordre :
Puissance maxi / nombre d’accus / tension mini / 0,95 =

 

Comment choisir ses accus pour une box électronique

Du coup comment choisir ses accus pour une box électronique ? Cela dépend du nombre d’accus de votre box et de la puissance à laquelle vous allez vaper. Prenez la puissance maxi que vous utiliserez, ou la puissance maxi de la box si vous pensez l’utiliser.

L’intensité maxi que vous demanderez à chacun de vos accus se calcule comme ça:

Intensité maxi par accu = ((puissance maxi sur la box/ nombre d’accus dans la box) / Tension mini des accus) / 0.95

La tension mini des accus est celle de coupure de la box. Quand les accus tombent à la tension mini, la box vous affiche quelque chose comme « batteries faibles » et s’arrête. C’est assez facile a trouver : mesurer la tension des batteries quand la box vous a dit de les recharger. Si vous ne pouvez pas la mesurer, prenez 3,2 volts, vous ne serez en général pas loin du compte.
Certaines box mesurent la tension en charge et coupent quand elle descend à 2,8v. Si vous voulez avoir de la marge, prenez cette valeur dans les calculs.

D’après ce calcul, pour une box simple accu à 75w, on demande ((75/1)/3,2)/0,95=24,67 ampères à l’accu quand il arrive à 3,2 volts. C’est un maximum pour la plupart des accus style 25R, ce qui explique que la plupart des boxes simple accu ne montent pas (ou pas longtemps) au delà de 75w, et recommandent des accus de 25 ampères.
On peut retrouver cette valeur avec la tension nominale (moyenne) des accus qui est de 3,6v, ce qui donne 72w à 20 ampères, la limite de la plupart des accus en courant continu. Les 75w par accus sont clairement la limite idéale que les box devraient demander aux accus.

Cela explique aussi qu’initialement beaucoup de boxes double accus s’arrêtaient à 150w. C’était la limite raisonnable. Le marketing aidant, les fabricants ont reculé la limite à 200w, ce qui représente ((200/2)/3,2)/0,95=32,89 ampères par accu quand ceux-ci arrivent à 3,2v. Là, ca fait beaucoup.
Vous avez l’explication au fait que la box ne sortira pas les 200w avec des accus déchargés, et que le volt sag (la différence entre la tension à vide et la tension en charge d’un accu) aidant vous pourrez avoir plus d’autonomie à 200w en utilisant un accu 1500mah/30A qu’avec un 3000mah/20A.

revue-image-fixe001Oui, mais dans ce cas pourquoi les box 200w ne peuvent les sortir qu’à des résistances basses, si la résistance du montage n’intervient pas ? Bonne question, je me remercie de l’avoir posée 🙂 La résistance du montage intervient pour le chipset, c’est lui qui doit sortir les 200w dessus. Il faut qu’il ait une tension de sortie suffisante, et plus la résistance du montage est haute plus cette tension doit être élevée. C’est la loi d’ohm classique qui revient, puisqu’on est au niveau de la résistance et du chipset. Pour avoir 200w avec un montage à 0,4 Ω, il faut que la box sorte 9v, peu de boxes vont au delà. C’est la limite de la tension maxi du chipset, pas la batterie.

chart-sthormOui (décidément!), mais certaines boxes ne sortent pas non plus les 200w avec les résistances trop basses non plus ! Bien vu, mais là il s’agit de la limite du chipset en ampérage de sortie. A 200w sur une résistance de 0,1 Ω, le chipset doit sortir 45 ampères, c’est énorme. Et 63 ampères avec une résistance de 0,05 Ω toujours a 200w. C’est à nouveau la limite du chipset qui intervient, cette fois en ampérage de sortie.

Par contre, si vous vapez à 40w maxi et que vous avez choisi une box double accus pour l’autonomie, vous pouvez aller jusqu’au bout et choisir des accus qui ont une capacité (les « mah ») supérieure, le fait qu’ils aient un « ampérage » maxi plus faible ne sera pas un soucis : pour 40w avec une double accus, vous le demanderez jamais plus de 7,5 ampère a chaque accu, et encore si la box les fait descendre à 2,8v ! Vous pouvez utiliser une batterie de 3300mah/10A sans soucis, et avoir plus d’autonomie qu’avec une classique 2500mah/20A.

A noter également que la résistance du montage n’intervient pas dans le calcul. Cela implique qu’elle n’influence pas l’autonomie de la box ! Si vous avez un doute : la capacité (donc l’autonomie) d’une batterie se mesure en milliampères par heure : la batterie peut sortir ce nombre de milliampères pendant une heure. Les ampères que vous tirez sur la batterie ne dépendent pas de la résistance du montage. Donc l’autonomie non plus : elle dépend de l’ampérage tiré sur la batterie, qui lui-même ne dépend pas de la résistance du montage.
Vous aurez donc exactement la même autonomie, à puissance égale, que vous vapiez avec un montage à 1Ω ou avec un montage à 0,2Ω. Inutile donc de faire des montages dont la résistance est plus élevée pour avoir plus d’autonomie, ça ne sert a rien avec une box électronique. C’est valable pour le mode puissance autant que pour le contrôle de la température.

Vous savez maintenant calculer quel « ampérage » vos accus doivent accepter pour fonctionner correctement dans votre box électronique, en fonction de votre utilisation. C’est important : les box détectent indirectement une charge excessive d’une batterie. Mais d’une part vous n’aurez pas une expérience de vape agréable si votre box coupe en permanence, et d’autre part si cette protection ne fonctionne pas, vous accus peuvent dégazer ou, pire, exploser, même si ce risque est infime.

 

Les batteries recommandées

Reste bien sûr a connaître l’ « ampérage » (plus exactement le courant de décharge maximum) de vos accus, sans vous fier aux chiffres souvent surévalués affichés sur les batteries.
mooch-recomended-batteriesEt pour connaitre l’ampérage maxi supporté par tel ou tel modèle d’accu, il suffit d’aller voir ce que Mooch a mesuré, c’est la référence en la matière. Le lien vers sa page : [cliquez ici] ou simplement aller voir le tableau des batteries qu’il recommande, il est régulièrement mis à jour : [cliquez ici]. S’il dit que tel accu passe à 20A et que tel autre, affiché pour 35A ne supporte pas plus de 15A, vous pouvez le croire, il les a vraiment testés et mesurés à fond.
Il a d’ailleurs fait un post sur le même thème que cet article : [cliquez ici], vous y trouverez bien sûr les mêmes calculs.

Vous trouverez également des tests pertinents sur [dampfakkus.de] et sur [lygte-info.dk] qui font eux aussi les mesures complètes sur un banc de test. Ils sont moins actifs que Mooch, mais leurs résultats sont aussi fiables.

Par contre, si un guignol clame bruyamment entre deux nuages qu’il croit impressionnants que tel accu « c’est de la balle ca envoie grââve », vous aurez une information fiable sur ledit guignol, pas sur l’accu. Les innombrables commentaires qui entourent tous les « ça envoie grââve » et autres « ça a une pâtâte de » ont pour point commun de mal dissimuler leur insondable incompétence…

J’ai pensé à rédiger cet article en entendant dans une émission Youtube [Oneshot-S02e11-53m18s] une belle série d’âneries sur la question. Vous voilà parés pour faire la part des choses si vous entendez ce genre de trucs. En l’occurrence, Anthony et Florent savent de quoi ils parlent, les autres…

 

 

J’ai laissé quelques termes discutables pour rendre cet article plus lisible (ou moins rébarbatif), les puristes me le pardonneront. Oui, on dit bien « courant de décharge maximal » et non « ampérage » (qui est impropre quoi qu’il veuille signifier), une « batterie » n’est pas un « accu », etc. On est pas à un examen d’électricité non plus, j’en profite pour rendre la lecture plus intuitive.

Un grand merci à l’équipe de Think Tank – en particulier Damien, David, Sylvain, Olivier, Pierre-Antoine, Fabrice, Morgan, Steve, Florence, Paul-Antoine et les deux Nicolas – qui a eu la patience de lire cet article avant sa publication, et a pris le temps d’en faire la critique constructive pour le rendre le plus clair et complet possible.

 

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A propos Vap Ed

La vape m'a permis d’arrêter de fumer en 2011. D'un coup, facilement et sans retour. C'est devenu un plaisir que ces revues et tutoriels essayent de faire partager. Si vous les appréciez, n'hésitez pas à vous abonner à la chaîne YouTube pour la suivre.

14 commentaires

  1. Super boulot et très bonne explication de l’ensemble. Merci pour ton on travail et tes explications claire, qui, je l’espère, pourront servir et ouvrir les yeux au plus grand nombre dans un monde de vapoteur toujours de plus en plus grand et anarchiste ou tout et n’importe quoi circule sur les groupes de vape avec beaucoup de d’absurdité répété .

  2. Et dans le cas d’une box en « pourcentage » comme une Hexohm 3.0 où on modifie la tension, de 3V à 6V ?

    • C’est un chipset, ça fonctionne comme une box électronique.
      La seule différence est qu’une box va calculer la tension à envoyer au montage en fonction de la résistance et de la puissance demandée. Elle fait le calcul U=racine(PxR), alors que sur une box style hexhom ou invader tu choisis la tension avec le potentiomètre directement.
      Pour les batteries, c’est un chipset comme un autre, peu importe l’interface avec lequel on le contrôle 🙂
      Et pour le calcul de la puissance envoyée au montage (utile pour le calcul pour les batteries), on utilise simplement la loi d’ohm version P=U²/R, donc puissance = tension au carré / résistance du montage.

    • Merci pour le complément 😉

  3. Techniquement, le fait d’appeler ces petite choses accus (pour accumulateur) n’est pas impropre car un accumulateur ne comporte qu’une seule cellule à contrario d’une batterie qui en comporte plusieurs (nom complet: batterie d’accumulateurs) hors la cellule (accumulateur) au lithium ou lithium ion des 18650 ou 26650 ne contient, à ma connaissance, qu’une seule cellule: http://www.chappatte.me/upload/electronic/li-ion_battery_disassembly/gtl_18650_3.jpg

  4. Salut Vaped,
    J’ ai lu cet article très instructif avec beaucoup d’intérêt,
    Toutefois je m’interroge sur la façon de mesurer la sortie maximum en Watt d’une box électro double 18650.
    Cette interrogation faisant suite à un débat sans fin avec quelques amis qui me soutienne mordicus que toutes les box électro double 18650 peuvent bel et bien sortir 200 Watts… ce dont je doute fort.
    Donc et affin d’en avoir le cœur net j’aimerait pouvoir faire une mesure exact que ce qu’une box électro double 18650 sort réellement en Watts.
    Cela est il possible ? et si oui avec quel type de matériel effectuer cette mesure?
    Merci Vaped, et bravo pour cet article.

    • Cette mesure est possible, je la fais sur toutes les revues boxes 🙂
      Il suffit d’un voltmètre ou d’un oscilloscope. Régler la box sur 200w, monter une résistance, déclencher et mesurer la tension aux bornes du montage. On a mesuré la résistance et la tension aux bornes du montage, il suffit d’appliquer la loi d’ohm (P=U²/R) pour avoir la mesure exacte de la puissance envoyée au montage.
      Certaines box sortent les 200w, pas toutes, et elle ne le font que sur une plage de résistance assez basse dépendant de la tension maxi que la box peut envoyer. Pour avoir la réponse sur les boxes que j’ai testé, il suffit de regarder le chapitre banc de test, les mesures y sont 🙂

  5. Je vais tester ça de ce pas.
    Merci Mr Vaped

  6. Salut,
    Pourrais-tu préciser, afin de clarifier le débat de ce soir sur OneShot, si deux accus dans une box electro double la capacité, à résistance et puissance égale, par rapport à une box simple accu, stp ?
    ++

    • Toujours la même erreur, nukevape a tort… même s’il l’affirme avec conviction ca reste un raisonnement faux dans le cas des mods electro. L’erreur est celle dont je parle en début d’article, mélanger méca et électro, comme quoi elle reste fréquente.
      A puissance égale et quelle que soit le résistance, avec deux accus on tire deux fois moins d’intensité sur chaque accu, donc on double bien l’autonomie que les accus soient en série ou en parallèle 🙂

    • +1 pour la science (et pour le bon sens), donc ; merci !

    • Raaaaah gros merci pour ces clarifications.
      Je suis ici parce qu’après avoir écouté Oneshot où David soutenait que doubler le nombre d’accu ne doublait pas l’autonomie (selon si en parallèle ou série), j’étais « un peu » dubitatif, mais tu ne fais que confirmer ce que je pensais.

      Grand merci 🙂

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