Le pack « 5 Ah » qui ne tient pas
Octobre, la corde de bois à faire avant la neige. La scie à chaîne EGO avec son pack de 5,0 Ah, chargé à plein la veille et sorti du cabanon le matin. Vingt-cinq minutes après le premier trait, le pack se coupe. Le voisin dit que cinq ampères-heures, ça devrait durer une heure, et que le pack est fini. Le voltmètre posé sur le pack coupé, dix minutes plus tard, lit 50 V ; remis sur le chargeur, il affiche plein au bout de quarante-cinq minutes.
Le pack est-il fini ? Quelles grandeurs faut-il mesurer, et dans quel ordre, pour savoir si c’est le pack, l’outil ou l’attente qui est en cause ?
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La réponse
Rien ne dit encore que le pack soit fini, et le calcul penche pour lui. L’étiquette dit 280 Wh, comptés à 56 V ; dans la coupe, où le pack travaille plutôt vers 48 V, il en rend 220 à 240. Une scie de 16 pouces tire autour de 1 800 W dans le bois franc, moins dans l’épinette. Le temps, c’est l’énergie divisée par la puissance : 240 ÷ 1 800, huit minutes de chaîne dans le bois. Vingt-cinq minutes à la corde, avec les billes à tourner, les reprises et les pauses, peut très bien n’être que huit minutes de coupe. Le voisin a confondu une quantité et une durée : 5 Ah, c’est 5 A pendant une heure, ou 35 A pendant huit minutes et demie, un peu moins en vrai parce qu’un pack rend moins à fort courant. La scie tire 30 à 40 A.
Le chargeur ne tranche pas, et il faut lire son étiquette avant de raisonner. Le chargeur rapide remplit un 5,0 Ah en quarante minutes : avec lui, quarante-cinq minutes ne disent rien. Le chargeur standard pousse 3 A et met cent minutes : quarante-cinq minutes rendent 2,25 Ah, moins de la moitié. Deux lectures tiennent alors ensemble : le pack s’est coupé avec encore le quart ou le tiers de sa charge, ou il n’en tient plus que la moitié. L’indice les met à égalité ; c’est la première mesure qui les sépare.
Le voltmètre, lui, dit quelque chose. Le pack a quatorze cellules en série ; 50 V au repos, c’est 3,57 V par cellule, le quart ou le tiers de la charge encore là. Un pack vraiment vide se repose vers 45 à 48 V. La protection n’a donc pas coupé faute de charge : elle a coupé sur l’affaissement de la tension sous 35 A, et ça pointe vers le courant, la chaîne, le bois, le froid du cabanon, ou vers une cellule dont la résistance a monté.
Trois grandeurs, qui se tiennent plus qu’elles ne s’ordonnent ; on commence par la plus facile.
- Le temps de coupe réel, au chronomètre, chaîne dans le bois seulement. Gratuit, et il peut clore la question : s’il fait huit minutes, tout est normal et c’est l’attente qu’il faut corriger. Mais « normal » suppose la puissance de la scie, donc la mesure 2.
- Le courant de l’outil dans la coupe, à la pince ampèremétrique continue, sur un des deux fils du pack si on y a accès. Sinon, les ampères-heures que le chargeur remet (son courant fois son temps), divisés par le temps de coupe de la mesure 1, donnent le courant moyen. Une chaîne émoussée ou trop tendue fait monter le courant, disons d’un tiers pour le même bois, c’est un ordre de grandeur et c’est la pince qui dira de combien : 43 A au lieu de 32 A, et sept minutes au lieu de neuf ; au-delà de 40 A, le pack coupe sur la surintensité avant d’être vide. C’est l’outil, pas le pack.
- Les ampères-heures que le pack rend, sous une charge connue et constante, loin de la scie, à partir du pack coupé. Une ampoule 12 V de 50 W ne convient pas à 56 V ; une charge électronique de 150 W passe 2,5 A à cette tension et met deux heures, c’est le but. Un connecteur qui tient, un fusible dans le fil, jamais de pince crocodile aux bornes du pack : 56 V ne blesse pas au toucher, un court-circuit de pack fait fondre les cosses. Un pack en santé rend 4,5 Ah et plus à ce courant ; 80 %, 4 Ah, c’est le seuil où l’on dit qu’il est en fin de vie. S’il rend 2,5 Ah, le pack est en cause, ou une de ses cellules.
La note du professeur
La question veut faire tomber une confusion que l’étiquette entretient : l’ampère-heure est une quantité, comme les litres d’un réservoir, et un réservoir n’a pas de durée tant qu’on ne connaît pas le débit. La « durée annoncée » d’un pack n’existe pas ; ce qui existe, c’est une énergie, et le temps sort quand on la divise par la puissance de l’outil. Et cette énergie dépend de la tension à laquelle le fabricant compte, comme les mAh de la banque USB.
Le deuxième but est de montrer qu’un calcul ne tranche pas entre deux suspects, le pack et l’outil, parce que les deux donnent le même symptôme, un arrêt trop tôt ; et qu’un indice, le chargeur, ne tranche pas non plus quand il tient avec les deux. Seule une mesure qui isole l’un des deux tranche. Le courant dans la coupe isole l’outil ; la capacité rendue sous charge connue isole le pack, et elle dépend du courant de l’essai, ce qui est justement ce qu’on veut : voir le pack sans la scie. Un matin froid, sous 10 °C, la résistance interne monte et la protection coupe plus tôt, pack sain ou non ; on refait la mesure 3 au chaud avant de condamner.
Il reste une vraie panne possible, que la mesure 3 attrape : une cellule faible qui atteint le seuil bas la première et coupe tout le pack alors que les autres ont encore la moitié. C’est le diagnostic du RAS 6.2, et il demande d’autres mesures, cellule par cellule.
Et ensuite ?
- 1.2 Les grandeurs : les Wh de l’étiquette, les W de l’outil, le temps.
- Ce que la banque USB donne vraiment : les mêmes mAh qui trompent, mesurés en dix minutes.
- 6.2 Le pack : la cellule faible qui coupe tout, et comment la trouver sans démonter.