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Méca, configuration des accus et mythe de l’autonomie

  • Par , le 16/04/2018 à 12h10
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L’avantage des box méca doubles accus en parallèle, c’est qu’on double la capacité, donc l’autonomie, par rapport aux box en série. Vous avez forcément lu et entendu cette phrase des dizaines de fois. Pourtant elle est fausse : l’autonomie ne dépend pas de la configuration des accus, elle est la même en série qu’en parallèle. Démonstration.

Le mythe de l’autonomie doublée

Certains mythes ont la vie dure. Celui de penser que la configuration des accus ou la valeur de la résistance influence l’autonomie dans les mods électroniques en est un que nous avons déjà traité.

Un autre peut être encore plus ancré consiste à penser que la configuration série ou parallèle des accus dans une box méca influence l’autonomie. En clair, on double l’autonomie avec une double accus en parallèle, pas avec une configuration en série. Ce raisonnement s’inspire de la loi d’ Ohm, qui vous est forcément familière si vous utilisez un méca.

Avec les doubles accus, la règle est simple :

  • En parallèle, on additionne les CDM et les capacités, pas les tensions
  • En série, on additionne les tensions, pas les CDM ni les capacités

Prenons l’exemple de deux accus de 3000 mAh et 20 A chargés à 4,2 V. Si on les monte en parallèle, on obtient une batterie de 4,2 V, 6000 mAh et 40 A. Si on les monte en série, la batterie résultante fait 8,4 V, 3000 mAh et 20 A.

D’où l’idée répandue qu’on ne gagne pas en autonomie avec les configurations en série, puisque la capacité reste identique à celle d’un seul accu, tandis qu’on double la capacité en parallèle. On a forcément plus d’autonomie avec 6000 mAh qu’avec 3000, c’est évident puisque la capacité est précisément une mesure de l’autonomie (cf notre article sur les caractéristiques essentielles des accus). C’est vrai en soi, mais la conclusion qu’on en tire est fausse. Reprenons.

Les calculs selon la configuration des accus

Un exemple en parallèle

Prenons l’exemple d’un montage de 0,3 Ω sur un mod double accus de 3000 mAh chacun, en parallèle et qui délivre 4 V en charge. La loi d’Ohm nous indique que l’intensité est de I = U / R, donc 4 / 0,3 = 13,33 A et que la puissance à laquelle on vape est de P = U x I soit 4 x 13,33 = 53,33 W. On est bien en dessous du CDM des accus (20A) et la capacité de 6000 mAh nous permet de tenir 6 / 13,33 = 0,45 heures, soit 27,06 minutes si on presse le bouton en continu (1).

et le même exemple en série

Reprenons le même montage et les mêmes accus mais cette fois dans une box en série, qui va donc délivrer 8 V. L’intensité est de 8 / 0,3 = 26,66 A, ce qui est cette fois au-delà du CDM de notre batterie. Mais surtout la puissance est de 8 x 26,66 = 213,33 W, notre pauvre résistance va prendre cher ! Ce qu’il est important de remarquer, c’est que la puissance de vape a bien plus que doublé avec le doublement de la tension, elle a été multipliée par 4 (vous pouvez vérifier, 4 x 53,33 = 213,33).

Pour avoir la même intensité de 13,33 A en série qu’on avait en parallèle, il faudrait une résistance de 0,6 Ω, ce qui donnerait une puissance de 106,64 W. On double alors la résistance et la puissance pour conserver l’intensité.

A résistance égale, doubler la tension grâce à une configuration en série ne double pas la puissance, cela la multiplie par 4. C’est dans la logique de la loi d’Ohm, si on regarde la formule donnant la puissance en fonction de la tension et de la résistance : P = U² / R. Deux accus, deux fois la tension, et comme 2² = 4, la puissance quadruple.

En utilisant la formule R = U² / P, pour conserver les 53,33 W de puissance de vape qu’on avait avec la box en parallèle, il faut installer sur notre box en série un montage de 8² / 53,33 = 64 / 53,33 = 1,2 Ω. Une valeur de résistance exactement 4 fois plus élevée que sur la box en parallèle, ce qui n’a rien d’un hasard. Doubler la tension a multiplié par 4 la puissance, il faut donc multiplier la résistance par 4 également pour retrouver notre puissance de référence. Comparer une vape à 53 W à une autre à 106 ou 213 W n’a aucun sens ni pour l’autonomie, ni à la vape, ni dans l’absolu.

Et avec cette résistance de 1,2 Ω, qui correspond à notre vape à 53,33 W de référence, on tirera 8 / 1,2 = 6,66 A sur les accus. Soit exactement la moitié par rapport à la box en parallèle. Notre capacité de 3000 mAh en série nous offrira donc 3 / 6,66 = 0,45 heures, soit 27,06 minutes en pressant le bouton en continu (1), exactement comme avec la box parallèle.

On retombe exactement sur les mêmes valeurs qu’en parallèle, à puissance de vape égale. Certes on ne cumule pas les capacités en série, mais on divise l’intensité par deux, ce qui aboutit à la même autonomie, toujours à puissance égale bien entendu. 

Eh oui, l’autonomie ne change pas

La meilleure autonomie avec les box en parallèle par rapport aux box en série est donc un mythe si on tient compte de la puissance de vape, qui est la référence qui nous intéresse concrètement. Avec une box électronique, on règle la puissance et en route, c’est justement un des principaux intérêts de l’électronique. En méca l’intensité est fondamentale pour la sécurité avec les accus, mais à la vape, tant qu’on reste sous le CDM, on s’en moque autant qu’en électronique, c’est bien la puissance qui définit une vape.

Le mythe de l’autonomie doublée en parallèle par rapport à une configuration série vient de l’application trop rapide de la loi d’ohm, sans tenir compte de la puissance, donc sans tenir compte de la vape elle-même. 

A puissance de vape égale, une box méca en série offre la même autonomie qu’une configuration en parallèle.La loi d'Ohm

 

Il va de soi qu’il faut adapter le montage en conséquence. Par exemple, une résistance de 6 tours sur un axe de 3 mm en inox 24 ga fera nos 0,3 Ω et sera agréable sur notre box en parallèle. On retrouverait la même puissance de vape et même réactivité sur notre box en série avec une résistance de 1,2 Ω en 13 tours de 3 mm en inox 27 ga . Le rendu des saveurs sera différent, puisque les montages le sont, mais ce sera la seule différence perceptible entre les deux.

Le principal intérêt des box en série est pour les grosses puissances, justement parce qu’elles demandent des valeurs de résistance plus élevées. Pour avoir les 213,33 W de notre montage en 0,3 Ω en série, il faut un montage en 0,08 Ω en parallèle, ce qui laisse moins de marge de manœuvre. Sans compter qu’une variation de 0,01 Ω se ressentira immédiatement sur 0,08 Ω, et très peu sur 0,3 Ω. Les box en série présentent de réels avantages pratiques pour les puissances élevées, entre autres différences avec les configurations parallèles. Il faut par contre redoubler de précautions, en cas de résistance trop basse par rapport au CDM des accus la réaction sera également bien plus rapidement explosive qu’en parallèle.

La vape sur mod méca est toujours une affaire de compromis pour trouver le bon montage. La configuration série ou parallèle des doubles accus change nettement le style de résistance qu’on va installer, donc le rendu, mais à puissance de vape égale, la configuration série ou parallèle des accus ne change rien à l’autonomie. Contrairement à ce qu’affirme un mythe tenace.

Un détail pour finir

C’est un détail, mais on lit également souvent qu’une box méca double accus double l’autonomie par rapport à une simple accu. J’ai moi-même fait ce racourci dans cet article, pour ne pas perturber le raisonnement. Mais en réalité, on fait plus que doubler l’autonomie !

Avec une box simple accu, batterie à 4 V et notre résistance de 0,3 Ω, on vape à 53,33 W et on tire 13,33 A sur l’unique acccu. Avec une box en parallèle, l’intensité tirée sur chaque accu n’est plus que de 6,66 A, comme celle tirée sur les accus en série avec la résistance de 1,2 Ω pour conserver la même puissance.

Intensité divisée par deux pour chaque accu, donc autonomie doublée. A ce détail près que les accus fonctionnent bien plus efficacement à 6,66 A qu’à 13,33 A. Le volt sag en particulier, dont on a parlé dans l’article sur les caractéristiques techniques des accus, est plus faible. Les accus fonctionnent à une tension plus élevée au cours de la décharge, ils mettront donc plus de temps à atteindre la tension de coupure, ce qui rallonge d’autant l’autonomie.

Les configurations double accus font donc un peu plus que doubler l’autonomie, et sollicitent moins les accus ce qui rallonge leur durée de vie. Une autre bonne raison de passer au double accus plutôt que de tirer comme un bourrin sur un pauvre accu isolé.

A retenir

  • L’autonomie à puissance égale est la même que les accus soient en série ou en parallèle.
  • Pour avoir la même puissance, il faut multiplier la valeur de la résistance par 4 sur une box en série par rapport à une box en parallèle.

(1) En supposant que toute la décharge se fait à intensité constante, ce qui est bien sûr un raccourci pour simplifier les calculs. Cela ne modifie pas le raisonnement ni la conclusion dans le cadre de la comparaison entre les configurations d’accus.

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