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Comment booster vos moteurs en un clic


 Principe de base : fonctionnement d’un moteur électrique

Un moteur change de phase très souvent afin de garder ses pôles en rotation. Ces derniers tournent très vite afin d’attirer derrière eux les aimants naturels collés dans la cage tournante. C’est bel et bien l’ESC qui génère toutes ces phases et pour cela il faut de la puissance de calcul. Le timing, c’est un décalage volontaire lié au changement de phase et à la position du champs magnétique. Il s’exprime en degrés.

Les MCU et la limitation des RPM ( tours par minute )

Exemple avec un ancien ESC: Un MCU F396 tourne à 50MHz alors qu’un F330 tourne à 25MHz. Une des limitations des F330 MCU est que lorsque votre moteur dépasse une certaine vitesse de rotation, il peut tousser ou se désynchroniser. La limite des RPM du F330 est aux alentours de 200K alors que celle du F396 est de 360K. Les RPM, c’est le produit de la tension, des phases magnétiques ( nombre de pôles divisés par 2 ), du kv et du rendement. Un 2000 kv en 6S par exemple peut nécessiter 240 k. Un F330 ne suivra donc pas. Plus les RPM sont élevés, plus il faut de la puissance de calcul car le MCU doit calculer très vite et le faire avant le changement de phase, lui même très rapide.

Heureusement, de nos jours les MCU sont bien plus puissants que les F396 ( BB2 : BusyBee2 ). Ils gèrent de 300 k en 24 MHz à 500k en 48 MHz.

CONCLUSION : Si vous volez en hauts kv et en 6S, vous avez intérêt à choisir des ESC capables de gérer les RPM très élevés que vous allez obtenir. Et ce n’est pas la carte de vol qui gère les changements de phase mais les ESC. Il faut donc un taux de rafraîchissement le plus élevé possible.

Le rôle du timing : compenser la latence due à l’induction

Chaque électro-aimant ( bobinage moteur ) possède une induction spécifique. Lorsque vous alimentez un bobinage, il y a  donc un délai variable avant sa magnétisation maximum et après que l’alimentation soit coupée, un autre délai existe pour sa démagnétisation. Ce délai est lié à l’induction du bobinage et à la nature du courant utilisé ( ampères ). Il existe d’autres facteurs mais le plus important ici est la taille du bobinage, le nombre de tours et sa nature métallique.
Le but du jeu c’est de magnétiser / démagnétiser le bobinage le plus rapidement, le plus efficacement et le plus souvent possible. Chaque moteur réagira différemment mais l’ESC piloté avec BL Heli possède des outils pour optimiser le moteur.
Régler le timing d’un moteur, c’est s’adapter à cette latence afin de faire coïncider ( ou pas ) l’apparition du champs magnétique avec la rotation de la cloche et par conséquent le passage des aimants.

On comprend bien que si l’aimant passe devant le champs magnétique alors que ce dernier n’est pas à son intensité maximum, on agit sur le couple d’une façon ou d’une autre. Or, chaque moteur et son bobinage ont des inductions propres, c’est pourquoi il faut trouver le bon timing afin de tirer :

  • soit le meilleur rendement
  • soit le meilleur couple moteur
  • soit les RPM Max

Et le timing, si j’ai bien compris, peut compenser le délai de magnétisation afin que le changement de phase se fasse au meilleur moment selon l’effet désiré.

CONCLUSION : Tester un timing différent, ça ne coute qu’un clic et peut potentiellement booster vos moteurs. Cela jouera sur la consommation, c’est certain. Mais on s’en fout. A noter que certains ESC et firmwares règlent le timing automatiquement. Ce n’est pas le cas de BL Heli ( S ).

Le timing peut augmenter soit le couple ( LOW ), soit les RPM ( HIGH )

La qualité des composants : Mosfets et Gate Drivers

On ne va pas s’attarder sur les avantages et les inconvénients de ces composants ( surtout que j’y connais pas grand chose^^ ). D’après ce que j’ai compris, les uns facilitent la rapidité de changement de phase mais les autres apportent davantage de courant aux moteurs car ils perdent moins d’énergie. Et les pertes d’énergie peuvent causer une latence importante et jouer sur la fréquence des changements de phases.

CONCLUSION : Meilleurs ils sont, mieux c’est ! Comme ça je me mouille pas trop…

Un timing élevé pour éviter les désynchronisations ?

La perte de synchro est souvent causé par un changement de phase trop tardif. Avancer un peu le timing permet de gagner une marge de sécurité mais l’avancer trop entraînera une perte de rendement ou pire : une surchauffe des moteurs ( ce qui revient au même ). Nous avions déjà abordé ce sujet ici : http://www.fpv-passion.fr/deadrolls-leurs-causes-solutions/

CONCLUSION : si vous expérimentez des désynchros, tentez le timing supérieur ou inférieur.

1 : Baisser le timing

  • Plus de couple
  • Plus de stabilité , évite les désynchros
  • Moins de rendement
  • Plus de chaleur

2 :Monter le timing

  • Plus de RPM
  • Moins de couple
  • Moins de stabilité, risque de désynchros

3 : Choisir le bon firmware : Kiss ou BL H 32 ?

BL Heli 32 apporte beaucoup : 

  1. Une meilleure résolution
  2. des moteurs plus silencieux
  3. Des RPM plus élevés
  4. Il gère les MCU plus puissants

Résumé : comment augmenter le couple sans changer la tension ni la lipo :

  • Il faut des aimants puissants car cela facilite la détection du champs magnétique
  • Un bobinage avec la résistance la plus faible possible
  • Des mosfets et gate driver efficaces gérés par un MCU puissant ( BB2 etc…)
  • Un firmware à jour capable d’exploiter vos ESC et un protocole rapide. Perso, je reste en multishot et 8k/8k avec mes F3 et F4.
  • Ne pas utiliser des hélices avec un pas ridicule. Des 5055 tripales sur des 2306 2300 kv = grosse perte de puissance. J’ai essayé. Les 5050 marchent bien mais c’est la limite, selon le poids de votre machine, la tension etc…
  • Jouer sur les réglages des ESC, timing, demag…

NE PAS NEGLIGER la capacité de la lipo si vous voulez des accélérations longues et régulières. Les 1300 mAh 75 C avec des 2306 2300 kv vont vite s’essouffler alors qu’une 1800 mAh assurera plus d’ampères et une tension plus constante.

Voila, vous voyez qu’on optimiser les moteurs sans rien faire d’autre que cliquer, bien choisir son matériel et son firmware.

Questions réponses

Quelle position de départ faut il choisir ? Medium ?

In general yes medium. The larger the stator size generally the lower the timing as well. Also stronger magnets can typically use lower timing.

En général medium est la position neutre de départ. Mais les stator les plus gros marchent bien avec un timing moins élevé ( low ). Idem avec les aimants très puissants.

nous explique Quad Mac Fly de Mini Quad Bench.

Le poids des écrous joue t’il sur le couple ?

NON. Les écrous de 2 grammes ou de 0.6 grammes sont placés en plein centre et ne génèrent pas de réelle différence au niveau inertiel. En revanche, cela influence le poids global de la machine.

La fonction auto timing des ESC Kiss et BL Heli 32 fait elle une différence ?

Rien de notable. Kiss a crée un programme spécial pour que Mini Quad Bench puisse activer ou désactiver cette fonction. après de nombreux test, pas de vraie différence. Quant à la fonction de BL Heli 32, elle ne sert pas à améliorer le couple mais au contraire à optimiser le rendement.

Les moteurs à haut kv marchent mieux avec un timing High ?

C’est plus compliqué que ça et cela a changé avec l’arrivée des nouveaux aimants. En revanche le Timing Medium High ETAIT assez souvent efficace en hauts kv. Aujourd’hui, les aimants sont plus puissants et l’ESC détecte plus aisément le champs magnétique. Le timing a donc moins d’influence.

Les ESC avec la meilleure poussée sont ils meilleurs ?

Non. Ça n’est pas significatif. Quant aux bancs de test Hobbyking, ils sont tout à fait imprécis. Il en existe de meilleurs mais ils coûtent chers.

Bon ça !

Moins bon…

Conclusion : le timing compte davantage sur certains moteurs

Les ESC actuels ont des IMU si balèzes, les aimants sont si puissants et les firmwares sont tellement mis à jour que la position Medium est probablement la plus courante sur les setups d’aujourd’hui. Il y a un certain temps, j’aurais donné une conclusion différente. Mais attention, tous les moteurs n’ont pas d’aimants si puissants que les N52 et surtout il y a beaucoup d’autres variables. Un petit test ne coûte pas grand chose : un clic de souris. Et les surprises restent possibles, surtout sur les moteurs peu récents. Idem avec les aimants puissants qui s’accommodent bien de la position Medium Low.


14 comments on “Comment booster vos moteurs en un clic

  1. Boutemy

    Article interressant et bien détaillé cepandant quel est l’interet d’augmenter la vitesse ou le couple si c’est pour s’éloigner du point nominal de fonctionnement ? On va donc perdre de la puissance utile. Pour moi une bonne optimisation serait plutot d’adapter les hélices à la vitesse et au couple nominal des moteurs.

    • Je comprends votre point de vue mais ce réglage existe et c’est qu’il a ses raisons d’être. Je connais des gens qui modifient le timing mais ce sont effectivement des pilotes de racing. Pour un UAV, le point nominal semble plus approprié, effectivement.

  2. Article visible chez moi, pas de souci.

    Sinon, ça me rappelle un débat qui avait eu lieu entre de grosses pointures sur les forum américains il y a quelques temps : avec les ESC Kiss, apparemment les moteurs envoyaient en moyenne 80g de poussée en moins, soit 320g au total par quad. C’est tout de même loin d’être négligeable. Pour le reste, il faut bien avouer que le matos kiss, c’est l’assurance d’avoir un comportement parfaitement fluide.

  3. Baumgartner

    Salut dis j ai des f40 pro II 2600kv je trouve en blheli32 et quand je veux décoller les moteurs se block. Tu mettrai le timing à combien ?

  4. Laloke

    Pareil pour moi. Les images sont trop grande et ne ce redimensionne pas. J’ai tué l’appli et mis quelque coup tant qu’elle était morte. Rien à faire l’article n’est pas lisible.

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