Des piles AA rechargeables USB-C, vraiment ?

Des piles AA rechargeables USB-C, vraiment ?

En faisant nos achats auprès d'un de nos fournisseurs habituels, on est tombé sur un gadget intrigant: des piles au format AA,avec un port de charge USB-C intégré et qui annoncent une capacité de 1600mAh pour une tension de 1.5V. On n'a pas pu résister à la tentation d'en acheter un pack, juste pour vérifier si une pile AA avec un chargeur intégré, ça marche vraiment.


On a choisi des accus vendus en Suisse par une firme allemande mais leur véritable pays d'origine n'est mentionné nul part. Après quelques recherches, on a réalisé que c'est un produit générique fabriqué en Asie et vendu sous une multitude de marques.

Des accus rechargeables avec un chargeur intégré
Des accus rechargeables avec un chargeur intégré


Ces piles ressemblent à des accus AA ordinaires si ce n'est la prise USB-C du côté du pôle positif. Elles sont basées sur une chimie lithium-ion, ce qui signifie que la tension de la cellule qui se trouve à l'intérieur a une tension aux alentours de 3.2V. Par conséquent, en plus d'un chargeur, la pile contient aussi un régulateur pour abaisser cette tension à 1.5V.

Comparaisons

Histoire de voir comment ces accus se comportent, on s'est fabriqué un petit banc de test composé de deux Yocto-Watt reliés chacun à un porte-pile AA et une grosse résistance de puissance. Les deux Yocto-Watt sont pilotés par un YoctoHub-Ethernet alimenté par un câble Ethernet PoE. Cette configuration permet à l'expérience de vivre sa vie tranquillement dans son coin.

Notre banc de test
Notre banc de test


Comparaison avec une pile alcaline

On a testé en parallèle un des accus USB-C, qu'on appellera Accu A, tout juste sorti du chargeur, avec une pile alcaline Duracell PLUS MN1500. On les a déchargés dans deux résistances de 10Ω pendant qu'on affichait les valeurs mesurées par les deux Yocto-Watt dans Yocto-Visualization.

Accu USB-C vs pile alcaline
Accu USB-C vs pile alcaline


On constate que l'accu fournit une tension stable de 1.45V tout en fournissant environ 145mA. Cette tension chute brutalement au bout de 8 heures pour se stabiliser à ~1.1V pendant une demi-heure avant que l'accu ne s’éteigne, pour se rallumer très brièvement 2 heures plus tard.

Cette chute de tension à 1.1V est probablement délibérée: elle permet aux appareils qui détectent la baisse de tension de leur alimentation de se rendre compte que les piles sont presque vides. Par contre, le bref rallumage n'est probablement pas voulu, de plus si on attend suffisamment longtemps, on se rend compte que ces ré-allumages parasites peuvent se produire plusieurs fois. Ce comportement pourrait éventuellement causer des problèmes aux appareils numériques dont l’alimentation n'est pas gérée par un superviseur.

L'accu USB-C se rallume plusieurs fois
L'accu USB-C se rallume plusieurs fois


Il est à noter qu'en fournissant environ 145mA pendant 8 heures et demie, l'accu USB-C n'a fourni que 1230 mAH alors qu'il en promettait 1600.

De son côté, la pile alcaline, qui par nature n'est pas régulée, a vu sa tension baisser régulièrement pendant 17 heures avant de passer le seuil de 1.1V où l'accu s'est éteint.

Comparaison avec un Accu NiMH

On a refait la même expérience avec un deuxième accu du pack fraîchement chargé, qu'on nommera accu B, en comparant avec un accu Eneloop (Panasonic) BK-3MCCE de 1900mAh tout aussi fraîchement chargé. On a choisi un accu NiMh de 1900mAh parce que c'est la capacité la plus proche de 1600mAh qu'on ait trouvé, mais on peut facilement trouver des capacité plus élevées.

Comparaison de l'accu B avec un accu NiMH
Comparaison de l'accu B avec un accu NiMH


Première surprise, contrairement à l'accu A, cet accu B a fonctionné pendant seulement 7H45 et n'a fourni que 1100mAh. Quand à l'accu Eneloop, il est resté au dessus de 1.1V pendant 15H. Durant cette période, il a fourni 1800mAh. On remarque que Eneloop a aussi un peu menti sur la capacité réelle de ses accus, mais pas autant que le fabriquant des accus USB-C.

Compte tenu du fait qu'une décharge de 150mA est probablement un peu élevée pour les applications auxquelles les piles AA sont destinées, on a par acquis de conscience refait l'expérience en déchargeant l'accu B avec une résistance de 100Ω soit une décharge de 15 mA.

Seulement 1170mAh  pour une décharge de 15mA (accu B)
Seulement 1170mAh pour une décharge de 15mA (accu B)


Cette fois encore, bien qu'un peu meilleure, la capacité mesurée de 1170mAh est nettement inférieure aux 1600mAh annoncés.

Courant maximum

On a rapidement testé le courant maximum que l'on peut tirer en utilisant une charge électronique.

Test de courant max avec une charge électronique.
Test de courant max avec une charge électronique.


  • On peut tirer environ 3.2A sur la pile Duracell avant que sa tension ne tombe en dessous de 1.1V
  • On peut tirer environ 6.5A sur la l'accu Eneloop avant que sa tension ne tombe en dessous de 1.1V
  • L'accu USB-C arrive à maintenir environ 1.45V tant que le courant reste en dessous de 1.7A, passé cette limite la tension chute assez rapidement et l'accu se met en protection au dessus de 2.4A, à ce moment la tension n'est plus que 1.15V

Notez que ces tests ont été faits avec une pile neuve et des accus fraichement chargés et que ces valeurs limites ne peuvent être soutenues que pendant quelques secondes.

Auto-décharge

Étant basé sur une cellule lithium-ion, l'accu USB-C devrait avoir une auto-décharge négligeable comparée à celle d'un accu NiMH, pour autant que l'électronique à l'intérieur de la pile ait une consommation tout aussi négligeable lorsque l'accu n'est pas utilisé. On a n'a pas eu le temps de faire des tests sur du très long terme, alors on a retesté l'accu A 100 heures après l'avoir chargé.

Auto-décharge
Auto-décharge


Sur une durée aussi courte, le résultat est peu concluant dans la mesure ou l'accu A a mis 8h45 pour se décharger au lieu de 8h30. On peut juste en déduire que la consommation a vide de l'électronique de l'accu n'est pas rédhibitoire.

Est-ce que ce genre d'accus présente un réel avantage?

On a un peu cherché le genre d'avantage que pourrait apporter une pile rechargeable AA 1.5V avec chargeur intégré par rapport à des piles rechargeables standards.

Pas besoin de chargeur

C'est l'avantage le plus évident: on n'a plus besoin de chargeur dédié, mais est-ce que la baisse de capacité justifie le gain d'encombrement alors qu'on peut facilement trouver des chargeurs USB minuscules à peine plus grands que les packs de 2 ou 4 piles AA NiMH 2500mAh qu'ils peuvent recharger? c'est à vous d'en décider en fonction de votre utilisation.

Tension de 1.45V

Ces accus USB-C fournissent une tension constante de 1.45V ce qui est très proche de la tension d'une pile non-rechargeable neuve. On peut donc les utiliser dans des appareils qui ne fonctionnent pas avec des accu NiMH qui eux, ont une tension moyenne de 1.2V.

Recharger les piles sans les sortir

On pourrait se dire que cette configuration permettrait de recharger ces piles sans être obligé de les sortir de l'appareil qui les utilise. Il s'avère que ce n'est pas une bonne idée du tout. D'une part, on a remarqué que le simple fait de brancher le câble de charge fourni met en commun tous les pôles négatifs des accus. Si votre appareil contient plusieurs de ces piles connectées en série, vous allez créer des courts-circuits. D'autre part, on a constaté qu'une tension de 5V apparaît aux bornes de la pile lorsqu'elle est en charge. Donc même si votre appareil ne contient qu'une seule pile, il risque de ne pas trop apprécier l'opération.

5 volts ? sérieusement ?
5 volts ? sérieusement ?


Conclusion

Avoir réussi à faire rentrer un chargeur et un régulateur dans un accu au format AA avec une tension de 1.5V, tout en conservant une capacité raisonnablement utilisable est un exploit remarquable. Cependant, même si ces piles peuvent être directement rechargées depuis n'importe quelle source USB, alimentation secteur, ordinateur, power-bank etc., on n'est pas très convaincu de l'utilité réelle de cette architecture avec chargeur intégré, à moins que

  • Vous n'ayez un appareil qui refuse de fonctionner avec des accus NiMH
  • Vous ne projetiez un voyage où il est vraiment critique d'optimiser le poids et/ou l'encombrement du matériel embarqué
  • Vous n'ayez la fâcheuse habitude d'égarer vos petites affaires, y compris votre chargeur de piles

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