dimanche 2 octobre 2016

Recharger une batterie cellule de façon optimale



















Cet article sera le dernier relatif à l'électricité.

Il s'adresse aux nombreux campings caristes qui ont augmenté la capacité de leur parc batterie cellule, et donc pour lesquels la fonction de recharge n'est pas optimisée.
Il s'adresse aussi à ceux qui ont un ou des panneaux solaires et qui veulent faire durer leur batterie.

en effet, la fonction de charge standard est optimisée pour recharger la capacité de batterie cellule livrée en standard avec le camping car (environ 110Ah).
La batterie moteur est hors sujet, car elle est rechargée par l'alternateur (mais à fond à 100% en se branchant sur l'électricité - si votre centrale électrique est prévue pour).

L'énergie pour un camping car est une question cruciale quand on veut être autonome. Le problème ne se pose pas aux nombreuses personnes qui vont au camping chaque soir et qui se raccordent à l'électricité.
Personnellement, je vais en camping 1 soir sur 10 et je ne me raccorde plus à l'électricité depuis que j'ai 300W de panneaux solaires (en hiver je ne fais pas de camping car).

L'objet de cet article est de vous donner les clés pour déterminer l'intensité maximum du courant de charge d'une batterie cellule quelle que soit sa capacité, et de vous permettre de l'atteindre dans de bonnes conditions de sécurité, pour faire durer votre batterie.
Pourquoi ? parce qu'une batterie toujours chargée est une batterie qui dure et par ailleurs une recharge rapide facilite le camping sauvage.

Je rappelle que pour durer :
  • les batteries non lithium ne doivent pas être déchargées de plus de 50%, c'est à dire que si vous avez 200Ah de batterie, il ne faut pas utiliser plus de 100Ah ; ensuite il faut les recharger à 100% (la tension trop faible fournie par un alternateur ou une pile EFOY ne permettent pas une recharge à 100% ; les panneaux solaires ou le 220V le permettent)
  • les batteries lithium ne doivent pas être déchargées de plus de 80%, c'est à dire que si vous avez 200Ah de batterie, il ne faut pas en utiliser plus de 160Ah ; ensuite il faut les recharger, mais pas forcément à 100% (ce qui est un gros avantage).
    Donc la batterie lithium est idéale pour nous, dommage qu'elle soit si chère !



Quelle intensité de charge maximum peut supporter ma batterie cellule   ?



Pourquoi je parle d'intensité maximum ? parce que plus vite on charge une batterie, plus vite on est autonome.

L'intensité maximum de recharge dépend de :
  • la capacité (C) de la batterie exprimée en ampères heures (Ah). Cette capacité est écrite sur la batterie (exemple 120 Ah)
  • de la technologie de la batterie : plomb, AGM, GEL ou Lithium ; elle aussi est écrite sur la batterie
L'intensité maximum que je vais indiquer est celle IDEALE qui permet de faire durer la batterie ; c'est à dire qu'on peut la dépasser, mais dans ce cas la batterie dure moins longtemps car elle chauffe.
Ces valeurs ont été déterminées empiriquement par les constructeurs ; les voici :
  • batterie plomb C/5
  • batterie AGM   C/4
  • batterie GEL    C/4
  • batterie Lithium C/2
Exemples : une batterie AGM ou GEL de 200 Ah se recharge avec un courant maximum d'une intensité de 50 ampères (= 50A), alors qu'il peut être de 100A pour une batterie Lithium de même capacité (même si certains vendeurs annoncent plus !). 
Donc si on recharge avec un courant de 50A pendant 1 heure, on obtient 50Ah.

La question qui se pose maintenant est : comment produire l'intensité maximum ?




Comment produire l'intensité maximum ?



Il suffit d'alimenter la batterie avec un courant dont l'intensité maximum a été calculée précédemment. 
Élémentaire mon cher Watson ! voyons cela.
Vous avez fait votre calcul et vous connaissez le nombre d'Ampères à ne pas dépasser.
Dans mes exemple je continuerai sur du 200Ah, vous pourrez facilement faire les calculs si vous êtes au dessus ou en dessous).

Ensuite, il faut prendre en compte tous les paramètres techniques qui concourent à recharger la batterie si on ne veut pas la surcharger.

Quels sont ces éléments :
  • l'alternateur qui produit un courant maximum uniquement quand on roule et si le moteur est au dessus de 1500 tours/minutes (c'est à dire pas au ralenti)
  • des panneaux solaires qui l'été quand il fait beau, produisent un courant maximum en Ampères (A) de P/10 ampères (P = puissance en watt des panneaux solaires) ; ainsi 300W de panneaux donnent un maximum de 30A (pour une batterie 12V) ; courant dont l'intensité varie dans la journée selon la trajectoire du soleil.
  • une pile au méthanol ; elle donne au maximum 9A (EFOY 210)
  • un générateur au gaz ou au gas oil qui peut fournir selon les modèles jusqu'à 25 A ; ou tout autre générateur de courant

Maintenant c'est comme pour la cuisine : nous avons les ingrédients, voyons comment les mélanger pour avoir un plat appétissant !

Deux cas sont à examiner selon que l'on roule ou pas.
Si on a 200 Ah de batterie AGM ou GEL déchargée à 50% (donc à recharger de 100Ah), on peut la recharger idéalement avec un courant de pointe de 50A.


Quand on roule


L'intensité maximum reçue par la batterie = intensité fournie par l'alternateur + éventuellement intensité fournie par les panneaux solaires

1)L'ALTERNATEUR

Reprenons le cas de notre batterie AGM de 200 Ah à recharger de 100 Ah.
Si on roule 1H, la centrale électrique d'un camping car de série récent recharge la batterie de service de 20Ah et alimente le frigo de 15A (frigo à absorption) ; donc elle débite en tout 35A, alors qu'un alternateur moderne peut délivrer en continu entre 50 et 70A. 
Il faudrait donc rouler au minimum 5H pour recharger la batterie. 
En fait il faut plus de temps, car une batterie AGM ou gel a une courbe de charge qui envoie l'intensité maximum (étape BOOST) pendant en gros le 1/3 du temps de charge, après l'intensité du courant de charge diminue.
Cela ne s'applique pas aux batteries lithium qui ont un BOOST d'au moins 2/3 (donc beaucoup plus avantageux).

On en déduit donc que, quelqu'un qui fait du camping sauvage et qui roule 4h par jour (dans notre exemple), ne recharge pas sa batterie comme il faut.
Nous verrons plus bas comment tirer plus de courant de son alternateur.

Il y a frigo et frigo : nos campings cars sont (malheureusement car moins chers) équipés de frigos à absorption ; un 130 litres consomme 175W, donc en 12V nécessite (175/12) environ 15Ah.
Les frigos à compression qui sont nettement plus efficaces consomment 65W en 130 litres, donc en 12V nécessitent (65/12) environ 5Ah.

Il en résulte que quand on roule, un frigo à compression permet de récupérer 10Ah s'il remplace un frigo à absorption.


2)LES PANNEAUX SOLAIRES

Si on n'a pas modifié son installation pour l'alternateur, si celui ci produit 20A ; manquent 30A pour être à l'intensité de recharge maximum de notre exemple (50A). 

Comme vu précédemment, pour les panneaux solaires P/10 = A  ; donc P =10 fois A il faut donc 300W de panneaux solaires minimum (tiens tiens !).
J'ai dit 300W minimum car on peut mettre plus (voir le paragraphe plus bas  : comment obtenir plus des panneaux solaires).

Moralité l'été quand il a du soleil l'été et que je roule au moins 2H, et que les panneaux solaires sont reliés directement à la batterie cellule, je peux la recharger de 100Ah et à 100%. Avec cela je suis tranquille au moins 2 jours à l'arrêt non connecté au 220V.




Quand on ne roule plus


L'intensité maximum  reçue par la batterie = intensité fournie éventuellement par le 220V + intensité éventuellement fournie par les panneaux solaires + intensité éventuellement  fournie par un autre générateur.
Je rappelle qu'on raisonne sur des intensités maximum, donc on examine les cas les pires.

Si vous avez un frigo à compression de 130 litres, il faudra prévoir une consommation de 63 Ah par jour et le connecter idéalement à la batterie de service.


1)Si je suis branché sur le 230V

Les bornes modernes délivrent 16A maximum, mais il y en a encore de nombreuses à 10A, et même à  5A. 
Si je suis sur du 16A, 0,8A vont au frigo (eh oui ! on est en 230V, plus en 12V !) et souvent 2,5A vont pour recharger la batterie moteur ; restent 12,7A (16-2,5-0,8) pour la batterie de service que je vais donc recharger pour 100Ah en environ 8H (donc pendant notre sommeil 100/12,7).
Donc si je ne fais rien d'autre, je recharge ma batterie de 12,7 Ah par heure, à condition de ne pas utiliser la clim, ou tout autre consommateur de 230V ; mais aussi tout autre consommateur de courant 12V (télé...) qui déchargent la batterie pendant sa recharge.
Si je ne suis pas sur du 16A, ce n'est pas en 8H que va se faire la recharge mais en beaucoup plus (vous avez tous les éléments pour faire vous même le calcul selon le courant délivré par la borne électrique).

Pour recharger de 50Ah de jour, 300W de panneaux solaires ajoutent l'été 30Ah. manquent 10Ah.
Cela veut dire que si j'ai 300W de panneaux solaires, chaque heure ma batterie va se recharger de 30+12,7= 42,7Ah ; donc en un peu plus de 2H j'aurai rechargé ma batterie.


On pourrait faire le même raisonnement avec une pile EFOY qui ajouterait 9Ah, ou un générateur au gaz qui ajouterait 25Ah.


2)Si je ne suis pas branché sur du 230V

Pour recharger c'est un mélange panneau solaire, autre générateur pile EFOY ou générateur à gaz.

En reprenant l'exemple de ma batterie AGM de 200 Ah, il faut toujours la charger à 50A et les panneaux solaires en donnent 30 ; manquent donc 20A.

On peut ne rien faire (ce que je fais).

On peut mettre en route la pile au méthanol, on aura un maximum de 30A+9A =39A, donc on rechargera la batterie de 39Ah par heure.
On peut à la place mettre en route un générateur au gaz ou a gas oil. Imaginons que nous en ayons un qui produise 25A. Nous aurons alors un maximum de 30A+25A=55A ; on dépasse légèrement nos 50A, mais c'est admissible d'autant que la production des panneaux solaires est variable avec le temps et l'heure de la journée.





Comment obtenir plus de l'alternateur ?

Les caractéristiques de l'alternateur de notre camping car sont écrites dessus ; vous pouvez aussi téléphoner à votre accessoiriste.
Pour les campings cars récents, 
la production se situe entre 120 et 170A .
On peut sans l'endommager en tirer A/3 (pas plus), soit pour un alternateur de 170A au plus 56A (170/3), et pour 120A au plus 40A.

Pour cela il faut faire modifier son installation par un accessoiriste qui choisira la solution en fonction de la technologie de la batterie. 

Cette solution consiste à ne plus alimenter la centrale électrique directement par l'alternateur ; elle ne sert plus alors qu'à gérer les circuits consommateurs de courant. La solution alimente directement la batterie cellule.

Pour du GEL ou de l'AGM on peut par exemple mettre un boitier Redarc de 40A, ou un boitier NDS power service, ou un Perfectcharge DC40 de WAECO (pas pour le lithium).
Pour du lithium sur mesure, j'aime bien la solution VICTRON Energy 
 BMS 12/200 car on fixe l'intensité du courant maximum souhaité par un fusible de la valeur du courant max. Par ailleurs un calculateur contrôle tous les producteurs de courant et commande la coupure de courant quand c'est nécessaire (dont celle du régulateur MPPT). 
Pour aller plus loin, voir mon article : faut-il acheter des batteries lithium ?





Comment obtenir plus des panneaux solaires


On choisit un régulateur solaire pour son
 nombre d'ampères (A) de charge maximum ; ce nombre est écrit sur le régulateur.
Il permet de calculer la puissance des panneaux nécessaires, en fonction du voltage de la batterie.
Pour aller plus loin, voir mon article : une installation solaire optimale.

La formule de calcul approchée pour la puissance solaire nécessaire est  P=10A , P étant la puissance des panneaux ; pour 
un régulateur MPPT de 30A, on posera 300W de panneaux solaires.
Cette valeur de 30A est la valeur maximum transmise à la batterie.

Si je veux poser plus de panneaux solaires pour avoir plus de courant hors saison, que faire ?

Alors quelles solutions pour ne pas griller le régulateur ?
J'en voit deux :
  • travailler en 24V pour un ampérage de régulateur calculé pour alimenter une batterie de 12V, on peu installer 2P de puissance si on a des panneaux 24V. En reprenant notre exemple de régulateur de 30A, il pourra supporter 600W de panneaux 24V ou 300W de panneaux 12V.Pour avoir 600W de panneaux 24V : on branche en parallèle 2 panneaux 24V de 300W ; à défaut de panneaux 24V, on peut fabriquer un panneau 24V de 300W en branchant en série 2 panneaux 12V de 150W chacun.
  • Choisir un régulateur plus costaud et limiter le courant max de sortie du régulateuron peut mettre une surface de panneaux solaires, et installer un régulateur qui correspond au courant max produit par ces panneaux ; ensuite pour bien charger la batterie, on peut demander au régulateur de limiter le courant max qui va à la batterie (possible avec certains régulateurs seulement, dont les Victron).Exemple : j'ai 600W de panneau solaire travaillant en 12V et un régulateur de 60A, je peux paramétrer le régulateur pour limiter le courant max à 30A ; c'est donc la solution à utiliser pour des panneaux montés en parallèle.

    Cette solution est intéressante si on a une batterie autour de 100 Ah pour laquelle on met 80W de panneau solaire. Si a la place on met 160W de panneau solaire avec un régulateur MPPT de 15A que l'on paramètre pour délivrer 7A en pointe, on aura un courant de 7A toutes les saisons sauf l'hiver (par temps ensoleillé bien sûr)


IMPORTANT : ne pas perdre de vue que le courant sorti du régulateur s'ajoute aux 20A fournis par l'alternateur (ou aux 16A du 230V). C'est pourquoi des lecteurs on carrément posé un interrupteur entre le régulateur et la batterie : ainsi, ils ne produisent du courant d'origine solaire uniquement à l'arrêt.

Avec ce que je viens d'écrire, vous savez donc calculer en fonction de l'intensité maximale nécessaire à la batterie de service (en complément de ce que fournit l'alternateur) : la surface des panneaux solaires et l'ampérage du régulateur.





Pour conclure

Quand on peut, il faut toujours donner un courant maximum de recharge à sa batterie pour la faire durer.
Maintenant vous savez comment faire quelle que soit la capacité de votre batterie, mais ne passez pas par la centrale électrique (ou EBL) car dans tous les cas vous auriez un maximum de 20A.
Les panneaux solaires ou les autres générateurs de courant doivent être branchés directement sur la batterie de service pour ajouter leurs intensités (vous avez maintenant les clés pour le calcul).

Souvenez-vous qu'après l'étape de charge à intensité maximum (BOOST), la batterie n'est rechargée qu'à 80%. Pour la charger à 100%, il faut ensuite un certain temps et surtout du courant produit soit par des panneaux solaires, soit par du 220V, soit par un booster (élévateur de tension placé entre l'alternateur et la batterie de service).
Cette remarque ne concerne pas les batteries lithium dont une charge de 80% suffit pour durer (le nombre de cycles charge/décharge maximum est indépendant du pourcentage de recharge de la batterie, à l'inverse des batteries AGM ou gel qui idéalement doivent être rechargées à 100%).

Attention, pour une batterie lithium, branchez en amont de la batterie un BMS simple du type VE bus BMS et BMS 12/200 de chez Victron Energy pour éviter tout problème (solution analogue chez Mastervolt). Vous pouvez aussi prendre une pile EZA qui règle tous ces problèmes.


Voir aussi mes autres articles :


Modification du 23/102016
A partir de la norme Euro6, les alternateurs donnent de l'électricité qu'en cas de besoin (donc plus en continu) ; c'est fâcheux pour les campings caristes !
Heureusement, des dispositifs électroniques commencent à être commercialisés pour pallier ce problème ; c'est le cas notamment de WAECO (groupe Dometic) qui commercialise un booster/chargeur (tension de sortie 14,2V) qui s'installe entre l'alternateur et la batterie de service. Une solution intéressante d'autant qu'il existe des modèles 20A et 40A (Perfectcharge DC40).




5 commentaires:

  1. Thierry,
    Voici le produit idéal, mais bonjour le prix :

    https://www.redarc.com.au/le-manager30-batterie-management-system

    Yves

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    1. sa c'est le top ! mais le prix aie aie aie. je partirais sur le meme systeme de la marque NDS

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  2. Ce commentaire a été supprimé par un administrateur du blog.

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  3. Depuis le 10 Février 2017, toutes les nouvelles questions se posent sur le FORUM de façon à garder un historique complet.
    Pour y accéder, cliquez sur l'onglet VOS QUESTIONS
    Merci pour votre compréhension

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  4. Bonjour Thierry, merci pour toutes ces informations ! j'ai acheté une BATTERIE LITHIUM 12V90AH et je voudrais la recharger à partir d'un coupleur/séparateur, mais j'en entends tellement du mal (comme quoi ça abîmé les batteries...). Aussi je ne trouve pas d'installation faites avec des batteries lithium, alors je m'interroge sur la compatibilité des C/S avec les batteries lithium... pouvez-vous me dire, pour vous quelle serait la meilleure option pour mon installation ?
    La distance qui sépare la batterie moteur de la batterie cellule est d'environ 4m.
    Un panneau solaire de 150W 12V alimentera aussi la batterie.
    J'ai un frigo à compression 65L 12V.
    Et le reste ne sera que pour charger des appareils électriques (Ordinateur, Téléphone...)
    Merci d'avance Thierry, j'espère que vous pourrez m'éclairer...

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