GUIDE TECHNIQUE N°2 : La batterie, le coeur du système

Nov 2, 2021 | Guides Techniques | 0 commentaires

Parce que les sources de charge ne sont pas disponibles à tout moment, une batterie (ou un parc de batteries) est vitale dans toute installation électrique à bord d’un véhicule habitable. Le rôle de cette batterie est d’accumuler l’énergie fournie par les sources de charge, la stocker, puis la distribuer aux consommateurs au fur et à mesure de nos besoins.

Vous l’aurez compris, cette partie développée dans ce guide est la plus importante et donc sera la plus conséquente en terme d’apports techniques. Nous n’avons pas la prétention d’être exhaustifs, il y a tellement à dire au sujet des batteries.

Pour autant, nous avons taché de tout vous expliquer sans rien oublier : un guide made in La Route Libre, quoi !

NOTE

L’ensemble des contenus de ce dossier se conforme au respect des normes en vigueur.

A ce titre, il tient compte des recommandations de la norme NF EN 1648-2, homologation de janvier 2018 :  « Véhicules habitables de loisirs – Installations électriques à très basse tension de 12 V en courant continu – Partie 2: autocaravanes ». L’article de référence à cette norme étant le 4.3 Batteries auxiliaires.

1- Quels types de batteries pour nos fourgons aménagés ?

Une batterie stocke l’énergie sous forme chimique, puis la convertit en énergie électrique. Il existe de nombreux types de batteries disponibles et chacune possède ses avantages et ses inconvénients.

Une batterie est constituée de plusieurs cellules galvaniques avec une tension de 2 V chacune. Six cellules sont liées en série pour une batterie de 12 V, et adaptées dans un seul boîtier. Pour obtenir du 24 V, deux batteries de 12 V sont connectées en série (voir chapitre « couplage des batteries »). Chaque cellule comporte des plaques de plomb oxydé positives et des plaques négatives, et un électrolyte se composant d’eau et d’acide sulfurique.

Pendant la décharge, le plomb oxydé sur les plaques de plomb est converti en sulfate de plomb. Le niveau d’acide diminue parce que l’acide sulfurique est exigé pour ce processus.

Différents types de batteries

Pour recharger la batterie, une source d’énergie externe doit être connectée, avec une tension d’environ 2,4 V par cellule (chargeur de batterie, alternateur ou panneau photovoltaïque). Le sulfate de plomb sera alors converti de nouveau en plomb et oxyde de plomb, et la quantité d’acide augmentera.
Des livres entiers ont été écrits sur les batteries. Pour des questions de simplification, nous n’aborderons, dans ce chapitre, que les types de batteries actuellement utilisés dans les VHM modernes.
Bien d’autres types de batteries existent et ne seront pas traités dans les lignes suivantes. Par exemple, les batteries de traction humides (chariots élévateurs, machines de nettoyage industriel), les batteries semi-traction, les batteries nickel-hydrure métallique (Ni-MH) et bien d’autres encore…

La batterie plomb-acide à électrolyte liquide

Ce sont les batteries dites « ouvertes ». Les batteries qui utilisent une technologie électrolyte contiennent un liquide composé d’eau et d’acide sulfurique qui se sépare en hydrogène et oxygène pendant la charge, et en particulier en fin de cycle.

Ces gaz s’échappent plus tard par le bouchon de remplissage. Ce qui signifie qu’il faut refaire l’appoint d’eau distillée (fréquemment dans notre cas). Ce ne sont pas des batteries conçues pour encaisser des décharges profondes et répétées.

Pour ces raisons, ces batteries, d’un faible coût à l’achat mais d’une durée de vie limitée par rapport aux besoins en VHM, ne sont pas adaptées et donc, proscrites de cette étude technique.

Vue éclatée d’une batterie à électrolyte liquide

Les batteries à recombinaison de gaz (batterie VRLA)

Le principal inconvénient des batteries « ouvertes » est l’entretien important qu’elles imposent, en particulier l’ajout régulier d’eau.

Une réponse a été apportée au début des années 80, avec un nouveau type de batteries ne nécessitant qu’un très faible niveau de maintenance : les batteries à recombinaison de gaz.

En cas de dégazage, l’hydrogène et l’oxygène se recombinent pour former de l’eau. Le taux de recombinaison varie entre 95% et 99% alors qu’il est inférieur à 30% dans le cas des batteries ouvertes.

Si la pression interne des gaz devient trop forte, ces batteries disposent d’une vanne-soupape qui relâche les gaz, d’où leur nom anglais « VRLA » pour Valve Regulated Lead Acid. C’est une abréviation que l’on retrouve sur beaucoup de documents techniques.

Pour faire simple, cela signifie que la batterie est étanche. Mais cela ne signifie pas qu’elle peut être placée dans un compartiment fermé sans ventilation (une soute par exemple) ! Une batterie, quel que soit son type, chauffe lors de la charge.

Par conséquent, il faut prévoir une ventilation pour dissiper cette chaleur afin de prolonger la durée de vie d’une batterie (voir chapitre « Température »).
Dans nos situations, deux types de batterie nous intéressent : l’AGM et la GEL.

AGM (ou plomb/calcium)

AGM est l’abréviation de Absorbed Glass Mat.

Dans ces batteries, l’électrolyte est absorbé et donc immobilisé dans des buvards en fibre de verre (boron-silicate), placés entre les électrodes.

Le processus de recombinaison des gaz est différent du cas des batteries ouvertes : les molécules d’oxygène se diffusent à travers les tissus-séparateurs, des électrodes positives vers les électrodes négatives pour y former de l’eau. Jusqu’à 99 % de l’hydrogène et oxygène peuvent être recombiné en eau.

Les batteries AGM sont pressurisées et sont équipées d’une soupape : quand la pression devient trop importante (surcharge, température élevées…), les gaz s’échappent.

Vue éclatée d’une batterie AGM

AVANTAGES :

• Sans entretien (pas d’écoulement de liquide ou de dégagement de gaz) et très robuste.
• Peut fournir des courants élevés pendant de courtes durées (mieux que les batteries GEL).
• Accepte des vitesses de charges et décharges élevées.
• Tarif plus compétitif que les autres batteries.

INCONVÉNIENTS :

• Poids et volume importants.
• Durée de vie plus courte que sa cousine la GEL.
• Recharge lente.
• Le chargement de la batterie doit être précis afin d’éviter la surcharge et d’optimiser la durée de vie de la batterie.
• Durée de vie divisée par 2 à chaque augmentation de température de 10°C.

GEL (électrolyte gélifiée)

L’électrolyte dans une batterie Gel est un gel qui lie l’eau avec de l’acide. Pendant que la batterie se charge, ce gel se réchauffe et se liquéfie. Après qu’elle ait été remplie de gel liquéfié, ce gel se refroidit et se solidifie.

Ce processus entraîne la formation de minuscules fissures dans le gel entre les plaques. Pendant la charge, l’oxygène (O) se forme sur la plaque positive et l’hydrogène (H) sur la plaque négative.

Les fissures dans le gel ont laissé les gaz se combiner pour créer de l’eau. Le gel absorbe alors l’eau de sorte qu’elle ne disparaisse pas du système et aucun gaz ne se forme.

Vue éclatée d’une batterie GEL (crédit photo : Seatronic)

AVANTAGES :

• Sans entretien, robuste, bonne résistance aux chocs et aux vibrations (moins que l’AGM pour autant).
• Pure batterie de cyclage.
• Accepte des profondeurs de décharge (DOD) plus importantes que les AGM.
• Durée de vie un peu plus élevée que l’AGM.

INCONVÉNIENTS :

• Poids et volume importants.
• Doit être chargée lentement. Pour la charge en roulant (via l’alternateur), l’utilisation d’un chargeur/booster est impérative (pas de coupleur/séparateur, se référer au guide sur les sources de charge). Chargeur et/ou régulateur avec compensation de température (nécessaire si forte fluctuation de la température ambiante et si T° ambiante > 30 °C).
• Les paramètres de charge doivent être respectés scrupuleusement (voir courbe de charge en 3 phases).
• Supporte moins bien les forts appels de courant que sa cousine l’AGM.

Les batteries plomb-carbone

Ces nouveaux types de batteries commencent à être fabriqués depuis seulement quelques années.
Leur conception offre plusieurs avantages en comparaison de leurs cousines les AGM et les GEL.

La batterie plomb-carbone est une batterie plomb-acide capacitive, qui est une technologie développée à partir de la batterie plomb-acide traditionnelle. Elle ajoute du charbon actif à l’électrode négative de la batterie plomb-acide, ce qui peut augmenter considérablement la durée de vie de la batterie plomb-acide.

La batterie plomb-carbone est un nouveau type de super batterie qui combine à la fois des batteries au plomb-acide VLRA (AGM ou GEL) et des supercondensateurs. Elle profite non seulement de la charge instantanée de grande capacité des supercondensateurs, mais profite également des avantages énergétiques spécifiques des batteries plomb-acide VLRA. Elle possède également de très bonnes performances de charge et de décharge. Et grâce à l’ajout de carbone (graphène), le phénomène de sulfatation de l’électrode négative est évité. Ce facteur de défaillance de la batterie dans le passé est amélioré et la durée de vie de la batterie en est prolongée.

Vue éclatée d’une batterie AGM-Plomb/Carbone (crédit photo : Uniteck)

AVANTAGES :

• Supportent des profondeurs de décharge plus élevées.
• Durée de vie plus importante.

INCONVÉNIENTS :

• Poids et volume toujours importants.

Les batteries OPzS et OPzV

Les OPzS sont des batteries plomb ouvertes (électrolyte liquide). Les OPzV sont des batteries Gel étanches (électrolyte gélifiée). Elles sont fabriquées avec des plaques tubulaires.

Il s’agit de cellules de 2 Volts ayant de grandes capacités et qu’il est nécessaire de câbler en série pour une alimentation en 12, 24 ou 48V. Elles sont généralement utilisées pour l’habitat isolé et les télécommunications.

Leur durée de vie est 2 fois supérieure aux batteries monobloc classique (AGM et GEL).

Différentes batteries OPzS et OPzV

PRINIPAUX AVANTAGES :

OPzS plomb ouvert:

• Très bonne résistance aux températures extrêmes (inertie de l’électrolyte liquide).
• Longue durée de vie > 10 ans.
• Bacs transparents pour visualiser le niveau d’acide et l’état de la batterie.
• Adaptées pour de grands besoins en électricité et en autonomie.
• Excellent rapport capacité/prix puisqu’elle est moins coûteuse que l’OPzV. Cependant, elle nécessite d’être remplie en eau distillée une fois par an et d’être stockée dans un local technique ventilé. Ce type de batterie est assez lourd et encombrant.

OPzV étanche GEL :

• Sans entretien.
• Résistance aux chocs et vibrations.
• Longue durée de vie > 10 ans.
• Pas de fuite d’électrolyte.

Elles acceptent un taux de décharge de 80% (comme les lithium) et encaissent facilement des fortes demandes de courant et des recharges rapides. Elles conservent aussi une capacité correcte que ce soit par temps froid ou chaud. Cependant leur durée de vie en sera quand même affectée.

Les batteries OPzS ou OPzV sont vendues par élément de 2 Volts et ces technologies à plaques tubulaires confèrent aux batteries une forme spécifique haute et étroite. Les batteries OPzS et OPzV sont donc généralement plus encombrantes que les batteries 12 Volts AGM ou GEL.

Enfin, leur forme haute réduit leur stabilité et il est préférable de ne pas les installer dans des endroits sujets à des secousses (bateaux ou camions) sans un système d’installation performant et sécurisé.

Les batteries OPzS étant des batteries ouvertes et non VRLA (régulées par une valve) comme les batteries AGM/GEL et OPzV, il est impératif de les installer dans un local technique ventilé qui protégera l’installation et les personnes contre une accumulation de gaz toxiques et avec des bacs de rétention d’acide en cas de fuite.

Finalement, pour notre utilisation, ce sont des batteries trop contraignantes, physiquement parlant (encombrement, câblage en série).

Par conséquent, nous ne pousserons pas l’étude comparative plus loin. Libre à vous de le faire dans certains cas de figure (bus, camion aménagé), cela peut valoir le « coût » !

Lithium (LiFePO4)

POURQUOI DES LiFePO4 ?

Vous vous en souvenez peut-être dans des reportages publiés il y a quelques années, les piles au lithium-ion avaient acquis la réputation de s’enflammer de manière dramatique. L’une des premières conceptions chimiques de batteries lithium-ion couramment utilisées était le dioxyde de cobalt et de lithium (LiCoO2). Cette conception chimique de ce type de batterie est sujette à l’emballement thermique si la batterie est surchargée accidentellement. Une surcharge pouvait faire en sorte que la batterie s’enflamme.

Cette technologie est encore beaucoup utilisée pour les téléphones portables et les ordinateurs. Elle a notamment fait parler d’elle dans les années 2000 avec des départs de feu qui ont coûté cher à Sony, mais aussi plus récemment avec l’immobilisation au sol des Boeing 787. C’est l’une des raisons pour lesquelles, jusqu’à récemment, le lithium était rarement utilisé pour créer de grands bancs de batteries.

Mais, en 1996, une nouvelle formule chimique de batteries au lithium a été mise au point : la Lithium Fer Phosphate. Connues sous le nom de LiFePO4 ou LFP, ces batteries ont une densité d’énergie légèrement inférieure, mais sont intrinsèquement non combustibles et sont donc beaucoup plus sûres que le dioxyde de cobalt et de lithium. Une fois que vous aurez pris en compte les avantages, les batteries LiFePO4 deviennent extrêmement tentantes.

Comme décrit dans les paragraphes précédents, les batteries au plomb sont fabriquées à partir d’un mélange de plaques de plomb et d’acide sulfurique. Il s’agissait du premier type de batterie rechargeable, inventé dès la fin du dix-neuvième siècle.

Les batteries au lithium, quant à elles, sont une invention beaucoup plus récente et n’ont été commercialement fiables que depuis les années 1990. La technologie au lithium a fait ses preuves et est utilisée pour alimenter de petits appareils électroniques tels que les ordinateurs portables ou les outils sans fil.

Cette technologie est devenue de plus en plus courante dans les applications de plus grande envergure telles que les VHM, les voitures électriques et les logements hors réseau en raison de leurs nombreux avantages.

Cellules constituant une batterie LiFePO4 OptimumPower (crédit photo : Seatronic)

AVANTAGES :

• Faible poids = réduction de la consommation = gain pour le respect du poids maxi autorisé (cas passage VASP).
• Peut encaisser des décharges profondes sans affecter sa durée de vie (une Lithium délivre quasiment deux fois plus d’énergie qu’une AGM ou une GEL).
• Peut être chargée à des vitesses plus rapides que les AGM ou les GEL.
• Durent beaucoup plus longtemps que tout autre type de batterie (pas si cher à long terme).
• Puissance constante durant toute la plage de décharge.

INCONVÉNIENTS :

 • Coût initial plus élevé.
• Beaucoup plus sensibles que les autres types, donc ont besoin impérativement d’un BMS (voir paragraphe suivant pour plus d’informations).

B.M.S. (Battery Management System) ???

Il y a quelques situations où il pourrait être dangereux d’utiliser une batterie LiFePO4 :
• Température trop basse (en dessous de 0°C) ou trop haute (au dessus de 40°C) ;
• Tension trop élevée ;
• Courant trop élevé.

Pour atténuer ces situations, la majorité des fabricants intègrent en série un BMS (Battery Management System) dans la fabrication de leurs batteries. Le BMS permet de surveiller l’état des différentes caractéristiques de la batterie, tels que : température des cellules, tension des cellules, les courants de charge et décharge et l’équilibrage en temps réel des cellules pour une durée de vie optimisée.

Par exemple, le BMS empêche le chargement de la batterie si la température est trop basse ou trop haute. Il va également réguler la quantité d’énergie que vous pouvez exploiter avec la batterie. Il permet donc d’utiliser une batterie LiFePO4 en toute sécurité.

Constitution d’une batterie LiFePO4 (source : PowerTechSystems)

2- Comment faire pour choisir sa batterie ?

À moins que votre budget soit très critique, nous ne vous recommandons pas les plomb- acide ouvertes. Quant aux batteries GEL, elles sont plus fragiles que les AGM et se révèlent inadéquates pour des utilisations à cycle profond (utilisation d’un convertisseur, d’une climatisation, par exemple). Avant de s’intéresser aux batteries LFP et leurs nombreux avantages, même si le prix semble dissuasif au premier abord, on verra de plus près quelques batteries plomb/carbone.

Parfois, certains produits identiques sont vendus sous 2 ou 3 marques différentes. C’est le cas de certaines références vendues sous la marque ULTIMATRON ou ECOWATT ou VOLTRONIC (en AGM). Pour ces cas, les fiches techniques fournies par les distributeurs sont soit mal recopiées soit inexistantes. Et les tarifs sont très différents ! Il faut se renseigner auprès du distributeur afin d’obtenir des garanties et des fiches de données fiables.

Quelle batterie choisir ?

Maintenant que vous connaissez les principaux types de batteries que l’on peut rencontrer sur le marché et qui peuvent convenir à un VHM, nous vous proposons quatre petites études comparatives de ces matériels suivies d’une cinquième en guise de conclusion.

Ces études comparatives, comme pour les autres que nous avons réalisées dans ces guides techniques, ne sont pas du tout exhaustives, vous vous en doutez. Il y a un tel choix qu’il est difficile de s’y retrouver.

Nous avons consacré beaucoup d’heures à analyser les fiches techniques des fabricants puis à étudier les offres des revendeurs. Tout çà, pour vous faire gagner du temps.

Dans ces études, nous choisissons de privilégier, quand il existe, du matériel de conception française (principe N°1).

Pour exemple, la société KENT avec ses batteries LFP Noovi et la société Uniteck avec ses batteries plomb/carbone Unibat. Ceci, afin de permettre le développement de ces entreprises « made in France » même si les fabrications sont délocalisées, mais pas forcément leur conception (comme bon nombre de produits industriels aujourd’hui).

Nous portons avant tout beaucoup d’attention à la qualité de conception/fabrication et à l’étendue de la gamme proposée pour chaque modèle. Ensuite, nous avons cherché auprès des distributeurs, la présence des données techniques grâce à des fiches techniques complètes. Puis, au-delà de ces critères essentiels, nous avons regardé de près les informations concernant la garantie et les frais de livraison.

Encore une fois, renseignez-vous bien avant d’acheter. Ou mieux encore, faites appel à La Route Libre ⇒  voir notre page SERVICES.

Etude comparative N°1 : batteries AGM

* Pour une profondeur de décharge, DoD (depth-of-discharge), de 50% .
Les capacités des batteries sont données par les fabricants pour une température ambiante de 20°C ou 25°C

Etude comparative N°2 : batteries GEL

* Pour une profondeur de décharge, DoD (depth-of-discharge), de 50% .
Les capacités des batteries sont données par les fabricants pour une température ambiante de 20°C ou 25°C

Etude comparative N°3 : batteries plomb/carbone

* Pour une profondeur de décharge, DoD (depth-of-discharge), de 50% .
** Un même produit vendu sous trois marques différentes.
Les capacités des batteries sont données par les fabricants pour une température ambiante de 20°C ou 25°C

 

Etude comparative N°4: batteries LiFePO4

* Pour une profondeur de décharge, DoD (depth-of-discharge), de 80% .
Les capacités des batteries sont données par les fabricants pour une température ambiante de 20°C ou 25°C

 

Pour finir, nous allons vous donner quelques éléments de comparaison entre une batterie AGM, une GEL, une batterie plomb/carbone et une LFP. Pour ce faire, nous avons pris les mêmes marques et gammes que ce qui nous a servi de critères d’étude dans les quatre tableaux précédents. Il est difficile de trouver une capacité réelle disponible équivalente en respectant les capacités de décharge spécifiques (50 % pour les AGM, GEL et plomb/carbone), 80 % pour les LiFePO4.
Ici, la valeur commune est de 120 Ah environ pour cette dernière comparaison.

CONCLUSIONS

* Pour une profondeur de décharge, D.O.D. (Depth-of-discharge) de 50%.
** Pour une profondeur de décharge, D.O.D. (Depth-of-discharge) de 80%.
Les capacités des batteries sont données par les fabricants pour une température ambiante de 20°C ou 25°C

 

COMMENTAIRES DU TABLEAU DE CONCLUSIONS

Prenons une situation de calcul simple : la vie de nomade permanente. On considère une décharge/charge de la batterie quotidienne ⇒ un cycle complet par jour *. Cela signifie concrètement, dans ces cas de comparaison, que l’AGM coûtera 290 € par an à son utilisation (coût par cycle x 365 jours) avec une espérance de vie équivalente à 3,5 ans (donnée constructeur = 1 250 cycles ÷ 365 = 3,42).
Avec la GEL, le coût annuel théorique sera de 150 € par an avec une espérance de vie d’un peu plus de 3 ans (donnée constructeur sur 1200 cycles).
Quant à la plomb/carbone, il en coutera un peu plus de 215 € par an pour une espérance de vie d’un peu moins de 3 ans.
Enfin, la Lithium coûtera 146 € par an à son utilisation avec une espérance de vie de 11 ans , sans oublier un courant de décharge inégalable.

Comme vous le voyez, ce calcul est simple à faire grâce aux données récoltées dans ce tableau. Vous pouvez faire la même chose avec d’autres produits, à condition de récupérer les données techniques complètes et de prendre la même valeur de capacité réelle disponible selon les profondeurs de décharge à ne pas dépasser (DOD).

 

Graphe permettant de visualiser la durée de vie des principaux types de batteries

* Voir paragraphe, un peu plus loin dans ce dossier : Qu’est-ce qu’un cycle de vie pour une batterie ?

Et n’oubliez pas de tenir compte des différences d’encombrement et de poids. C’est loin d’être négligeable dans nos habitats mobiles !

En conclusion, il est donc financièrement plus intéressant d’investir initialement dans une technologie de batterie plus onéreuse avec une durée de vie élevée que d’acheter une technologie de batteries moins chère à l’achat mais qui nécessitera plus d’investissements en remplacement par la suite.

Comme on dit, il faut comparer ce qui est comparable !

CONSEIL PRATIQUE

Sachez reconnaître les revendeurs pros des revendeurs … vendeurs ! Un exemple trouvé sur le net : « Batterie auxiliaire de type « AGM » spécialement adaptée au monde du loisir (électrolyte liquide captif). La technologie « AGM » autorise des taux de décharges pouvant aller jusqu’à 100% de la capacité de la batterie pour profiter du maximum d’énergie disponible ».
Prenons l’exemple des banques qui ont diversifié leurs services en proposant des assurances. Laissons aux pros de l’assurance leur savoir-faire et aux banques le leur ! Par conséquent, La Route Libre vous conseille d’aller chercher votre batterie du côté des concepteurs et/ou vendeurs spécialistes de ce type de produit.

3- Quels sont les couplages de batteries possibles ?

Même si, à La Route Libre, on préfère avoir une seule batterie, plusieurs batteries doivent être câblées ensemble dans certaines situations : forte consommation (passage de 12 à 24 ou 24 à 48 ou 12 à 48 V du parc batteries), besoin d’augmenter la production photovoltaïque (les régulateurs acceptent deux fois plus de panneaux lorsqu’ils chargent en 24 V plutôt qu’en 12 V).

Dans tous les cas :

• Couplez des batteries de même type (AGM avec AGM, par exemple).
• Vous devez toujours utiliser des câbles identiques (même longueur et même section, minimum de 35 mm²) de manière à ce qu’ils aient la même résistance, permettant ainsi à ce que toutes les batteries fonctionnent correctement ensemble (se référer à notre guide sur le câblage pour déterminer correctement la section adéquate).
• Il est recommandé de ne pas connecter plus de quatre batteries dans un branchement étoile (série + parallèle, cf schéma ci-après).

Parfois, il est plus logique ou nécessaire de connecter plusieurs batteries ensemble plutôt que d’en acheter une de forte capacité. Les batteries à forte capacité sont lourdes et difficiles à trouver. Le couplage de plus petites ensemble crée un plus grand parc qui fonctionne comme une « grosse batterie » pour alimenter vos gros consommateurs (lave-linge, climatisation, ordinateur puissant, etc…).

Un parc batteries, comment dire, OULALA !!!

Câblage des batteries en série

Un couplage en série permet d’augmenter la tension, tout en gardant la même capacité. Deux batteries 12 V / 50 Ah en série forment un parc de 24 V / 50 Ah. Le pôle positif d’une batterie est connecté au pôle négatif de l’autre, les pôles restant étant connectés au système. Vous pouvez câbler autant de batteries en série que vous le souhaitez tant qu’elles sont parfaitement identiques (marque/type/capacité/âge). Câblées en série, les batteries se déchargent de manière uniforme et ne peuvent pas se déséquilibrer.

Câblage des batteries en parallèle

Le couplage en parallèle est utilisé lorsque vous devez augmenter votre capacité. Les bornes positives sont connectées ensemble, tout comme les bornes négatives. Deux batteries 12V, une de 50Ah et l’autre de 45 Ah couplées ensemble en parallèle permettent d’obtenir l’équivalent d’une batterie 12V, 100Ah.

L’installation doit être reliée au négatif de la batterie 1 et au positif de la batterie 2 (ou de la dernière en parallèle pour un parc plus important). Vous pouvez connecter entre elles, de cette manière, des batteries de capacités différentes à conditions que ces différences ne soient pas trop importantes, comme dans l’exemple donné sur ce schéma.

Attention : mauvais couplage parallèle

Voici un deuxième schéma de branchement de batteries en parallèle qui circule sur le Web. Dans ce cas, la batterie A donnera toute sa puissance en cas d’utilisation en crête. La batterie B, elle, aidera la première, par exemple lorsque vous allez faire fonctionner le chauffage, ou le chauffe-eau ou un convertisseur.

Les deux doivent pouvoir être utilisées en même temps pour exploiter pleinement la somme de leurs capacités comme indiqué sur le schéma précédent (le courant traverse les deux batteries).

Câblage des batteries en étoile

Si vous avez besoin d’un parc de batteries en tension plus élevée et d’une plus grande capacité, vous pouvez combiner les connexions en série et en parallèle. Ce montage consiste à connecter deux batteries en série qui sont ensuite connectées en parallèle avec une autre paire.

Son avantage est de doubler la tension délivrée et la capacité correspondant aux valeurs d’une de ces quatre batteries. Ce montage n’est pas possible avec des batteries LFP.

CONSEILS PRATIQUES

S’assurer qu’il y a suffisamment d’espace entre les batteries lors de l’installation de plusieurs batteries. Il doit y avoir au moins l’espace d’un doigt entre elles pour permettre à la chaleur d’être dissipée.

À moins que vous ayez besoin d’un convertisseur très puissant, 50 mm² convient à la plupart des couplages en parallèle et 35 mm² à la plupart des câbles d’interconnexion en série pour les installations de fourgons, vans, camping-cars.
Enfin, ces câbles d’interconnexion doivent impérativement être de longueurs identiques.

Batteries sans espaces. Pas de dissipation de chaleur possible. A EVITER ABSOLUMENT !!!

à savoir : la capacité des batteries

Pour les batteries de type VLRA, Plomb-carbone et OPzV ou OPzS, les capacités à restituer leur énergie diffèrent suivant le temps de travail.

Par exemple, sur une batterie de 110 Ah (en système 12 V) on peut restituer :
C1 (capacité 1 heure) : 65 Ah soit une consommation de 65 A (780 W)
C5 (capacité 5 heures) : 85 Ah soit une consommation de 17 A (204 W)
C20 (capacité 20 heures) : 110 Ah soit une consommation de 5,5 A (66 W)

Pour faire simple, la puissance nominale d’une batterie de service (ex. 100 Ah) est toujours exprimée sur un coefficient de décharge en Heure. Pour exemple : C20 veut dire sur 20 heures.

Traduction faite, dans cet exemple, cette batterie 100 Ah / C20 est capable de produire : 100 Ah / 20 heures = 5 A par heure pendant 20 heures. Au bout des 20 heures, si la consommation électrique continue est de 5 A /heure, la batterie sera complètement déchargée. Il faut impérativement la recharger de suite dans un cas comme celui-ci.

Les batteries Lithium peuvent quant à elles restituer la même quantité d’énergie sur 1 ou 5 ou 20 heures.

CONSEILS PRATIQUES

Quelle tension choisir pour mon installation: 12, 24 ou 48V ?
Il est important de savoir décider, en connaissance de cause, de la meilleure tension adaptée à ses besoins. Ça permet d’obtenir les réponses aux autres questions. Il y a beaucoup de raisons de choisir parmi ces trois tensions possibles avec le matériel disponible pour de petites installations comme les nôtres. Mais, pour La Route Libre, les deux critères les plus importants pour faire le bon choix sont :

1) La consommation : plus vous anticipez une forte consommation, plus il est préférable de penser à du 24 ou 48 V. À capacité égale, la réserve d’énergie d’une batterie est proportionnelle à sa tension. Par exemple, si vous avez une batterie de 12 V de 100 Ah, vous avez 12 V x 100 AH = 1 200 Watts Heure de réserve. Pour une batterie de 24 V de 100 Ah, c’est 2 400 Watts Heure, soit le double. Donc, on peut stocker plus d’énergie dans une batterie (ou un parc de batteries) à tension élevée et de capacité égale. Comme expliqué dans ce chapitre, deux batteries de 12 V de 100 Ah couplées en parallèle ou en série permettent aussi d’obtenir 2 400 Watts Heure. Sans oublier que les régulateurs de charge solaire acceptent deux fois plus de panneaux lorsqu’ils chargent un système en 24 V plutôt qu’en 12 V, par exemple. Il y a donc aussi une question d’efficacité et d’autonomie liée à ce choix.

2 ) L’installation préexistante : si vous avez déjà une installation dans l’une ou l’autre de ces tensions, changer pour une autre implique un coût de remplacement qui n’est pas négligeable. Selon la taille de votre système, il est peut-être préférable de se contenter de cette tension d’utilisation. Si vous deviez changer de tension de service, il existe des solutions. Certains fabricants proposent des batteries d’une même technologie dans plusieurs tensions (cf tableaux comparatifs précédents). Il existe aussi du matériel électronique de puissance permettant des conversions 24/12 V DC ou 48/12 V DC et des convertisseurs 24 ou 48 V DC / 230 V AC, par exemple.

4- Comment bien charger ou recharger une batterie ?

Charger une batterie ne se fait pas comme faire le plein de son véhicule…

Pour un véhicule, remplir son réservoir de carburant à 100% est très simple. En parallèle, il faut faire l’entretien de votre véhicule périodiquement (changement d’huile, etc…) ce qui vous permettra de rouler durant une longue période.

Avec une batterie, la manière dont vous la chargez à 100% est vitale : vous la chargez tout en faisant son entretien simultanément !

Charger une batterie n’a rien à voir avec la manière de faire le plein de son véhicule

Un cycle de charge comporte plusieurs étapes ; chaque étape contient ses propres paramètres courant/tension. L’ensemble de ces étapes est appelé le profil de charge. Les différents types de batteries (AGM, Lithium, etc.) et les différents fabricants (PowerTech Systems, Ulracell, Varta, etc) appliquent des profils de charge différents.

Voici les raisons pour lesquelles vous devez faire attention au profil de charge :

Afin d’optimiser la durée de vie de votre batterie (prévenir la sulfatation des batteries au plomb-acide).
Une batterie équipée d’un BMS doit pouvoir couper la charge si les paramètres sont en dehors des limites (cas des batteries Lithium).

La courbe de charge la plus fréquente, est celle à 3 étapes. On l’appelle aussi la courbe IUoU. Cette technologie de charge moderne permet à une batterie d’être chargée rapidement et sans risques.

Voici ces 3 étapes de charge :

Charge d’une batterie : les trois étapes (source : AutoCaravane.fr)
En bleu, la courbe de tension de charge. En rouge, celle du courant de charge.

1) Etape BULK – à courant constant et limité (I)

A cette étape, la batterie n’offre pas beaucoup de résistance à la charge. Il est donc facile pour le chargeur de fournir un maximum d’énergie (une faible tension équivaut à un grand courant de charge). Au fur et à mesure que la batterie se charge, la résistance augmente ; il devient beaucoup plus difficile pour le chargeur de transmettre l’énergie dans la batterie. Si on n’utilise que cette étape BULK, la batterie ne peut pas être entièrement chargée.
Durant cette étape, la tension augmente lentement. Dès que la tension d’Absorption est atteinte, l’étape suivante démarre. La batterie plomb est à environ 85% de sa capacité (SOC).
La valeur du courant correspond au maximum que l’appareil de charge peut fournir à la batterie (suivant le courant de charge recommandé pour la batterie choisie).

2) Etape ABSORPTION – à tension constante (U)

Autour de 85%, la batterie offre une plus grande résistance à la charge. Pour continuer à fournir de l’énergie à la batterie, le chargeur augmente la tension. On peut facilement l’observer sur un moniteur de batterie : tension élevée et faible courant de charge. C’est un peu comme passer en première vitesse sur votre véhicule : il est plus puissant, mais plus lent. Au cours de cette étape, la tension plus élevée se traduit par le gazage à l’intérieur de la batterie ; ce gaz agite les électrolytes et aide à dissoudre les petits cristaux de sulfate de plomb. C’est pourquoi une bonne étape d’absorption est si importante ! Elle empêche les dépôts durs (sulfatation) et donc empêche de réduire prématurément la capacité effective de la batterie.
La tension de charge est maintenue à un niveau relativement élevé afin de recharger complètement la batterie dans un délai raisonnable. Durant cette étape, le courant diminue lentement. Dès que ce courant est proche de zéro, l’étape suivante démarre. La batterie est pleine à 100% (SOC).

3) FLOAT ou charge d’entretien – à tension constante (U)

Une fois que la batterie est 100 % chargée, le chargeur adapté commute automatiquement à la phase FLOAT. Dans cette étape, les batteries sont maintenues en état optimal et les consommateurs connectés sont alimentés.
La tension est abaissée à un niveau de compensation de l’autodécharge. Cette étape peut être maintenue indéfiniment.
Le chargeur applique de nouveau une tension constante U, égale à la valeur de repos de la batterie pleine, et ce, de façon infinie. C’est la phase d’entretien (appelée aussi « floating ») dont le but est de compenser les pertes d’autodécharge, sans surcharger la batterie.
Si la consommation est réduite, le chargeur recommencera à charger la batterie par l’intermédiaire d’une charge à 3 étapes. Un chargeur de batterie avec une charge à 3 étapes (conception à microprocesseurs) peut rester connecté à la batterie, même en hiver, et assure une longue durée de vie pour vos batteries aussi bien qu’une sécurité pour l’équipement connecté.

NOTE

On voit souvent, dans les documents techniques (chargeurs performants, notamment) le terme IUoU. Il désigne tout simplement la courbe de charge à trois étapes d’une batterie comme indiqué en blanc sur la courbe ci-dessus.

Cas particulier : les étapes de charge d’une batterie LFP

Dans le cas de la charge d’une batterie LiFePO4, la courbe est nettement plus simple.

Elle se résume en deux phases :
• Courant constant
• Tension constante (environ 14,4 V)

La durée de charge d’une batterie au lithium (LiFePo4) est directement liée au courant maximum que le chargeur peut fournir. Toutefois, pour une charge standard, il ne faudrait pas dépasser un courant égal à 0,5 fois la capacité de la batterie pour en limiter l’usure (0,5 C). Une cellule au lithium peut, de façon occasionnelle tolérer sans dommages un courant de charge jusqu’à une fois sa capacité.

Exemple (extrait fiche technique suivante): le courant de charge recommandé pour cette batterie de 12V / 100 Ah est de 50 A et de façon occasionnelle, peut être porté à 100 A. Le temps de charge peut donc être relativement court si l’on considère un chargeur adapté, à savoir 2h à 2h30 avec un chargeur de 50 A. Et ceci, évidemment, si la batterie est totalement déchargée ce qu’il faut éviter à tout prix, même avec une LFP !

Caractéristiques de charge, extrait de fiche technique (source : PowerTechSystems)

Après la phase de courant constant, on peut déjà considérer que la batterie est chargée à près de 90%. Le graphique ci-dessus illustre la courbe de charge de cette batterie au lithium.

Pour charger une batterie au lithium, il faudra bien vérifier la compatibilité du matériel utilisé avec ce type de batterie au niveau des tensions de charge (voir guide sur les sources de charge). Tandis que des tensions de charge trop basses entraînent une charge incomplète des batteries, des niveaux de tension trop élevés poussent les batteries LFP en-dehors de leurs conditions de fonctionnement admissibles.

NOTE

Consultez la fiche technique de votre marque/modèle de batterie retenu pour trouver son profil de charge spécifique. Et, de préférence, avant de l’acheter !

Batterie gonflée due à une surcharge (source : Victron).

Les étapes de charge d’une batterie: explications simplifiées

5- Quelles sont les caractéristiques importantes d’une batterie ?

Toutes les batteries ne sont pas fabriquées de façon identique ! Une batterie bon marché ne sera pas en mesure de donner autant de courant et aussi longtemps qu’une batterie de haute qualité. Il est de VOTRE responsabilité de vous assurer que vous ne vous trompez pas d’achat, alors, lisez les fiches techniques !

Toute marque réputée doit en publier une pour chacun de ses produits. Les produits « bas de gamme » et/ou « bon marché » ne comportent pas, bien souvent, de fiche technique ; une raison suffisante pour ne pas acheter ces produits.

Voici, par exemple, comment doit se présenter un document technique complet …

Les informations techniques importantes à rechercher pour un batterie :

RECTO :

Fiche technique complète et détaillée (source : PowerTechSystems)

• Courant de charge standard recommandé : choisissez un chargeur de batterie qui charge à cette valeur afin d’optimiser la durée de vie!

• Courant de charge maximum : ne jamais dépasser cette valeur.

• Tension de charge recommandée : avec le courant de charge recommandé, cela s’appelle le « profil de charge« . Voir ou revoir plus haut dans cette page en quoi cela consiste et combien il est important.

• Plage de température de charge et de décharge : Lithium et AGM ont de grandes différences de plage. On retrouve aussi ces grandes différences, pour un même type de produit, d’un fabricant à un autre.

• Courant de décharge continu : c’est la valeur de courant que la batterie peut délivrer en continu. Les convertisseurs consomment une ÉNORME quantité de courant; faites attention au choix de votre convertisseur afin qu’il consomme moins de courant que le courant de décharge continu de la batterie!

• Courant de décharge maxi : c’est le courant maxi que la batterie peut délivrer durant un temps court (la durée doit être indiquée).

VERSO :

Fiche technique complète et détaillée (source : PowerTechSystems)

• Caractéristiques de charge : c’est ce qu’on appelle aussi le « profil de charge ». Très important et déterminant pour le choix de l’appareil de charge (chargeur BtoB, chargeur 230 V AC).

• Nombre de cycles à différents DOD : c’est ce qui permet d’estimer la durée de vie à l’achat. Dans cet exemple (LiFePO4), on prend une DOD de 80 % (voir explications, plus loin, de ce qu’est une DOD).

Les informations sont clairement indiquées, complètes et lisibles … bravo PowerTech Systems !
D’autres exemples de fiches techniques bien faites et complètes : Seatronic, Energie Mobile, Ultracell, Rolls, …
Ceux-là ont vraiment besoin d’améliorer leurs fiches techniques : Victron, Banner, Ultimatron (LFP), …et bien d’autres !

Tension de charge recommandée

Il est très important de ne jamais charger/recharger les batteries avec une tension supérieure à celle préconisée dans la fiche technique du fabricant.

Il faut toujours utiliser un chargeur ayant au moins 3 étapes de charge. Ces types de chargeurs assureront que les tensions des batteries ne soient pas trop hautes.
Une tension de charge élevée entrainera une corrosion des plaques de plomb positives et raccourcira la durée de vie des batteries.

Si vous laissez aller la tension monter très haut, une production excessive de gaz en sera induite dans la batterie. Ces gaz sont hautement explosifs !!!

Tableau des tensions de charge recommandées, extrait de fiche technique (source : Energie Mobile)

Recommandations de charge, batterie GEL, extrait de fiche technique (source : Ultracell)

Recommandations de charge, batterie plomb/carbone, extrait de fiche technique (source : Ultimatron)

Caractéristiques de charge, batterie GEL, extrait de fiche technique (source : Ultracell)

Caractéristiques de charge, batterie plomb/carbone, extrait de fiche technique (source : Ultimatron)

Courants de charge recommandé et maximum

Ne jamais recharger les batteries avec un courant de charge supérieur à celui préconisé dans la fiche technique de ces batteries.

Ce courant de charge maximum, durant la phase bulk (ou boost), correspond souvent à 0,2 C.
0,2 C signifiant que le courant de charge recommandé est égal à 20 % de la capacité du parc de batterie. Ainsi si nous avons une batterie de 100 Ah, 0,2 C correspond à un courant de charge de 20 A (0,2 X 100).

Ceci ne s’applique pas aux batteries LFP car celles-ci peuvent être chargées à près de100 % de leur capacité durant la première phase. Voir chapitre précédent ⇒ les étapes de charge d’une batterie LFP.

Si la batterie est chargée avec un courant plus fort, la température de cette batterie augmentera. Des températures élevées des batteries raccourciront la durée de vie de celles-ci (voir chapitre suivant).

À RETENIR

Pour des batteries plomb, le courant de charge ne devra pas dépasser environ 0,2 C, voire 0,3 C pour les meilleures. Soit, par exemple : 20 à 30 A pour une batterie de capacité 100 Ah.
Pour les batteries LFP, ce courant de charge peut être porté à 0,5 C sans aucun souci. Dans tous les cas, il faut impérativement se référer à la fiche technique du fabricant, comme évoqué souvent dans ce sujet très technique de la batterie.

6- Bien comprendre la décharge d’une batterie

Nous venons de voir comment la charge d’une batterie influe sur son cycle de vie et sa performance. Décharger une batterie a des implications similaires ; voyons pourquoi et comment…

Etat de charge (SoC en anglais : State of charge)

Une manière de savoir où en est une batterie est d’indiquer l’état de charge ou “state of charge”, SoC en anglais. Ce terme est utilisé par tous les fabricants. On peut le définir comme « la charge maximale » de la batterie.

Le SoC est une indication sur le niveau de charge d’une batterie. Cette indication est donnée en pourcentage. C’est ce qu’affiche, par exemple, un moniteur de batterie.

• 100 % SoC = charge complète
•   25 % SoC = un quart de l’énergie disponible
•     0 % SoC = batterie vide

Il est important de comprendre que l’état de charge de la batterie est l’opposé de la profondeur de décharge. Donc, faites bien attention de ne pas confondre la DoD et le SoC. Une DoD de 80 % correspond à un SOC de 20 %.

Qu’est-ce que la profondeur de décharge (DoD en anglais : Depth of Discharge) ?

Vous avez bien noté que la durée de vie d’une batterie est exprimée en nombre de cycles. Cette valeur est toujours soumise à la condition de profondeur de décharge. Qu’est que cela signifie ?

La profondeur de décharge indique le stade de décharge de la batterie. Si la batterie est pleine, elle est à 0% de décharge.
Si à contrario, la batterie est vide, cela correspond à 100% de profondeur de décharge.

Les fiches techniques des fabricants emploient très souvent le sigle DoD puisque ces produits sont fabriqués pour une mise sur le marché international.

• 25 % DoD = un quart de l’énergie totale disponible a été utilisée (75% SoC).
• 75 % DoD = trois quarts de l’énergie totale disponible a été utilisée (25% SoC).
• 100 % DoD = batterie complètement déchargée (0% SoC).

Qu’est-ce qu’un cycle de vie pour une batterie ?

Dans une utilisation typique, une batterie démarre complètement chargée (100% SoC), puis descend à un certain niveau (par exemple 80% SoC), pour revenir à une pleine charge (100% SoC). C’est ce qui définit un cycle.

Un cycle est indépendant du calendrier, donc il pourrait y avoir plusieurs cycles par jour ou seulement un cycle par semaine.

Mais, en temps normal, dans un VHM, on peut considérer que nous avons un cycle chaque jour dû à l’énergie solaire et à une consommation régulière.

Graphique de l’état de charge d’une batterie dans une installation sur plusieurs jours

On constate que pour cette situation un cycle apparait toutes les 24 heures. Le cycle démarre quand la batterie est pleine. La batterie est déchargée puis la batterie est rechargée. Ce cycle se termine quand la batterie est à nouveau pleine.

À SAVOIR

Une batterie a un nombre limité de cycles de charge/décharge en fonction de son type et de son niveau de qualité.
En théorie un cycle de charge/décharge est le processus de décharge d’une batterie à 0 % de capacité puis la recharge à 100 %.
Deux fois la recharge après décharge à 50 % est également un cycle, tout comme quatre fois une décharge à 75 % puis recharge.
Une batterie de démarrage, par exemple, peut durer environ 50 à 80 cycles. Cela peut sembler peu mais c’est dans la pratique plus que suffisant. Tandis que le courant utilisé pour mettre en marche un moteur est haut, il ne dure qu’un court instant et représente 0.001 d’un cycle. En d’autres termes, un moteur peut être démarré 80 000 fois avant qu’une batterie soit abîmée.
Une batterie plomb VLRA de haute qualité dure environ de 400 à 1 000 cycles si elle est déchargée à 50 % de sa capacité. Prenons exemple d’une utilisation de 25 week-ends par an (50 jours) plus 20 jours de vacances. La batterie sera soumise à 70 demi-cycles soit 35 cycles complets.

Quels sont les effets d’une décharge trop profonde ?

Comme vous avez pu le constater dans la fiche technique d’une batterie, plus vous déchargerez une batterie profondément, plus courte sera la durée de vie de cette batterie.

La raison de ce vieillissement est que pendant une décharge, une batterie perd un peu de la matière active des plaques. Si vous ne déchargez que très peu votre batterie, cette perte de matière active sera limitée. Dans le cas contraire, cette perte de matière active sera bien plus importante.

Cette perte de matière active n’est pas linéaire. Elle s’accentue considérablement au-delà de 50% de profondeur de décharge. C’est pourquoi le nombre de cycle qu’une batterie peut offrir durant sa durée de vie sera bien moindre dans le cas de profondeur de décharge élevée par rapport à des décharges faibles.

Ce phénomène de perte de matière active est représenté dans le graphique précédent. Si cette perte était proportionnelle aux profondeurs de décharge, nous aurions une ligne droite. Ici nous avons une courbe. Cela signifie donc que le vieillissement d’une batterie s’accélère en fonction de la profondeur de décharge.

Profondeur de décharge maximum recommandée

Pour obtenir une longue durée de vie de votre batterie, vous ne devrez pas trop décharger votre batterie. Nous pourrions dire jusqu’à 30% de DoD.

Mais ce n’est pas nécessairement intéressant car une bonne partie de la capacité des batteries ne sera pas utilisée et qu’un surdimensionnement du parc de batterie sera nécessaire, donc l’investissement sera bien plus important.

Pour certaines raisons, comme l’encombrement du parc de batteries ou le budget de l’achat, vous pourrez décider d’utiliser une plus grande DoD, par exemple jusqu’à 80%, mais vous aurez une durée de vie de votre parc de batteries bien plus courte. Il est souvent recommandé une DoD de 50% qui représente un bon compromis. Ainsi votre parc de batterie ne sera pas trop imposant et vous aurez une durée de vie de celui-ci, raisonnable.

Question :
Regardez attentivement ce graphique. Pouvez-vous dire combien de cycles vous obtiendrez à une profondeur de décharge (DoD) de 30, 50 et 80% ?

Effets de la DoD sur la durée de vie d’une batterie, extrait de fiche technique (source : Ultimatron)

Réponse :
30% DoD : 5000 cycles
50% DoD : 2800 cycles
80% DoD : 1500 cycles

Détection et prévention de décharge profonde

Comme nous l’avons appris, la durée de vie d’une batterie est en relation directe avec la profondeur de décharge et une décharge complète détériorera la batterie.

Il est donc très important d’empêcher, à tout prix, toute décharge profonde et totale.

Ceci amène à deux questions:

– Comment peut-on connaître le niveau de charge d’une batterie ?
– Par quel moyen, peut-on empêcher une trop grande profondeur de décharge ?

Vous trouverez ces réponses dans le guide qui traite de la surveillance d’une installation. Mais, en attendant, terminons celui-ci en abordant un dernier facteur important de vieillissement de la batterie : la température.

7- Les effets de la température sur une batterie

La température a des effets importants sur la durée de vie des batteries au plomb. Quand la température augmente de 10°C, la vitesse des réactions électrochimiques double : la durée de vie moyenne des batteries est réduite de moitié à chaque augmentation de 10°C car la corrosion est accélérée.

Quand la température baisse, la durée de vie des batteries augmente, mais leur capacité diminue.

Dans ce tableau, on peut constater l’influence très négative de températures élevées sur la durée de vie des batteries de cette marque.

Durée de vie nominale de batteries en utilisation floating et selon la température (source : Energie Mobile)

La température est un facteur que vous ne devez pas ignorer ! Ce facteur a une influence très importante sur la durée de vie des batteries :

  • À 30°C, la durée de vie sera diminuée de 50%.
  • A 40°C, la durée de vie sera diminuée encore de 50%. Ainsi, vous aurez une durée de vie d’un quart de ce qu’elle serait à 20°C !

La règle générale est que la durée de vie diminue de 50% par tranche de 10°C au-dessus de 20°C.

Effets de la température sur la capacité d’une batterie, extrait de fiche technique (source : Ultimatron)

Effets de la température sur la capacité d’une batterie, extrait de fiche technique (source : Ultracell)

Pourquoi une batterie a sa température qui augmente ?

Une batterie peut être en « surchauffe » pour les raisons suivantes :
– décharge rapide
– recharge trop rapide
– environnement chaud

Qu’arrive-il quand une batterie est en surchauffe?

Une température de batterie élevée agira sur le vieillissement accéléré de celle-ci.
La réaction chimique s’accélère avec la température. La durée de vie sera plus courte.

Aération et ventilation

Dans des conditions normales d’utilisation, les batteries GEL, AGM, plomb-carbone et OPz produisent peu ou aucun gaz dangereux. Le peu de gaz qui s’échappe est négligeable. Cependant, tout comme avec tout autre type de batterie, la charge génère de la chaleur. Pour assurer la plus longue durée de vie possible, il est important de dissiper cette chaleur aussi rapidement que possible.

Si les batteries sont à l’intérieur d’un coffre à batterie, dans une soute ou dans une armoire, il doit y exister une circulation d’air. Ceci est habituellement réalisé par des grilles d’aération en bas et en haut.

Dans un véhicule, la température peut avoir des variations très importantes : de plusieurs degrés en dessous de 0 à près de +50°C en plein soleil.

Toujours garder de l’espace entre les batteries : a minima, l’épaisseur d’un doigt. Il ne faut jamais les coincer les unes contre les autres ! Bien vérifier qu’une circulation d’air puisse se faire entre les batteries.

À RETENIR

L’air chaud est plus léger que l’air froid et montera. Il s’échappera par la grille de ventilation haute et aspirera l’air frais par celle du bas.

Recharger une batterie gelée

Plomb-acide

Tout d’abord, contrairement à l’eau, une batterie ne gèlera pas à 0°C. La température de congélation de la batterie dépend de l’état de charge. Lorsque l’état de charge d’une batterie diminue, l’électrolyte devient plus semblable à l’eau et la température de congélation augmente.

Il est très important de s’assurer que votre batterie reste complètement chargée par temps extrêmement froid. Si une batterie gèle, elle peut endommager les plaques et le conteneur, ce qui peut entraîner une explosion. Une batterie gelée ne doit PAS être chargée ! Consultez le manuel d’utilisation de votre batterie.

Lithium (LiFePO4)

On entend souvent dire qu’une batterie LFP ne peut pas être chargée en dessous de 0°C. En fait, certaines marques de batteries au lithium peuvent être chargées en dessous de 0°C, mais à un rythme plus lent.

Consultez le manuel d’utilisation de votre batterie. Et puis, dans nos véhicules, on ne risque pas de descendre en dessous de 0°C sinon on sera gelés avant notre batterie !

Regardez par exemple la batterie Trillium LiFePO4 de Trojan ci-dessous.

Extrait du guide d’utilisation des batteries LFP Trillium : charge à températures basses (source : Trojan)

À SAVOIR

Le BMS intégré dans les batteries LFP de haute qualité se chargera de couper le courant si la température devient trop basse.

Charger une batterie à haute température

Charger une batterie à haute température affecte généralement sa durée de vie. Plus la température sera élevée plus la tension de charge devra être réduite (environ 0,33 V pour 10 °C d’augmentation).

Comme on peut le constater sur ces deux graphiques :

• Plus la température est élevée plus sa durée de vie est réduite ;
• Plus la température est élevée plus sa capacité augmente.

Pour les batteries étanches (AGM et GEL) et/ou lorsque d’importantes fluctuations de température peuvent se produire, il est recommandé d’installer un capteur de température de batterie.

Cela permet d’accorder la tension à la température de la batterie, et ainsi de préserver sa durée de vie. Cela s’appelle la « compensation de température ».

Lorsque cette sonde est raccordée, la tension de charge diminue automatiquement avec l’augmentation de la température de la batterie. Ceci est particulièrement important pour les batteries AGM et GEL qui, autrement, dessécheraient éventuellement à cause de surcharge.

Effets de la température sur les performances d’une batterie (source : Seatronic)

Courbe de compensation de température sur chargeur Skylla (source : Victron Energy)

À SAVOIR

Les batteries GEL sont celles qui résistent à la plus grande plage de température. Leur plage de fonctionnement peut aller de – 20 °C à + 50 ° C pour les meilleures d’entre elles.

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