Charger les batteries

Tension de charge

Les batteries gel (12 et 2 V) et les batteries AGM (6 et 12 V) doivent être chargées d’une tension de 2.4 V par cellule à une température de 25 ºC. Pour un parc de batterie de 12 V, ceci correspond à 14.4 V, et pour des batteries en 24 V réglées à 28.8 V. Le temps maximum de charge d’une batterie à cette tension est de quatre heures, après quoi la tension doit être réduite à 2.2 V par cellule, ou 13.25 V et 26.5 V, respectivement. Les batteries Lithium Ion doivent être chargées d’une tension de 29.2 V pour des systèmes en 24 V et de 14.6 V pour un système en 12 V. La tension de float est 26.5 V et 13.25 V respectivement. 

Avec des systèmes d’alimentation de secours, où les batteries gel peuvent être en condition de float pendant de longues périodes (années), la tension de float doit être légèrement augmentée jusqu’à 13.8 et à 27.6 respectivement à une température de 25 ºC. Mastervolt propose des convertisseurs DC-DC qui régulent la tension du bord à un niveau plus bas (13.8 ou 27.6 V) s’assurant de ce fait que les lampes (halogène) ne s’éteignent pas pendant la charge.

Le courant de charge

La règle pratique pour les batteries gel et AGM est qu’une valeur de capacité du chargeur équivalente à 15% à 25% de celle de la batterie doit être appliquée. L’équipement connecté doit habituellement être également alimenté pendant la charge, ainsi inclure la puissance utilisée dans ce but dans la figure mentionnée ci-dessus. Ceci signifie que, avec un parc de batterie de 400 Ah et une charge connectée de 10 ampères, la capacité de chargeur de batterie doit être entre 70 et 90 ampères afin de charger la batterie dans un temps raisonnable. 

Le courant de charge maximum est 50% pour une batterie gel et 30% pour une batterie AGM. Pour une batterie Lithium Ion le courant de charge peut être identique à la capacité. Une batterie Lithium Ion de 180 Ah, par exemple, peut être rechargée avec 180 ampères. 

Le système de charge

Assurer la plus longue durée de vie possible pour les batteries gel, AGM et Lithium Ion  exige un chargeur de batterie moderne à 3-étapes et une sonde pour la température de mesure de batterie. Ces chargeurs de batterie régleront constamment la tension de charge et le courant de charge et adapteront la tension de charge à la température de batterie. 

Étant donné qu’il y a toujours à bord un équipement tel que le réfrigérateur qui réclame de l’énergie à la batterie, même pendant qu’elle est en charge, une tension de charge maximum a été définie pour protéger les appareils connectés. Cette valeur maximum est de 14,55 Volt pour une installation 12 Volt et 29,1 Volt pour une installation en 24 Volt, et qui constitue également la tension de charge applicable à une température ambiante de +12 ºC. Les chargeurs de batterie modernes Mastervolt sont livrés avec un capteur de température à fixer à la batterie, ce qui permet au chargeur de réguler automatiquement la tension de charge en fonction de la température de la batterie. Le réglage de la tension en fonction de températures hautes ou basses n’est pas nécessaire pour les batteries Lithium Ion.

Afin d’éviter un défaut prématuré de la batterie, la tension d’ondulation du chargeur de batterie doit rester en-dessous de 5%. Si la batterie actionne également le matériel de navigation ou de transmission tel que le GPS ou le VHF, la tension d’ondulation ne doit pas dépasser 100 mv (0.1 volt) ou des problèmes pourraient se produire avec l’équipement. Un autre avantage d’une basse tension d’ondulation est que les systèmes d’alimentation à bord ne seront pas endommagés si un pôle de batterie est corrodé ou mal connecté. Une basse tension d’ondulation permet même au chargeur d’alimenter le système sans être connecté à une batterie. 

Les chargeurs Mastervolt sont bien sûr tous équipés d’une excellente régulation de tension qui maintient les crêtes de tension sous 100 mV. Pour les installations SMDSM (système mondial de détresse et de sécurité en mer) à bord des navires de haute mer, le chargeur de batterie peut être équipé d’un ampèremètre et d’un voltmètre avec un contact d’alarme. Le contact d’alarme est relié au système d’alarme du bateau de sorte que toutes les interruptions du fonctionnement du chargeur - dû à une coupure dans l’alimentation 230 V, par exemple - soient détectées à temps. L’interface Mass Charger en option permet aux chargeurs Mass de fonctionner comme chargeurs GMDSS.

La formule suivante peut être utilisée pour calculer le temps de charge pour une batterie gel ou AGM:

Lt  = temps de charge  

Co = capacité tirée de la batterie

eff = rendement ; 1.1 pour une batterie gel, 1.15 pour une batterie AGM et 1.2 pour une batterie humide

Al  = courant de chargeur de batterie

Ab = consommation de l’équipement connecté pendant le processus de charge

Prenez une batterie déchargée à 50% et appliquez l’exemple précédent d’une batterie gel de 400 Ah et d’un chargeur de 80 ampères, la charge jusqu’à 100% prendra:

Calcul du temps de charge

Divers facteurs doivent être pris en compte en calculant le temps de charge d’une batterie. 

La première chose à considérer est le rendement de la batterie. Une batterie plomb à électrolyte liquide présente un rendement de 80%. Ceci signifie que 120 Ah doivent être chargés dans la batterie afin de pouvoir tirer 100 Ah plus tard. Les batteries gel, AGM et Lithium Ion affichent des rendements supérieurs, de l’ordre de 85 à 90%, ce qui signifie qu’il y a moins de pertes et que les temps de charge sont plus courts que pour les batteries à électrolyte liquide ordinaires.

Il faut également tenir compte du fait que les derniers 20% du processus de charge (80-100%) prend ± quatre heures (ceci ne s’applique pas aux batteries Lithium Ion). Pendant la deuxième étape, appelée phase d’absorption, la batterie absorbe le courant dont elle a besoin, indépendamment de la sortie du chargeur de batterie. 

La quantité de puissance dépend du type de la batterie (humide, AGM, gel ou Lithium Ion) et d’autres facteurs tels que le degré de charge avant de commencer, la température, la durée de vie et la température ambiante. 

Vérification de la capacité restante d’une batterie scellée AGM ou gel

La manière la plus simple de vérifier la capacité restante ou l’état d’une batterie est avec un compteur d’Ah, tel que le compteur de consommation de batterie MasterShunt ou BTM-III de Mastervolt. En plus du courant de charge et décharge, ce moniteur dépiste également la tension de batterie, le nombre d’ampères-heures consommés et le temps restant avant que la batterie ait besoin d’être rechargée. L’appareil permet également de savoir combien de fois la batterie a été déchargée et dans quelle mesure, avec le niveau moyen et le plus élevé de décharge indiqué. Le Mastershunt est facile à connecter au réseau MasterBus et, avec son horloge de système intégrée combinée avec des événements commandés, vous pouvez programmer le système à votre préférence.

Une méthode différente mais très imprécise de vérifier votre batterie est de mesurer la tension, ce qui peut être fait uniquement quand la batterie n’a pas été utilisée (déchargée) ou chargée depuis au moins 24 heures. Tandis que la tension de mesure fournit une évaluation approximative de la façon dont la batterie est déchargée, les petites variations de la tension rendent un voltmètre numérique précis essentiel.

Capacité restante de batterie	Tension de batterie
25%	entre 11.7 et 12.3 V
50%	entre 12.0 et 12.6 V
75%	entre 12.1 et 13.0 V
100%	entre 12.6 et 13.35 V

Cette méthode n’a une précision que de 15 à 20%. Elle donne une indication de l’énergie restant dans la batterie.

La loi de Peukert 

En surface il semble facile de calculer le temps restant à la batterie pour assurer la puissance suffisante. Une des méthodes les plus communes est de diviser la capacité de batterie par le courant de décharge. Dans la pratique, cependant, de tels calculs s’avèrent souvent être erronés. La plupart des fabricants de batterie spécifient la capacité de batterie assumant un temps de décharge de 20 heures. Une batterie de 100 Ah, par exemple, est censée fournir 5 ampères par heure pendant 20 heures, temps pendant lequel la tension ne devrait pas chuter en-dessous de 10.5 V (1.75 V/cellule). Malheureusement, quand déchargée à un niveau de 100 ampères, une batterie de 100 Ah livrera seulement 45 Ah, signifiant qu’elle peut être utilisée pour seulement 30 minutes. 

Ce phénomène est décrit dans une formule - la loi de Peukert - trouvé il y a un siècle par les pionniers de la batterie Peukert (1897) et Schroder (1894).

La loi de Peukert décrit l’effet de différentes valeurs de décharge sur la capacité d’une batterie, c.-à-d. cette capacité de batterie est réduite à des taux plus élevés de décharge. Tous les moniteurs de batterie Mastervolt tiennent compte de cette équation ainsi vous connaîtrez toujours le statut correct de vos batteries.

La loi de Peukert ne s’applique pas au batteries Lithium Ion car les consommateurs connectés n’auront pas d’effet sur la capacité disponible.

Formule de la loi de Peukert pour la capacité d’une batterie en fonction du niveau duquel elle est déchargée:

Cp = Int

Cp = capacité de la batterie à courant de décharge donné

I    = niveau de courant de décharge

n = constante de Peukert = 

T             =             temps de décharge en heure 

I1, I2 et T1, T2 peuvent être définis en exécutant deux décharges de test. Ceci implique de décharger la batterie deux fois à deux niveaux de courant différents. 

Un niveau de courant haut (I1), disons 50% de la capacité de la batterie et un second, bas (I2), autour de 5%. Pour chaque test, les temps T1 et T2, écoulés avant que la tension de la batterie chute à 10,5 Volt sont notés. Mener deux décharges de test n’est pas toujours une tâche facile. Souvent, aucun consommateur important n’est disponible ou il n’y a pas suffisamment de temps pour une décharge de test lente. 

Ventilation 

Dans des conditions normales d’utilisation, les batteries gel, AGM et Lithium Ion produisent peu ou aucun gaz dangereux. Le peu de gaz qui s’échappe est négligeable. Cependant, tout comme avec toutes autres batteries, 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. La formule suivante peut être utilisée pour calculer la ventilation exigée pour des chargeurs Mastervolt.

Q = 0.05 x I x f1 x f2 x n

Q = ventilation exigée en m³/h

I  = courant de charge maximum du chargeur de batterie

f1 = 0.5 réduction pour des batteries gel

f2 = 0.5 réduction pour les batteries fermées

n  = nombre de cellules utilisées (une batterie de 12 V a six cellules de 2 V pièce)

Retournant à l’exemple précédent un parc de batteries de 12 V/400 Ah et un chargeur de 80 ampères, la ventilation minimum nécessaire sera: 

Q = 0.05 x 80 x 0.5 x 0.5 x 6 = 6 m³/h

Ce flux d’air est si minime, qu’en général une ventilation naturelle suffit. Si les batteries sont installées dans un boîtier fermé, deux ouvertures seront nécessaires: Une sur le dessus et une dessous. Les dimensions de l’ouverture de ventilation peuvent être calculées en utilisant la formule suivante:

A = 28 x Q

A = ouverture en cm²

Q = ventilation en m³ 

Dans notre cas, ceci s’élève à 28 x 6 = 168 cm² (environ 10 x 17 cm) pour chaque ouverture.

Les batteries Lithium Ion ne produisent pas de gaz d’hydrogène et par conséquent elles peuvent être utilisées en toute sécurité. Lorsque les batteries sont en charge, la température monte. Dans ce cas, la formule ci-dessus peut être appliquée pour dissiper la chaleur.

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