Le monde des accumulateurs rechargeables

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La charge des accus au Nickel

Comment bien recharger mon accumulateur ?

Une seule solution : Pour bien charger vos accus il faut un bon chargeur.
La durée de vie de vos batteries sera essentiellement proportionnelle à la qualité de votre chargeur.
Le problème c'est qu'un bon chargeur c'est cher, voire très cher.
Donc tout dépend de l'utilisation que vous faîtes de vos accus. Si elle est intensive, vous avez tout intérêt a investir dans un chargeur de qualité.

Tout d'abord voyons la théorie de la charge.


Charger un élément, c'est faire passer entre ses bornes + et - un courant électrique continu (permanent).
C'est ce courant qui modifie la structure interne de la chimie contenue dans l'élément de façon à ce que celle-ci stocke de l'énergie.
Voir page théorie/la chimie
On applique normalement pour cela un courant égal à 1/10 ème de la capacité de l'élément.

Exemple : j'ai des éléments de 2 Ah, je fais passer dedans un courant de 0,2 A.

Nota : ne pas confondre les Ah (Ampères heures, unité de mesure de capacité) et les A (Ampères unité de mesure de courant électrique)

En théorie il faudrait appliquer ce courant pendant 2Ah / 0,2A = 10 h. Mais la réaction chimique de la charge a des pertes et le rendement n'est pas égal à un mais plutôt à 0,7. Un courant au 1/10ème doit donc être maintenu pendant environ 14 h pour charger un élément.
Si on charge plusieurs éléments, il suffit de les brancher en série et de faire traverser l'ensemble par le même courant.
On a vu dans les pages précédentes que la tension d'un accu était de 1,2 Volts.
En fait au cours de la charge cette tension évolue légèrement.
Lorsque l'élément est vide il présente une tension d'environ 1 Volt.
Lorsque l'élément est à la fin de la charge il présente une tension d'environ 1,45 Volts.
Si à ce moment on n'arrête pas la charge, le courant qui continu de traverser l'élément n'est plus transformé en énergie stockée. Il se dissipe alors en chaleur et l'élément commence à s'échauffer. On constate alors une légère baisse de la tension de l'accu. C'est cet instant qui correspond à la fin de la charge que l'on nomme Delta Peak ou -dV/dt
(qui se traduit mathématiquement par le changement de pente de la courbe de charge)
.
courbe de charge nickel
Voir les pages Théorie/Charge Ni-Cd ou Théorie/Charge Ni-MH
Si on maintient ensuite le courant de charge, l'accu entre en surcharge, ce qui provoque son échauffement. Pour la technologie Ni-Cd cela entraîne une usure prématurée de l'élément, et pour le Ni-MH cela provoque une destruction partielle de l'élément. La technologie Ni-MH n'aime pas du tout la surcharge. Pour le Ni-Cd la surcharge est aussi à l'origine de ce qu'on appelle par confusion l'effet mémoire et que nous verrons dans les pages suivantes.

Le principe de charge que nous venons de décrire est dit charge normale (avec un courant de 1/10ème de la capacité). Il existe bien sûr d'autres méthodes de charge, qui dérivent de celle-ci. Il y a par exemple la charge rapide avec un courant équivalent à la capacité ( courant de 1 A pour un accu de 1 Ah) qui charge donc l'accu en 1 heure.

La charge normale est la seule qui puisse être appliquée sans risque à tous les accus Ni-Cd et Ni-MH.

J'ai volontairement omis les petites différences de charge qui existent entre le technologies Ni-Cd et Ni-MH. Elles ne sont pas indispensables à ce niveau et je vous renvoie pour plus de détails aux pages Théorie/Charge Ni-Cd ou Théorie/Charge Ni-MH .


Pour charger correctement vos éléments il va donc vous falloir un chargeur :

Le chargeur est un appareil électrique qui fournit le courant de charge voulu pour les éléments considérés et qui a assez de tension disponible pour charger le nombre d'éléments désirés.
On a vu que la charge normale demande un courant de 1/10ème de la capacité maintenu pendant 14 h.
Il suffirait donc d'avoir un chargeur qui se coupe automatiquement au bout de 14 h et comme cela on serait sûr d'avoir une batterie chargée et pas surchargée. Dans ce cas il faut être sûr qu'au départ la batterie est déchargée. Sinon, si il reste encore de l'énergie dans l'élément, il sera chargé avant les 14 h.
Exemple notre accu de 2 Ah, si il lui reste encore 0.5 Ah et que le chargeur lui applique la charge normale à 0,2 A pendant 14 h il y aura surcharge pendant environ 4 h.
Avec ce type de chargeur il faut donc s'assurer que la batterie est complètement déchargée avant de commencer la charge.

L'autre solution est un chargeur capable de détecter la fin de la charge. On a dit tout à l'heure que ce moment était caractérisé par deux phénomènes :
- Un début d'élévation de la température de l'élément. Pour détecter cela il suffit de mettre une sonde de température dans la batterie, reliée au chargeur qui fera des mesures régulières et détectera le début de l'élévation de température. Ce n'est pas toujours évident d'équiper les accus de sondes de température...
- Le Delta Peak (-dV/dt) caractérisé par une baisse de tension de l'élément. Il suffit alors de mesurer périodiquement la tension de la batterie à la sortie du chargeur, et dès qu'elle baisse, on coupe la charge. Cette méthode est la plus couramment utilisée dans les chargeurs de qualité.
On peut aussi trouver des chargeurs qui cumulent plusieurs de ces modes de fonctionnement.
Pour plus de détails sur le Delta Peak

On distingue donc en gros Six types de chargeurs :

- 1 : Les chargeurs de base, lents et peu cher. Ils se présentent souvent sous la forme d'une superprise sur laquelle on vient enficher les éléments d'accus. Ce sont des chargeurs simples qui souvent chargent l'accu tant qu'il reste branché à 1/10ème du courant nominal. Avec ce genre de chargeur il y a un risque de surcharge, car la charge est conseillée en 14h mais il n'y a pas de coupure automatique. L'avantage ils ne sont pas chers mais les accus entretenus avec auront une espérance de vie limitée. Bien que ça fonctionne ces chargeurs sont à déconseiller pour la technologie NiMH et ils sont générateurs d'effet mémoire pour le Ni-Cd.

- 2 : Les chargeurs en temps rapides sans déchargeurs : On trouve de plus en plus ces petits chargeurs, qui ressemblent aux précédents. Mais ceux ci se coupent automatiquement au bout du temps théorique de charge d'un accu préalablement vidé. Généralement ces chargeurs chargent en quelques heures (2 à 5). Donc inutile de vous dire que là aussi il y a un fort risque de surcharge. Si vos accus ne sont pas vidés quand vous les mettez en charge, ils seront en surcharge à la fin du cycle du chargeur. Et comme le courant de charge est beaucoup plus élevé que dans le cas précédent, l'effet de surcharge est plus dévastateur. Pour le NiCd il y a création d'effet mémoire et vieillissement prématuré. Pour le NiMH il y a destruction partielle des éléments.
Ces chargeurs sont appelés les 'TUEURS de Ni-MH'...

- 3 : Les chargeurs en temps avec déchargeurs : Ces chargeurs décharge l'accu avant de le charger. Il applique alors un temps de charge correspondant au taux du courant de charge. La décharge préalable permet d'éviter la surcharge en fin de cycle, comme pour les chargeurs précédents. On trouve souvent ce genre d'appareil livré avec les camescopes. La charge est de bonne qualité mais elle impose une décharge systématique, qui forcément use la batterie de façon inutile.

- 4 : Les chargeurs à détection de fin de charge : Là on entre dans les chargeurs évolués qui sauront recharger votre accu sans décharge préalable inutile et qui garantiront une très bonne qualité de charge sans surcharge. Certain appliquent en fin de charge un courant d'entretien qui permet d'affiner la charge de l'accu et compenser l'autodécharge.

Nota : Petit encart dans cette famille : parmi ces chargeurs on trouve aujourd'hui beaucoup de petits chargeurs "dits"intelligents. Ils se présentent en "superprises" pour 4 éléments individuels. Mais la gamme de prix de ces matériels est très large (de 15 à 80 &euro). Ce n'est pas par hasard car dans ces petits chargeurs "intelligents" pour 4 éléments, il y a "intelligents" et "intelligents". Sur les moins chers les 4 accus sont chargés en parallèle. Il n'ont qu'un seul circuit électronique de supervision de charge. Dans ce cas il ne faut les utiliser qu'avec des accus qui servent toujours ensemble dans la même utilisation. Sinon il y a disparité entre les niveaux de charge, et le circuit électronique ne pourra pas gérer la différence entre les accus. Pour résoudre ce défaut il faut prendre un chargeur avec un circuit de supervision par élément à charger. Et là forcément c'est plus cher. Mais c'est le top. Les accus sont chargés complètement indépendamment les uns des autres. Il y a enfin un choix intermédiaire entre ces deux types de chargeurs : ceux à deux circuits qui permettent de charger les accus deux par deux.

- 5 : Les chargeurs haut de gamme : Qui regroupent toutes les fonctions précédentes, ils proposent des modes d'entretiens des accus avec des cycles de charge et décharge enchaînés. Ils sont généralement équipés d'un affichage LCD pour afficher les menus et les mesures, et sont parfois capables d'envoyer des fichiers vers un PC via une liaison RS232. Ce sont des Rolls dont les prix dépassent les 200 €.

- 6 : J'ai gardé pour la fin les chargeurs prototypes. Ceux que vous pouvez réaliser vous même si vous avez quelques notions d'éléctronique. Et là absolument tout est possible. On trouve de tout sur le net, du plus rustique avec quelques composants de bases aux plus complexes gérés par microprocesseurs ou PC qui n'ont rien à envier aux chargeurs haut de gamme que je citais précédemment.


Vous trouverez plus de détails sur tout ces types de chargeurs dans la grosse rubrique Chargeurs de ce site
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