Le monde des accumulateurs rechargeables

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La décharge des accus au Nickel

Seuil minimum de décharge

Quand on parle de décharger complètement une batterie cela sous entend bien sûr de

ne pas descendre en dessous de  1 V / élément.

Ceci est la tension minimum en dessous de laquelle l'élément ne doit jamais descendre sous peine de destruction partielle, voire complète. Cette tension est une valeur de tension à vide, donc sans débit. Quand la batterie fourni un fort courant la tension peut descendre à 0,8V par élément pendant la décharge.

La courbe de décharge

La décharge se déroule en trois phases. Premièrement une chute rapide de la tension vers la valeur de 1,2V/élént. Puis une longue plage ou la tension reste stable à cette valeur. Et enfin une avalanche de la tension de l'accu. C'est là qu'il faut stopper rapidement la décharge avant la destruction. La proportion de la longueur de ces phase est fonction du courant débité.

Pour une décharge optimale, il faut se conformer aux indications données par le constructeur en fonction de la technologie et des caractéristiques de l'accu. En fonction de leur technologie les accus peuvent débiter plus ou moins de courant pour une même capacité.
Par exemple, à capacité équivalente, un accu Ni-Cd sera capable de débiter beaucoup plus de courant qu'un accu Ni-MH.

Exemple de courbes de décharge Ni-Cd :
Courbe de décharge Ni-Cd

La résistance interne

En fonction de la valeur du courant de décharge, la tension de l'élément va dimininuer.

Exemple de courbes de décharge Ni-MH :
Courbe de décharge Ni-MH

Cette diminution de la tension nominale quand on fait débiter de forts courants aux accus est liée à la résistance interne des éléments au Nickel. Comme tout générateur d'électricité un accu présente une résistance interne due à ses composants chimiques et aux réactions qu'ils génèrent. Un accu n'est malheureusement pas un générateur parfait.
Cette résistance interne est plus faible pour la technologie Ni-Cd que pour la technologie Ni-MH. C'est pour cela que la technologie Ni-Cd est préférée au Ni-MH pour les applications demandant de fort courants, comme les outils électro-portatif ( perceuses sans fil et consort)

  • Résistance Interne d'un accu Ni-Cd : 50 à 200 mΩ
  • Résistance Interne d'un accu Ni-MH : 200 à 300 mΩ
Ceci est traduit mathématiquement par la loi de Pouillet :
U = E - r x I
avec :
  • U : tension aux bornes de l'accu
  • E : Tension à vide (sans débit) de l'accu
  • r : Résistance interne de l'accu
  • I : Courant débité par l'accu

La relative forte résistance interne des Ni-MH pose aujourd'hui problème du fait de la disparition annoncée du Ni-Cd. Malgré les évolutions de la recherche cette valeur n'a pas pû être significativement réduite. Par contre le monde des radiomodélistes, de part ses besoins importants en énergie instantanée, a diffusé une méthode, mise au point par M.Guindeuil , appelée "rodage" qui permet de faire diminuer la résistance interne des accus. Cette méthode est une sorte de programme d'entrainement à débiter de forts courants. Voir les détails ici

Dernière chose au sujet de la résistance interne, c'est l'influence de la température. En effet plus la température diminue, plus la résistance interne de vos accus augmente. C'est ce qui explique que par temps froid les accus de votre APN sont preçus comme vide par l'appareil. La résistance interne plus élevée provoque une chute plus rapide de la tension....

Décharge d'une batterie d'accumulateurs

Dans le cas de plusieurs éléments en série , cas de nombreux packs, il n'est pas possible de controler la tension de chaque élément. Donc si ils ont tous été chargés en série et si ils débitent tous en série il est tout à fait possible de finir de les décharger en série si ils n'ont pas été dissociés. La tension limite minimale sera alors fonction du nombre d'éléments car il y a toujours un risque de disparité de décharge entre les éléments. Si certains étaient encore au dessus 1 V alors d'autres seraient passés en dessous. :o((((
Les constructeurs préconisent la règle suivante pour la tension minimale limite de fin de décharge :

Table des tensions mini de décharge

Donc par exemple pour 6 éléments avec une tension nominale de 7,2V la tension minimale de fin de décharge sera de 6x1=6,0V.
Et pour 10 éléments avec une tension nominale de 12V la tension minimale de fin de décharge sera de 9x1,2=10,8V.
En dessous de cette valeur la tension de l'accu va chuter très rapidement, jusqu'à zéro. Si plusieurs éléments sont en série, il y en a toujours un dont la capacité est inférieure à celle des autres et dont la tension chutera avant les autres. Cet éléments, une fois arrivé à zéro Volts, risque de subir une inversion de polarité du fait de sa polarisation par les autres élément. Inutile de vous dire que c'est très dangereux pour lui. C'est pour celà qu'il faut respecter le seuil de décharge de 1V/él.

Il y a une solution pour protéger vos éléments contre les inversions de polarités : Mettre en // sur chaque élément une diode schottky qui entrera en conduction lorsque l'élément sera trop déchargé. Ainsi elle écoulera le courant à l'extérieur de l'élément, la tension de la batterie d'accu diminuera mais l'élément restera protégé.

Schéma de protection contre les inversions de polarité

Certaines batteries Ni-Cd peuvent débiter des courants très importants, bien supérieur au courant nominal. Généralement le courant max de décharge est mentionné par le fabricant.

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