Le monde des accumulateurs rechargeables

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La charge des batteries au plomb
Texte écrit par Pierre-Jacques Poinot Chazel

A retenir :

Avec les accus au plomb, toutes les valeurs de référence (fin de charge et de décharge) sont des tensions. L'unité de base est l'élément dont on dit toujours que la tension est de 2V. La suite va nous montrer que c'est loin d'être suffisamment précis.
Toutes les valeurs ci dessous même si elles ne sont pas exactement optimisées en fonction des marques peuvent être employées sans risque pour tous les accus au plomb étanche à électrolyte stabilisé qu'ils soient nommés VRLA ou AGM etc....
C'est également valable pour les batteries de démarrage à électrolyte liquide de type sans entretien.

Tension nominale :

Tension d'un élément chargé au repos à 25°C : 2.1V/Elt. soit 12.6V pour la traditionnelle batterie dite de 12V. C'est ce que vous devez lire ( à la précision de la mesure près) sur une batterie que vous avez chargée et ensuite débranchée pendant une nuit.

Tension de floating :

Tension à laquelle on peut maintenir en permanence un accu pour être sur qu'il soit chargé au moment où en a besoin : 2.25 à 2.28/Elt. à 25°C. Cette valeur devrait être corrigée de 0.005V en plus ou en moins par degré centigrade selon que la température descend ou monte. A -10°C c'est 2.36V et à +40°C 2.21V.
Vous devez aussi trouver sur les sites constructeur une abaque résumant ces valeurs.
Soit pour résumer : 14.6V à -10°C 13.6V à +25°C et 13.2V à +40°C.
Le terme floating est employé classiquement mais en bon Français, on devrait dire charge d'entretien.

Tension de recharge :

Tension maximum à laquelle on peut charger la batterie (mais pas la laisser en permanence) . 2.3 à 2.4V/Elt toujours à 25°C et avec le même coefficient de température de 0.005V/°C. Soit 13.8 à 14.4V pour un bloc 12V à 25°C.
Attention que cette tension est une valeur maximum et que si votre chargeur n'est pas de bonne qualité (voir de qualité moyenne) il aura superposée à la tension continue de sortie une ondulation résiduelle due à un mauvais filtrage. La valeur de crête de cette ondulation résiduelle n'est visible qu'a l'oscilloscope et pas avec un multimètre et pourtant, c'est elle que la batterie 'voit'.

Intensité de charge :

Une valeur facile à retenir est 1/5 de la capacité nominale en 20 heures. Donc pour la 12V/7Ah le maximum serait de 1.4A. En fait, si vous prenez la peine de regarder les notices constructeur c'est un peu plus, de l'ordre de 1.7A pour une 7Ah et par exemple 20A pour une 85Ah au lieu de 17 avec mon calcul des 1/5 de Cn.

Et maintenant la procédure :

Vous pouvez facilement déduire de ce qui précède que votre chargeur devra gérer deux paramètres : L'intensité de charge maximum et la tension de fin de charge.
La, vous avez deux modes de charge suivant votre application (et vos moyens ).

Le premier mode

 c'est une recharge en deux temps (Cf. courbe 1)

dans la première partie de la charge, vous limitez le courant à l'intensité maximum admissible par votre batterie et lorsque vous atteignez un seuil aux environs de 12.7V, vous passez en mode limitation de tension. Là deux solutions, soit votre batterie est destinée à rester toujours connectée au chargeur comme, sur une centrale d'alarme par exemple, et la valeur de tension à imposer sera la tension de floating préconisée par le fabriquant (en gros et sans prendre de risque si on ne les a pas 13.6V)Dans ce cas, votre batterie ne sera chargée qu'à environ 95% de sa capacité nominale. Soit vous allez utiliser votre batterie rapidement et la valeur de tension à imposer sera la tension de recharge (en gros 14V)et là, votre batterie sera rechargée à fond.
Dans la pratique, n'importe quelle alimentation stabilisée réglable en intensité et en tension fait l'affaire. Si vous la construisez vous même, tous les régulateurs intégrés du commerce (317, 723, L200 etc..)correctement paramètrés peuvent être utilisés. Pensez à soigner le filtrage (à cause de l'ondulation résiduelle) et le radiateur .
A propos, il faut tordre le cou à une légende que l'on entend souvent : Il n'est absolument pas indispensable d'utiliser des systèmes à découpage pour recharger des accus au plomb étanche. C'est sur, c'est plus petit, moins lourd, ça ne chauffe pratiquement pas et ça permet d'utiliser des techniques plus sophistiquées que nous allons voir maintenant ; mais ce n'est pas impératif.

Le deuxième mode



est une recharge en trois temps (Cf. courbe 2)

dans la première partie de la charge, vous limitez le courant à l'intensité maximum admissible par votre batterie, dans la deuxième partie, vous imposez la tension de recharge et dans la troisième partie vous redescendez à la tension de floating.
Ce mode de recharge permet de recharger la batterie à 100% de sa capacité nominale dans les meilleurs délais et de la maintenir après en floating. Les chargeurs de ce type sont gérés par des microcontrôleurs pilotant des alimentations à découpage ou par des circuits intégrés spécialisés.
Cette gestion assez sophistiquée est utilisée entre autres sur les onduleurs.
On trouve maintenant dans le commerce des chargeurs entre autres pour la navigation de plaisance utilisant cette technique. C'est beau.... Mais c'est cher !!

Un point important sur les chargeurs

les chargeurs de supermarché à 15 euros, ça sert d'abord à tuer les batteries (et à en vendre)et éventuellement à les charger.
Pour rester sérieux, ces appareils ne sont généralement constitués que d'un transformateur suivi d'un pont de diodes sans aucun filtrage et le réglage du courant de charge s'effectue en commutant des enroulements du transfo. Bilan, les tensions de sortie sont totalement variables et l'ondulation de sortie ne mérite plus le nom de résiduelle tellement elle est présente. Même sur une batterie de démarrage ouverte c'est à déconseiller. Si vous êtes bricoleur vous pouvez vous en servir comme base de départ (boîtier/transfo/redresseur) et rajouter l'électronique qui va bien.

La charge des assemblages de batteries série et paralelle


Voir le dossier spécial ASSEMBLAGES DES BATTERIES AU PLOMB

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