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Charger les batteries

Tension de charge

Les batteries Mastervolt Gel (2 V, 12 V) et Mastervolt AGM (6 V, 12 V) doivent être chargées avec une tension de 14,5 V pour les installations 12 V et de 28,5 V pour les installations 24 V. La phase absorption est suivie par la phase float (reportez-vous aux caractéristiques de la charge 3-étapes+ décrites page 242) pendant laquelle la tension est réduite à 13,2 V pour les installations 12 V et à 27,6 V pour les installations 24 V. Ces valeurs considèrent une température de 25 °C.

Pour les batteries humides au plomb, la tension de la phase d’absorption est de 14,25 V pour les installations 12 V et de 28,5 V pour les installations 24 V. La phase float pour ce type de batteries se fait avec une tension de 13,25 V pour les installations 12 V et 26,5 V pour les installations 24 V. Ces valeurs considèrent une température de 25 °C.

Les batteries Lithium Ion sont chargées en phase absorption avec une tension de 14,25 V pour les installations 12 V, et de 28,5 V pour les installations 24 V. La tension de la phase float est de 13,5 V pour les installations 12 V et 27 V pour les installations 24 V.

Courant de charge

La règle empirique pour les batteries gel et AGM est que le courant de charge doit être au minimum de 15 à 25 % de la capacité de la batterie. Pendant la charge, les appareils connectés continuent à être alimentés, et cette consommation doit aussi être ajoutée à ces 15-25 %.

A insi, un parc de batteries de 400 Ah avec un équipement consommateur de dix ampères requiert un chargeur d’une capacité de 70 à 90 ampères pour assurer une charge dans un délai raisonnable.

Le courant de charge maximal est de 50 % pour une batterie gel et de 30 % pour une batterie AGM. Les batteries Lithium-Ion Mastervolt peuvent être soumises à des courants de charge bien plus élevés. Cependant, pour maximiser la durée de vie d’une batterie Lithium Ion, Mastervolt recommande un courant de charge dans la limite 30 % de sa capacité. Pour une batterie de 180 Ah par exemple, le courant de charge maximal sera de 60 ampères.

Un chargeur de batterie muni de compensation de température pour une protection optimale

Pour assurer la meilleure longévité possible à des batteries gel, AGM et Lithium Ion, il faut un chargeur de batterie Mastervolt à technologie de charge 3-étapes+. Ces chargeurs de batterie adaptent en permanence les tension et intensité du courant de charge.

Pour les batteries humides gel et AGM il est recommandé d’avoir un capteur de température de la batterie. Cela permet d’accorder la tension à la température de la batterie, et ainsi de préserver sa durée de vie. Nous appelons cela la « compensation de température ».

Temperatuurcompensatie-curve

Courbe de compensation de température.

Étant donné que les appareils tels que les réfrigérateurs consomment l’énergie de la batterie en permanence, même pendant les périodes de charge, la compensation de température Mastervolt comprend un effet de marge suffisant pour protéger les équipements connectés. La compensation est dans la limite de 14,55 V pour une installation en 12 V et de 29,1 V pour une installation en 24 V.

À des températures très élevées (>50 °C) et très basses (<-20 °C), les batteries humides gel et AGM peuvent ne plus être chargées. Au-delà de ces seuils, le chargeur de batterie Mastervolt continue à alimenter les éléments consommateurs, mais ne charge plus les batteries.

L’ajustement de la tension à des températures plus élevées ou plus basses n’est pas requis pour les batteries Lithium Ion.               

La formule suivante est utilisée pour le calcul du temps de charge d’une batterie Gel ou AGM :

Laadtijd AGM accu

La formule suivante est utilisée pour le calcul du temps de charge d’une batterie Lithium Ion :

Laadtijd Li-Ion accu

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

Calcul du temps de charge

Les éléments suivant doivent être pris en compte pour le calcul du temps de charge :

En premier, l’efficacité de la batterie est à considérer. Pour une batterie humide standard, la valeur se situe autour de 80%. Ce qui signifie que si 100 Ah sont tirés de la batterie, une charge équivalente à 120 Ah doit être effectuée pour assurer une consommation de 100 Ah à nouveau. Pour les batteries gel et AGM, l’efficacité est supérieure (entre 85 et 90%), ce qui fait qu’il y a moins de perte et le temps de charge s’en trouve amoindri par rapport à celui nécessaire aux batteries humides. Quant aux batteries Lithium Ion, leur taux d’efficacité atteint les 97%.

Autre chose à garder en tête lors du calcul de temps de charge : au moins 20% du processus de charge (de 80% à 100%) prend environ quatre heures avec des batteries humides, gel et AGM (ceci ne s’applique pas aux batteries Lithium Ion). Pendant la seconde phase, appelée absorption, ou phase tension constante, c’est le type de batterie qui détermine le courant à absorber, indépendamment de la capacité du chargeur.

Là encore, ceci ne s’applique pas aux batteries Lithium Ion, qui sont chargées beaucoup plus rapidement.

Effets dangereux de l’ondulation de tension sur les batteries

Une batterie peut avoir un comportement défectueux prématurément à cause d’ondulations de tension en provenance d’un chargeur de batterie. Pour éviter cela, l’ondulation de tension résiduelle doit être la plus faible possible.

L’ondulation de tension génère des variations de courant. En règle générale, l’ondulation résiduelle de courant ne doit pas dépasser les cinq pour cent de la capacité de la batterie installée. Si les équipements de navigation ou de communication, tels que les GPS et VHF sont alimentés par la batterie, l’ondulation de tension ne doit pas excéder les 100 mV (0,1 V). À défaut, les équipements concernés pourraient mal fonctionner.

Les chargeurs de batterie Mastervolt sont munis d’excellents régulateurs de tension et l’ondulation résiduelle de tension est toujours inférieure à 100 mV.

L’autre avantage d’une ondulation de tension faible est la protection de l’installation dans le cas, par exemple, de jeux ou de corrosion sur une borne de batterie. Par ailleurs, grâce à cette faible ondulation de tension, un chargeur de batterie Mastervolt peut même alimenter l’installation sans être raccordé au parc de batterie.

Connaître l’état de charge d’une batterie

L’explication annexe à propos de la loi de Peukert montre que le niveau de charge d’une batterie ne peut pas être simplement déterminé, par exemple, seulement avec la mesure de la tension.

La meilleure manière et la plus précise est d’utiliser un compteur d’ampères-heures (contrôleur de batterie). De tels instruments sont disponibles dans le catalogue Mastervolt : les MasterShunt, BTM-III ou BATTMAN jouent ce rôle. En plus du courant de charge et de décharge, un tel contrôleur indique aussi la tension de la batterie, la consommation en ampères-heures et le temps d’autonomie du parc de batterie avant de le recharger.

Les contrôleurs de batterie Mastervolt se distinguent des concurrents par l’accès à un historique des données. On peut par exemple lire le nombre de cycles de la batterie, le niveau le plus profond de décharge, le niveau moyen de décharge et les valeurs de tension les plus élevées et les plus basses. À la page 247 vous trouverez plus d’information sur les avantages des contrôleurs de batterie Mastervolt. 

La loi de Peukert

En théorie 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 en estimant 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) pour une batterie 12 V. Malheureusement, lorsqu’elle est déchargée à un niveau de 100 ampères, une batterie de 100 Ah livrera seulement 45 Ah, signifiant qu’elle peut être utilisée pendant seulement 30 minutes.

Ce phénomène est décrit dans une équation (la loi de Peukert) établie 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’est à dire que 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.

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

Peukert formule

Cp = capacité de la batterie à courant de décharge donné
I = niveau de courant de décharge
n = constante de Peukert = log T2 - logT1 : log I1 - log I2
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. Vous trouverez dans les caractéristiques de la batterie toutes les valeurs nécessaires au calcul de l’équation de Peukert.

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.

Ventilatie formule

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 : 

Ventilatie opening formule

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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