Batterie – pour quel usage ?

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Aktualisiert – November 28, 2023

Quel type de pile pour quel usage ? Cette question se pose avec l'augmentation du nombre de types de piles.

La bonne vieille Batterie plomb-acide comme batterie de démarrage à six cellules pour voiture ou moto. Lourde, volumineuse, elle demandait beaucoup d'entretien. Il fallait souvent contrôler le degré d'acidité et le niveau de l'acide sulfurique à 37 %, faire le plein d'eau distillée et veiller à ce que les projections d'acide ne corrodent pas les vêtements.
Contrairement à ce que l'on pourrait penser, la batterie plomb-acide est la plus lourde.

C'est alors que les Batteries au gel juste à temps. L'acide silicique fait gélifier l'acide sulfurique. Pas de remplissage d'eau distillée, pas de projections d'acide. De plus, elle convient parfaitement aux sollicitations cycliques. La batterie parfaite, avec une longue durée de vie de 12 ... 20 ans (20 °C), 6 ... 10 ans (30 °C), ou 3 ... 5 ans (40 °C) ou en cycles de charge : 1.800 pour une décharge à 30 %, 750 pour une décharge à 50 % et 500 cycles pour une décharge à 80 %,
La batterie gel en version 200 Ah pèse 60 kg.

Le Batterie AGM (Absorbent Glass Mat) possède un tapis de fibres de verre saturé d'acide sulfurique, présente une très faible résistance interne et donc une faible autodécharge. Elle présente une très bonne capacité de démarrage à froid et est préférable pour les applications nécessitant un courant élevé. Toutefois, les batteries gel et AGM n'aiment pas les décharges profondes. La durée de vie est de 7 ... 10 ans (20 °C), 4 ans (30 °C), resp. 2 ans (40 °C), resp. en cycles de charge : 1.500 pour une décharge de 30 pour cent, 600 pour une décharge de 50 pour cent et 400 cycles pour une décharge de 80 pour cent.
Une batterie AGM de 200 Ah pèse 51 kg.

Enfin, les Piles au lithium (LiFePo4) complètent la gamme de produits. Par rapport aux types précédents, elles permettent d'économiser 70 % de poids à capacité égale, offrent environ quatre fois plus de courant au démarrage et un nombre de cycles de charge environ dix fois plus élevé. Une charge à 80 % prolonge la durée de vie de la batterie, alors qu'une charge permanente à 100 % la stresse et raccourcit sa durée d'utilisation. Elle fournit 80 % de sa capacité de manière fiable sur une large plage de températures allant de 50 °C à -20 °C. Pour être chargée, elle a toutefois besoin d'au moins 5 °C. C'est pourquoi certains fournisseurs proposent des batteries avec chauffage intégré, qui garantissent cette température minimale. Durée de vie en cycles de charge : jusqu'à 5.000 pour une décharge à 50 %, 3.000 pour une décharge à 70 % et 2.500 pour une décharge à 80 %.
Avec ses 14 kg, une batterie LiFePo4 de 200 Ah est un poids plume.

Il convient de distinguer les batteries LiFePo4 avec ou sans BMS (Batterie Management System). Le BMS sert d'élément de protection contre les surcharges et les décharges profondes, et assure en outre un état de charge équilibré de toutes les cellules contenues (quatre cellules pour 12 V). Si le BMS n'est pas inclus, il doit être acheté et raccordé séparément.
Il existe également des BMS sans système intégré Équilibreur (compensation automatique des cellules). Dans ce cas, celle-ci doit également être commandée et raccordée séparément.

En règle générale, aucune pile n'aime les températures élevées. Elle se sent le plus à l'aise à une température de 20 °C.

Les caractéristiques de charge et de décharge de chaque type de batterie sont examinées plus en détail ci-dessous. Les chargeurs intelligents déterminent automatiquement le type de batterie correct et passent au mode de charge et d'entretien approprié. Les chargeurs qui commutent manuellement sur le type de batterie approprié doivent être réglés en conséquence. Les chargeurs qui ne peuvent charger qu'un certain type de batterie doivent être remplacés par un appareil approprié en cas de changement de type de batterie.

Définitions

Dans la technique de charge des batteries, on distingue jusqu'à quatre phases différentes du processus de charge. Les chargeurs disposent en principe de procédures identiques et peuvent même, dans certains cas, reconnaître eux-mêmes le type de batterie raccordé. Un site adaptatif La régulation tient également compte de la consommation électrique actuelle dans le comportement de charge.

En vrac

En vrac désigne la charge avec un courant constant jusqu'à ce que la tension d'absorption de la batterie soit atteinte.

Absorption

Absorption est la poursuite du processus de charge avec un courant décroissant mais une tension (d'absorption) constante pendant une durée pouvant aller jusqu'à 4 heures.

Float

Float est une charge qui dure 24 heures avec une tension décroissante jusqu'à 14 V, suivie d'une phase d'absorption d'une heure.

Stockage

Stockage suit la phase d'absorption d'une heure et maintient la tension à 14 V pendant une semaine au maximum.

Batterie plomb-acide

Il convient tout d'abord de distinguer si la batterie plomb-acide est utilisée de manière cyclique, comme dans les véhicules, ou si, comme dans une alimentation de secours, elle fonctionne en mode veille et est chargée en permanence pour compenser l'autodécharge.

Le processus de charge des batteries plomb-acide utilisées de manière cyclique se divise en trois étapes :

• Charge avec un courant constant jusqu'à 16 heures à 2,45 ... 2,5 V par élément
• Charge avec une tension constante de 2,3 ... 2,35 V et courant décroissant en continu jusqu'à 8 heures
• Charge d'entretien à 2,275 V par élément et courant également décroissant

La tension de fin de décharge, synonyme de décharge profonde, est de 1,8 V par élément, soit 1,8 x 6 = 10,8 V. Une tension inférieure à cette valeur peut endommager durablement la batterie jusqu'à la rendre inutilisable.

Batterie gel-acide

La procédure de chargement est identique à celle décrite ci-dessus, mais les tensions de chargement diffèrent.

2,35 .. 2,4 V, pour une batterie de 12 V, 14,1 ... 14,4 V représentent les valeurs de la tension de maintien et de la tension de fin de charge.

Alors qu'une batterie plomb-acide tolère bien le dépassement de la tension de fin de charge, les batteries gel le prennent très mal et quittent rapidement le service.

Batterie AGM

Les batteries AGM se comportent de manière identique aux batteries au gel en ce qui concerne le processus de charge/décharge et les valeurs de tension, ainsi que le dépassement de la tension de fin de charge.

Batterie au lithium / LiFePo4

Les batteries au lithium / LifePo4 de 12 V ne sont pas composées de six, mais de quatre cellules. La tension des cellules est donc de 3,2 V, la tension de fin de décharge de 2,8 V et la tension de charge de 3,5 ... 3,6 V, idéalement 3,55 V.

Dans les réseaux de batteries, seules des batteries de construction identique et de capacité identique peuvent être connectées entre elles.

BMS

On appelle BMS le battery Management System est désigné par le terme "batterie". Il sert à protéger contre les décharges profondes, comme les surcharges, les surtensions, les courts-circuits ou les tentatives de charge à des températures inférieures à 0°C. Il peut également être utilisé pour protéger la batterie contre les chocs électriques.

Les BMS contiennent soit une unité Bluetooth intégrée, soit une unité connectable qui permet d'établir une connexion avec l'application correspondante sur un téléphone portable ou une tablette et d'afficher toutes les données de mesure pertinentes et, en partie, de les configurer.

L'affichage doit toutefois être interprété avec une certaine "prudence", car les données de capacité affichées sont des valeurs calculées et non mesurées. En effet, la courbe de tension d'une batterie LiFePo4 est presque linéaire entre 25 et 95% et ne présente qu'une différence de tension d'environ 0,05V sur cette différence d'état de charge de 70%.

Le BMS prélève continuellement un faible courant dans la batterie, ce qui fait qu'à la longue, la batterie risque de se décharger. C'est pourquoi il est recommandé, en cas de non-utilisation, de recharger complètement la batterie au plus tard après six mois de stockage.

Le chargeur ne charge pas

Si le BMS s'est arrêté en raison d'une sous-tension, il se peut que la fonction de charge via un chargeur connecté soit également désactivée, car certains chargeurs ont besoin d'une tension minimale pour passer en mode de charge.
Le plus simple est de réactiver la possibilité de charge en appliquant une tension supérieure à 14 V, par exemple via l'alternateur. Donc : démarrer le moteur, l'alternateur fournit environ 14,5 V et désactive ainsi la désactivation du BMS. Ensuite, le moteur peut à nouveau être arrêté et le chargeur raccordé prend en charge la suite de la charge comme d'habitude.

Équilibreur

Les batteries sont composées de plusieurs cellules individuelles. Celles-ci sont connectées en série et leur somme donne la tension nominale de la batterie. On pourrait supposer que toutes les cellules sont chargées et déchargées de la même manière. Comme ce n'est pas le cas, il faudrait connecter périodiquement toutes les cellules de la batterie en parallèle, attendre un certain temps jusqu'à ce que les tensions des cellules s'égalisent, puis rétablir la connexion en série.

Un équilibreur actif peut effectuer ce processus automatiquement, mais sans faire passer les cellules d'une connexion en série à une connexion en parallèle.
L'équilibreur est relié à chaque pôle positif et négatif de chaque cellule d'une batterie, mesure la tension de chaque cellule et décide ensuite automatiquement de transférer de l'énergie d'une cellule plus pleine vers une cellule plus faible.

Un balancier complète donc le BMS par cette fonction d'équilibrage, mais ne le remplace pas !