Génération de courant

Sur un véhicule moderne, la génération de courant est assurée par l'alternateur. Celui-ci assure une tension minimum aux bornes de la batterie, pour que celle-ci ne soit pas obligée de fournir de l'énergie au réseau de bord. En fonctionnement nominal, c'est bien la génératrice, dynamo ou alternateur, qui fournit l'ensemble des besoins nécessaires en énergie électrique.

 

Ce fonctionnement n'est pas satisfait dans certains cas :

• Augmentation de la puissance consommée, en raison de l'utilisation de nombreux consommateurs (Phares, lunette AR chauffante, pulseur de chauffage etc.)
• Insuffisance de la production d'énergie (Fonctionnement au ralenti, pendant lequel la production d'énergie baisse)

Dans ce cas, la batterie prend le relais de la génératrice, mais ce n'est pas un cas nominal et cela doit rester exceptionnel. Dans le cas contraire, la batterie va se décharger inéluctablement, jusqu'à la panne.

Le constructeur automobile veille au bon dimensionnement de la génératrice mais dans certains cas d'usage, le bilan électrique peut être négatif.

 

Rôle de la batterie

Le rôle principal de la batterie, sur un véhicule, est d'assurer une capacité de délivrance d'un courant électrique, sous une tension nominale de 6v ou 12v, lors du démarrage de la voiture.

La batterie est donc conçue comme une batterie de démarrage et non une batterie de traction. Pour cela sa conception permet d'autoriser un courant élevé, mais de façon temporaire.

Cette caractéristique est essentielle : Cela veut dire que la batterie au plomb qui équipe nos voitures n'est absolument pas conçue pour être déchargée au delà d'un certain seuil. Une décharge profonde tue une batterie d'automobile ! Il ne faut donc pas s'étonner si les batteries que l'on n'entretient pas ne durent pas plus de 2 ans...

 

 

 

Constituants d'une batterie

Une batterie est constituée de plusieurs accumulateurs unitaires, montés en série, dont la tension nominale dépend des composants internes qui définissent, au travers des réactions électrochimiques, une différence de potentiel aux bornes de l'accumulateur. Pour un accumulateur basé sur la technologie au plomb, la tension nominale entre les deux plaques positives et négatives est de 2,1v.

On assemble ainsi 6 accumulateurs pour obtenir une batterie de 12,6v. Voici un éclaté d'une batterie, montrant les différents constituants.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nous ne rentrerons pas dans le détail du fonctionnement et des réactions chimiques, ce n'est pas le but de cet article. Vous trouverez sur le net tout ce qu'il faut et encore plus, pour tout savoir.

 

Etat de charge d'une batterie

La meilleure façon de connaître l'état de charge d'une batterie est de mesurer la densité de l'électrolyte de chaque accumulateur.

Il existe des pèse-acide disponibles dans le commerce, la densité de l'électrolyte permet de connaître l'état de charge selon le tableau ci-dessous :

 

Charge	Densité de l'électrolyte (g/L)
	17°C	27°C	37°C	47°C
100%	1260	1255	1250	1245
75%	1220	1215	1210	1205
50%	1185	1180	1175	1170
25%	1160	1155	1150	1145

 

Le contrôle de l'électrolyte n'est pas toujours possible sur les batteries modernes, c'est pour cela que nous sélectionnons sur nos DS, quand c'est possible, une batterie avec bouchons amovibles.

Faute de mesure de densité d'électrolyte, il faut s'appuyer sur la tension à vide de la batterie. Celle-ci se mesure toujours après un repos de 24h et donne un état de charge de la batterie selon le tableau ci-dessous :

 

	Tension pour 100 % de charge	Tension pour une décharge de 50 %	Tension pour une décharge de 80 %
Batterie au plomb	12,8v	12,3v	11,5v

 

Comme vu plus haut, une batterie de démarrage ne doit pas être déchargée au-delà de 50%. La tension à vide ne doit donc jamais descendre en dessous de 12,3v.

En dessous de cette valeur, la batterie doit absolument être rechargée.

 

Entretien et recharge

Pour assurer une bonne conservation à la batterie, il faut la maintenir chargée. La meilleure façon est de rouler régulièrement avec son véhicule, sur des trajets suffisamment longs pour que la batterie puisse se charger naturellement.

Dans le cas contraire, si on ne roule pas, débrancher la batterie. Il faudra effectuer des mesures de tension tous les mois environ, recharger la batterie quand la tension sera inférieure à 12,3v.

En hiver, une batterie suffisamment chargée résiste à des températures fortement négatives, en tout cas largement en-dessous de celles que l'on rencontre en France !

Une batterie doit être stockée au froid, chargée, pour limiter son auto-décharge. Plus la température augmente, plus la batterie se décharge seule.

 

L'alimentation de laboratoire, le chargeur idéal ?

 

Pour assurer une bonne charge à notre batterie, il faut respecter la courbe de charge ci-dessous :

 

L'intensité durant la charge (courbe rouge), ne doit pas dépasser 1/10ème de la capacité nominale de la batterie, 4A pour une batterie de 40Ah, par exemple.

La tension durant la charge (courbe bleue), ne doit pas dépasser 2,35 à 2,40v par élément, donc 14,1 à 14,4v en fin de charge.

Si vous être bricoleur en électronique, le meilleur chargeur qui existe et qui permet de régler les différents paramètres est l'alimentation de laboratoire :

 

On la choisira adaptée, avec une tension de sortie réglable supérieure à 15v et un courant maxi de l'ordre de 4 à 5A.

La tension de 15v est un minimum, le courant maxi  n'est pas critique, la charge sera simplement plus longue si on dispose d'une alimentation ne délivrant que 2A par exemple.

 

Comment procéder ?

 

On règle d'abord la tension de sortie à vide, sans batterie connectée, à la valeur de 14,4v.

Ensuite, on règle le courant maxi (Se reporter à la notice de l'appareil). Dans certains cas, il est nécessaire de court-circuiter les sorties de l'alimentation pour régler ce courant.

 

Enfin, on peut brancher l'alimentation sur la batterie à recharger.

 

Durant la charge, la tension aux bornes de la batterie va monter progressivement, tandis que le courant reste fixe, à la valeur préréglée. Quand la tension de la batterie atteint 14,4v, le courant commence à décroître.

Une batterie en bonne forme doit voir son courant de charge diminuer au fil du temps  pour descendre en dessous de 50 mA. Arrivé à ce stade, on considère que la charge totale a été atteinte. Ceci peut prendre plusieurs dizaines d'heures.

 

Personnellement, je préfère charger mes batteries avec une alimentation de laboratoire car je maîtrise finement les paramètres et j'ai une bonne vision de la santé de la batterie.

Pour connaître les symptômes permettant de savoir si la batterie est en bonne forme, voir le paragraphe qui suit !

 

Les symptômes

 

 Une mesure de la tension à vide, au repos de la batterie, renseigne sur l'état de charge (Cf. les paragraphes précédents). Imaginons que la tension soit de 12,3v, donc une batterie déchargée à 50%.

Si notre batterie fait 40Ah, nous devons donc lui injecter au moins 20Ah.

Notre chargeur devra donc délivrer 4A (Puisque l'on charge au 1/10ème de la capacité), pendant au moins 5 heures.

• Si la tension batterie grimpe à 14,4v sous charge, dans l'heure qui suit le branchement de l'alimentation, c'est le signe irréfutable que la batterie a perdu une grande partie de sa capacité de stockage.
• Si le courant de charge, après une vingtaine d'heures, est toujours de l'ordre de 500mA, c'est le signe que la batterie a vieilli et qu'elle n'est plus en si bonne forme que l'on croyait !

Le courant de charge en fin de charge va croître au rythme de l'usure de la batterie.

 

D'où l'intérêt de travailler avec une alimentation de laboratoire ! On peut vérifier le vieillissement de notre batterie en mesurant la variation des paramètres de charge.

 

Les autres possibilités de charge

 

Un chargeur automatique du commerce fera bien sûr l'affaire, à condition de s'assurer qu'il régule bien en tension et que le courant de sortie est limité. Ne rêvez pas, s'il coûte 10€, il ne fait rien de tout cela et endommagera irrémédiablement votre batterie.

Il existe des chargeurs automatique basés sur la technologie à découpage, comme la photo ci-dessous :

 

Ce chargeur permet de charger des batteries de 6v et 12v, de voitures et motos.

Il est géré par microprocesseur et gère tout seul la charge.

Il autorise un branchement en permanence, pratique pour maintenir en charge une batterie sur un véhicule stocké dans un garage. Attention : La moindre coupure de courant le fera passer en mode stand-by, arrêtant le maintien de charge.

Ses défauts, s'il en a : On ne sait pas quel est le courant envoyé à la batterie, ni la tension aux bornes.

 

Il se trouve pour une vingtaine d'euros, dans une enseigne hard discount bien connue, qui les distribue à certaines périodes de l'année ! Sa marque : Ultimate Speed.

Je possède ce chargeur, il rend service, même si je préfère utiliser ma bonne vieille alimentation de laboratoire !!!

Je le trouve parfois caractériel, notamment pour lancer le cycle de charge. Il a du mal à démarrer sur des batteries très fatiguées. NDR : Pas de souci sur des batteries en bonne forme. (16/11/2015 : Ce mauvais caractère était en fait provoqué par un bouton de démarrage défaillant. Problème connu sur ce produit, d'après le Net. Un bon coup de bombe contact dans le bouton a résolu le problème !)

Il charge aussi par impulsion, ce qui permet de réveiller des batteries un peu fatiguées. Cette caractéristique est intéressante, ce que ne permet pas notre alim de labo !

Mise à jour du 16 juin 2013 : J'ai effectué des mesures de tension sur cet appareil. Il indique une batterie complètement chargée au moment où la tension aux bornes arrive à 14,4v, en mode normal et 14,7v en mode froid. Quand la LED verte s'allume, le chargeur bascule en mode d'entretien. C'est fort dommage car la phase d'absorption (voir courbe ci-dessus), est complètement zappée ! La batterie n'est pas chargée à sa capacité maximum avec ce chargeur. Je vous conseille donc de laisser ce chargeur plusieurs jours en charge d'entretien, pour espérer atteindre la capacité maxi. A noter que j'ai relevé une tension moyenne de 13,1 v en charge d'entretien, insuffisant, à mon avis, pour assurer une bonne phase d'absorption.

Mise à jour du 5 octobre 2013 : Ayant laissé plusieurs jours ce chargeur branché sur la batterie d'un de mes véhicules, j'ai pu mesurer une tension de 13,45 v. Donc même si la phase d'absorption n'est pas garantie, je vous conseille de le laisser branché au moins 2 à 3 jours d'affilé, voyant vert allumé, pour garantir une bonne charge.

Mise à jour du 16 novembre 2015 : Voici un graphique illustrant la courbe de charge, en mode 12v, voiture (Intensité de charge = 3,8 A). Les différents cycles de charge sont spécifiés. On peut voir les différentes phases de charge assurées par le chargeur.

 

 

Mise à jour du 20 janvier 2016 : Une nouvelle version de ce chargeur vient de faire son apparition : Il comporte désormais un afficheur LCD qui offre l'avantage de visualiser la tension batterie, avant, pendant et après la charge. Sa référence : ULGD 3.8 A1. D pour Display ! Pour ceux qui ne disposent pas d'un voltmètre, c'est très pratique !

Il assure les mêmes fonctions que précédemment, avec 4 modes :

• Mode 1, batterie 6v, tension max 7,3v courant max 0,8A
• Mode 2, batterie 12v, (14,4v / 0,8A), adapté aux batteries de moto < 14Ah,
• Mode 3, batterie 12v (14,4v / 3,8A), adapté aux batteries de voiture de 14Ah à 120Ah,
• Mode 4, batterie 12v (14,7v / 3,8A), adapté à la charge des batteries de voiture > 14Ah, en conditions froides et aux batterie à technologie AGM.

 

 

Chaque mode de charge est indiqué par l'allumage du symbole correspondant : 1 à 4, sélectionné par des appuis successifs sur le bouton 10.

Le voyant 5 indique une inversion de polarité des cordons de charge,

Le voyant 6 indique que le chargeur est en stand-by ou sous tension,

L'indicateur 9 affiche la tension batterie au 1/10ème de volt,

L'indicateur 7 clignote pendant la charge et affiche en 8 la progression de la charge. Il devient fixe quand l'appareil passe en charge de maintien.

 

Ce nouveau chargeur est une évolution appréciable des modèles antérieurs. Vu son prix (18€), il s'amortit très rapidement en permettant de prolonger la vie de votre batterie de plusieurs années !!!

 

Mise à jour du 08 juin 2021 : Une nouvelle version de ce chargeur vient d'apparaître : Le courant de sortie passe de 3,8 A à 5 A.

Le prix n'évolue pas, le boîtier devient un peu plus volumineux et de couleur rouge.

Les fonctions restent les mêmes.

 

 

 

Conclusions

 

Une bonne batterie de 55Ah peut atteindre une centaine d'euros. Si l'on n'y prend pas garde, comme nos voitures ne sortent pas aussi souvent que les autos modernes, ce capital peut être dilapidé en peu de temps, si on n'entretient pas sa batterie.

• S'il ne fallait retenir qu'une chose, c'est de ne jamais laisser la tension de sa batterie descendre en dessous de 12,3v.
• Pour recharger celle-ci, utiliser un chargeur de bonne qualité, dont la tension de sortie ne dépasse pas 14,4v, surtout si vous avez une batterie dite "sans entretien".
• Limiter le courant de charge au 1/10ème de la capacité de la batterie.
• Si votre batterie consomme de l'eau, vérifiez la tension de charge de la dynamo ou de l'alternateur ! Nous en parlerons dans un prochain article...