Informations et généralités sur les batteries.

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gasmobil
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Informations et généralités sur les batteries.

Message non lupar gasmobil » 10 févr. 2010 13:31

Bonjour.

Pour les non initiés, les batteries peuvent paraitre simple a comprendre ou pas.
Dans les fait c'est un peu plus complexe qu'on ne le pense.
J'ai regroupé ci dessous quelques connaissances à partager.

Le montage en série:

Montage série.JPG


En cas de montage en série de batteries, le pôle plus de la première batterie est relié au pôle moins de la deuxième batterie. Les tensions des différentes batteries s'ajoutent. La tension totale peut être relevée sur les pôles restés libres. La capacité totale est égale à la capacité des différentes batteries.

Exemple : 2 batteries de 12 V 55 Ah montées en série donnent du 24 V 55 Ah.

Le montage en parallèle:

montage parallele.JPG


En cas de montage en parallèle d'accumulateurs, le pôle plus est relié au pôle plus et le pôle moins au pôle moins par une liaison conductrice. Les capacités des différentes batteries sont alors additionnées. La tension totale [V] est égale à la tension des différentes batteries.

Important :
Les lignes doivent être de section et de longueur rigoureusement identiques.

Exemple : 2 batteries de 12 V 55 Ah montées en parallèle donnent du 12 V 110 Ah.

[b]Le montage en parallèle et série[/b]

montage parallele et série.JPG

On retrouve l'avantages des deux montages précédents.
Doublement de la tension 12+12=24V
Doublement de la capacité 55+55=110Ah


Info pratique :yaeh_am_not_durnk:
Pour l'électricité sur un poids lourd dont l'installation d'origine est en 24V, pour moi c'est une évidence il faut rester sur du 24 V, moins de chutes de tensions, sections de câbles plus petites à puissance égale et surtout, la compatibilité avec votre alternateur pour recharger quant le moteur tourne.
A partir du 24V, il est assez simple d'obtenir de 12V avec un abaisseur de tension statique.
Un parc de batteries en 12V reste possible mais c'est moins simple.

Les Effets du à la température.
La batterie étant un composant électrochimique, la température a des effets importants sur son fonctionnement interne : taux de réactions électrochimiques, tension de gazéification, tension limite de charge, tension limite de décharge, perte d’électrolyte ainsi que ses performances : capacité, autodécharge et durée de vie.
En particulier, la tension de fin de charge et la tension de fin de décharge qui varient en sens inverse de la température doivent être contrôlées. On parle de compensation en température [-30 mV/°c en moyenne pour une batterie 12 volts nominal à électrolyte liquide]. Pour les basses températures, la profondeur de décharge maximale doit être encore plus limitée pour éviter le gel de la batterie.


Le Rendement de charge.
Le rendement de charge d’une batterie est le rapport entre la quantité de charge fournie lors d’une décharge et la quantité de charge nécessaire pour ramener la batterie dans son état initial. Ce rapport est de l’ordre de 90% pour les batteries à décharge profonde.

La Stratification .
La stratification est le mélange non homogène de l’électrolyte. Elle a pour effet de réduire la durée de vie des batteries si elle est prolongée. L’acide a tendance à se concentrer en bas en laissant de l’eau ayant une densité plus faible en haut : il existe alors des risques de congélation, d’oxydation et de corrosion de part et d’autre du plan de séparation. On y remédie par une charge d’égalisation (régénération) qui a pour effet de brasser l’électrolyte liquide.

La Sulfatation.
Le sulfatage est une réaction électrochimique normale qui a lieu dans les batteries qui ont été fréquemment partiellement déchargées ou exposées à de hautes températures. Elle a pour effet de diminuer la capacité nominale et d’élever la résistance interne de la batterie. De même que pour la stratification, on peut y remédier partiellement par une charge d’égalisation (régénération) périodique qui a pour effet de forcer la réaction électrochimique inverse.

La Tension de gazéification.
Lors de la charge d’une batterie, sa tension s’élève. Lorsque l’on atteint une tension suffisamment élevée, les réactions électrochimiques deviennent très rapides et donnent lieu à un dégagement de gaz (oxygène et hydrogène) à l’intérieur de la batterie. C’est la tension de gazéification. On définit donc une tension de charge maximum qui doit toujours être inférieure à la tension de gazéification.
Cette tension (de charge maximum) peut être dépassée pendant un temps court à la fin de la charge, car une légère gazéification peut s’avérer utile pour remédier à la stratification et au sulfatage.

Choisir la taille et la quantité de batterie
Pour le parc batteries c'est à dimensionner en fonction de son budget, de l'autonomie souhaitée et de l'équipement annexe, c'est à dire panneaux solaires et /ou groupe électrogène.
Pour aider à avoir une idée des besoins, je vais créer un petit logiciel simple a utiliser pour tous que je mettrai à télécharger.

Il vaut mieux toujours sur-dimensionner son parc batterie pour ne pas provoquer d'usure prématurée.
Plus on vide vite et fort une batterie, plus elle vieillit vite, sans compter qu'après il faut de la puissance pour une recharge quasi complète. Avec plus de batteries, vous êtes plus tranquille, moins d'intensité à fournir, durée de vie préservée et plus d'autonomie.

La capacité d'une batterie, ne se présente pas de la même façon que la capacité d'un réservoir hydraulique. Bien que la notion de capacité soit parfaitement comparable, elle diffère sur un point particulier. En effet, outre la capacité de la batterie (Nombre d'Ah ou ampères heure, que peut débiter la batterie) vient se greffer une notion de rendement (ou de pertes).

Plus la rapidité de la décharge est importante, plus la capacité réelle de la batterie sera faible. Ainsi une batterie de 250Ah C/100 aura réellement une capacité théorique de 250Ah en 100 heures, 230Ah en 20 heures et seulement 180Ah en 5 heures. TRADUCTION: si on décharge cette batterie à la cadence de 18A la décharge ne durera que 10 heures (10 x 18 = 180) cette même décharge durera 20 heures à la cadence de 11.5A (11.5 x 20 = 230Ah) et enfin 100 heures à la cadence de 2.5 Ah (2.5 x100 = 250Ah).

C'est cette différence de capacité en fonction de la décharge qui donne le coefficient de Peukert. C'est expliqué ICI.
Ce coefficient est demandé par certains appareils de gestion des batteries tels que le BMV600 de Victron

On peut très facilement voir sur cette documentation les différentes capacités en fonction de l'intensité de décharge.

Cette notion est une notion tout à fait théorique, pour donner une idée de la capacité d'une batterie. Il fallait bien trouver un système de mesure commun à tous les constructeurs et représentatif de la capacité de la dite batterie. Décharger une batterie dans ces conditions et jusqu'au bout, que ce soit (dans notre exemple) 180 ou 250 Ah revient à condamner, cette dernière, à mort! En effet cette notion de capacité, si elle est réellement représentative de la batterie est aussi la limite extrême à laquelle on doit pousser la décharge. C'est à dire qu'en fait elle représente une "condamnation à mort" pour cette dernière. Il ne faut pas confondre test et conditions d'utilisation. La notion de la capacité d'une batterie n'est qu'un test et non une limite d'utilisation conseillée (C'est en fait une limite d'utilisation extrême, qui se solde par la destruction pure et simple de la batterie)

Mais alors, quelles sont les limites d'utilisation d'une batterie?

En fait la limite d'utilisation d'une batterie est inversement proportionnelle à sa durée de vie. Moins elle sera sollicitée, plus sa durée de vie sera importante (elle ne s'use que si l'on sert !!!) A titre d'exemple utilisée au 1/10 de sa capacité ( on prend 1/10 des Ah de la batterie donc 25Ah, à la cadence de 2.5A pour obtenir environ 1800 cycles de charge et décharge, à la condition de recharger la batterie aussitôt après l'utilisation. soit environ 5-6 ans de durée de vie. Celui qui effectuera des cycles de 100% (éventuellement batterie déchargée à zéro tous les jours, sans recharge complète) se retrouvera devant des durées de vie de l'ordre de 3 mois, voire moins !!! Cet état parfaitement identifiable n'est évidemment pas couvert par la garantie constructeur.

Watts, Watts/heures (Wh), Ampères et Ampères/heures (Ah) Quelles sont les relations entre ces données? Deux paramètres caractérisent une batterie: sa tension 6-12-24V etc... en Volts et sa capacité en ampères /heures (Ah). Les volts pourraient être comparés à une pression. La puissance (Watts) serait l'effet de la pression multiplié par le débit. (Watts = Volts x A ou Ah). Une puissance n'a rien à voir avec une consommation (Pour ceux qui voudraient rentrer plus en détail dans cette étude, Pas plus qu'un véhicule de 10 Cv donne une idée de sa consommation quotidienne d'essence (bien que liée à la puissance, la consommation d'essence est aussi liée à la distance parcourue ou au temps de fonctionnement du moteur!) En électricité c'est exactement pareil, la confusion venant du fait que la puissance s'exprime en Watts et la consommation en Watts/heure. Quelle est la différence? Un watt ne représente quasiment rien si l'on ne lui accole pas une unité de temps (Tout comme un litre??) et oui, un litre d'eau est-il suffisant pour étancher votre soif? oui, c'est évident, ! mais en êtes-vous certain?

Réponse: NON! si vous n'avez qu'un litre d'eau à boire durant toute l'année prochaine, vous commencerez sérieusement à me croire! En effet ,c'est évidemment et de loin insuffisant, par contre, si je vous donne toujours un litre, mais cette fois toutes les secondes, vous allez périr noyé! Tiens donc un litre n'a plus de signification et pourtant il en a une! Seul le contexte à changé. Quand vous achetez de l'eau, vous n'achetez pas un litre qui est une unité de mesure, mais bien un volume qui correspond à vos besoins. En électricité c'est pareil.
Un ampère n'a pas plus de signification qu'un litre, mais un ampère/heure, c'est bien l'effet d'un ampère pendant une heure! (Ou de deux ampères pendant une demie-heure, ou encore de 1/2 ampère pendant 2 heures, etc.. La notion de puissance apparait maintenant pleinement (1 watt/heure = l'effet d'un watt pendant 1 heure)

La puissance disponible dans une batterie apparait maintenant plus clairement. 250 Ah x 12 volts = 3000 Watts/HEURES.
3000 Watts/heures (Wh) représentent 3000/100= 30 heures de fonctionnement d'un appareil de 100 Watts! Ce qui mathématiquement est très juste, mais archi-faux en ce qui concerne notre batterie, puisque ce serait ignorer la notion de C/XX et décharger cette batterie (250ah en C/100) à la cadence de 11.5A soit C/20 ne représenterait qu'environ 230 Ah soit 230(Ah)/11.5(A) = 20 heures (En fait j'ai simplifié, car c'est encore moins!!!)
Si l'on se réfère à la loi du 1/10 par jour, ce serait donc seulement 25Ah qui seraient disponibles, soit une puissance quotidienne de 25(Ah) x 12(V) = 300 Wh représentant en gros 1 jour de fonctionnement d'un petit frigo, C'est tout!!!

En utilisation batterie de service, une batterie est en moyenne 10 à 20 fois plus sollicitée qu'en démarrage! Si on l'utilise dans sa limite normale de fonctionnement! Généralement on va bien au-delà, d'où les mauvaises surprises et les batteries qui ne durent pas.

En résumé plus la capacité de vos batteries sera importante, plus la durée de leur vie le sera, A consommation égale, c'est évident!

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