Batterie : Voltmètre ou Moniteur ?

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Pit
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Batterie : Voltmètre ou Moniteur ?

Message par Pit » lun. 14 janv. 2019 09:27

Bonjour
Certains camping-caristes néophytes, dont une de mes connaissances, s’interrogent sur l’utilité d’un moniteur de batterie dans nos véhicules : ils disent «le constructeur fournit un panneau qui affiche les volts de la batterie, ça me suffit; si le constructeur ne m’a pas mis autre chose, c’est que c’est bon comme ça».
Le souci c’est que le voltage n’est pas vraiment une information fiable pour juger à un instant t quel qu'il soit de l’état de charge d’une batterie en service (en anglais son SOC, State Of Charge).

Je ne suis pas un spécialiste en électricité, je connais juste quelques formules (genre P = U x I !!) mais j’ai beaucoup lu sur l’électricité dans le contexte camping-car, donc j’ai transcrit ci-après ce que j’ai retenu concernant la mesure de l’état de charge d’une batterie telle qu’elle peut être faite en marche normale dans le CC quand on s’en sert, et la comparaison entre un voltmètre et un moniteur de batterie.
Aux spécialistes de compléter / affiner s’il y a lieu.
Pour commencer, j’utiliserai une comparaison à mon avis très parlante entre l’électricité et l’hydraulique (merci à Jalibo, membre d’un autre forum CC pour l’avoir exposé).

Une batterie est aussi appelée accumulateur, en fait il s'agit d'un assemblage d’accumulateurs, couplés pour arriver à une tension un peu supérieure à 12 volts, dans le cas de la majorité des CC.
On peut dire que les volts (la tension) c’est comparable dans le monde de l’hydraulique à la pression (bar) et les ampères (l’intensité) représente le débit (I) du liquide.
Les ampères / heure de la batterie chargée à 100 % représentent les litres contenus dans un récipient quand il est plein.

Avec une batterie classique (au plomb), le comportement est identique à celui d’un château d'eau (hors pompe pour refaire le niveau) : la pression diminue au fur et a mesure que le niveau baisse et les litres disponibles aussi, mais sans jauge on ne peut pas le voir, donc on se fie à la baisse de pression et on se réfère au fameux tableau bien connu de tous les camping-caristes :
Image
Je rappelle au passage qu'il vaut mieux ne pas prendre l'habitude de descendre souvent en dessous de 50% si l'on veut que sa batterie Gel ou AGM dure longtemps (30% si batterie à électrolyte liquide).
On retient du tableau qu’une batterie chargée à 100% doit afficher 12,6 - 12,7 volts (soit 6 éléments à 2,12 volts).
Mais c’est souvent faussé car :
- il peut y avoir un apport d’énergie au moment de la lecture (par exemple panneau solaire) et alors le voltage pourra être à plus de 13 volts
- il peut y avoir une consommation genre la pompe à eau, ...etc... et alors le voltage va être par exemple de 12,4 volts
- ou, très fréquent, le panneau solaire charge et un consommateur tire du courant : il peut arriver alors que la tension affichée soit, par exemple, de 12,7 volts.
Dans ces trois cas on va en tirer une conclusion fausse : dans le cas 1, cela ne signifie pas que la batterie est pleine et dans le cas 2 la batterie n’est pas forcément pleine à 80 % (elle est peut-être quasiment pleine), pour le 3ème cas rien ne prouve que le SOC de la batterie est vraiment à 100%.

Pour vraiment juger de l’état de de charge d’une batterie au plomb, il faut qu’elle soit au repos depuis environ 30 minutes (repos = aucun apport et aucune sortie de courant).
Dans ce cas, on peut valablement comparer le voltage avec les indications du tableau pour avoir une estimation de l’état de charge.
Pour les batteries au plomb à électrolyte liquide, on peut utiliser, batterie au repos et bouchons ouverts, un «pèse-acide» pour mesurer la densité de l’électrolyte dans chaque cellule, mais les références sont établies pour une température de l’ordre de 25° : si c’est le cas on a alors une mesure très fiable.

Avoir une batterie au repos, ce n’est pas une situation fréquente et c’est là qu’intervient le moniteur de batterie : lui, il peut donner à tout moment une estimation plus juste de l’état de charge de la batterie.

Avec une batterie Lithium, le problème se pose différemment.
Elle est comparable a un accumulateur hydraulique (avec vase d'expansion d'un groupe surpresseur).
Le nombre de litres (Ah) dans la cuve diminue dans le ballon mais la pression varie très peu suite à cette diminution (compensée par l'air derrière la membrane).
La tension reste constante (plus de 12 volts), elle ne baisse pas pendant la décharge et ce jusqu’à un certain taux de décharge (environ 80%).
C’est un des avantages des batteries Lithium.
On ne peut donc absolument pas se fier au voltage pour juger de l’état de charge, sauf tout à la fin (les derniers 20 % de capacité, ceux qu'il ne faut pas prendre l'habitude de consommer dans le cas du Lithium), mais c’est un peu tard pour prendre les mesures nécessaires pour ne pas « abîmer » la batterie (soit arrêter de consommer et/ou envoyer du courant par les moyens à disposition).
Il est donc fortement recommandé de disposer d'un moniteur de batterie, si possible avec alarme, pour que l'on puisse réagir afin que la batterie dure longtemps.

Pour être fiable, il faut que tous les courants, aussi bien en sortie qu’en entrée de la batterie, passent par le moniteur de batterie (plus précisément par le shunt) et il faut avant tout étalonner correctement le moniteur de batterie en l’informant de la capacité totale de la batterie.
Cela veut dire qu’il faut charger la batterie à 100 % et ensuite seulement mettre en service le moniteur de batterie en lui indiquant le nombre d’Ah correspondant à 100 % du SOC; il faut, je crois (à confirmer selon le modèle), laisser alors un peu de temps au dispositif pour qu'il "apprenne" la batterie.

Il est important de bien choisir un bon moniteur de batterie, de l'installer et de l'étalonner correctement, et de le surveiller.
L'étalonnage doit être refait de temps en temps car toute batterie vieillit.
Bien évidemment, sur une installation plus complète il pourra y avoir d'autres appareils pour protéger la batterie et éviter qu'elle se décharge.

J’espère avoir clarifié le rôle d’un moniteur de batterie, et démontré le caractère moins fiable d'un voltmètre.
Je pense vous avoir convaincu qu’il est indispensable quand la batterie est une Lithium et qu’il est très utile, en particulier pour les non spécialistes, quand la batterie est au plomb.
C’est à mon avis un bon investissement.
-- fld Plus d'infos sur les moniteurs de batterie dans le cas de batterie au plomb
-- fld Description et guide pour l'installation des moniteurs Victron : batterie au plomb et Lithium . Pour les batteries OPzS ou GEL OPzV, des paramétrages spéciaux doivent être indiqués.

Pour ma part, j'avais auparavant un NASA BM1 compact mais pour mon nouveau fourgon j'ai choisi chez Victron le BM 712, identique au BM702, sauf que c'est la version "smart" capable de communiquer via bluetooth avec mon téléphone et avec tous les autres appareils "smart" de chez Victron et donc constituer un réseau d'objets connectés, par exemple le BM712 envoie l'info 'température de la batterie Lithium' au régulateur solaire MPPT et si cette température s'approche de 0°C le logiciel du MPPT arrête la charge vu qu'il ne faut pas charger une batterie Lithium quand T < 0.

Rappel : même si on a bien étalonné son moniteur de batterie, on obtient une estimation acceptable mais pas un truc juste à 100% au niveau du SOC.
Profitez longtemps de vos batteries !
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Re: Batterie : Voltmètre ou Moniteur ?

Message par VIP 42 » mar. 15 janv. 2019 12:47

Merci Pierre.
Toujours aussi intéressant à lire.
Amicalement. Antoine.
Il n'est aucune chose qui aille plus vite que les années... (Léonard De Vinci)

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Re: Batterie : Voltmètre ou Moniteur ?

Message par rikou13 » mar. 5 févr. 2019 09:33

Merci Pierre pour cette explication qui me permet de comprendre mieux le monde de l'électricité :-)
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Pit
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Re: Batterie : Voltmètre ou Moniteur ?

Message par Pit » mer. 6 févr. 2019 14:27

Bonjour.

Pour ceux que ça intéresse voilà le manuel de Victron sur ses moniteurs de batterie de la série 700
-- fld https://www.victronenergy.fr/upload/doc ... -PT-IT.pdf

Pour le texte en français, c'est à partir de la page 83.
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