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Pourquoi cet article

Cet article vise à priori à être un guide sommaire et limité à l’entretien de mes batteries à plomb ouvert, en y intégrant les situations non strictement conventionnelles qui sont la règle dans la vraie vie.
L’auteur s’est constitué cette base en compilant, pour les batteries de son bateau, ce qu’il a lu sur Plaisance Pratique mais aussi sur le manuel d’utilisation des batteries Rolls et aussi l’excellent Energy beyond limit de Victron. Certains points ont pu être clarifiés par d’autres textes, cités en référence.
L’auteur en second s’est appliqué consciencieusement à préciser toutes les notions évoquées ... au risque de rendre le texte beaucoup trop long et indigeste.

Le soucis de rester sommaire est apparu contradictoire avec une bonne information et/ou compréhension et tenant compte des points de vue divers de la littérature. Une deuxième partie - qui reprend le plan de la première partie sommaire - a donc été crée et vient la compléter séparément.

Il n’est pas utile de lire cette deuxième partie pour commencer à utiliser ces batteries ... quoique ... mais plus tard, pour mieux appréhender la manipulation de nos « chères » batteries...

1- : Utiliser pratiquement ses batteries au plomb ouvertes

Première mise en fonction

Ajouter l’électrolyte si les batteries ont été livrées sèches ; recouvrir les plaques par ajout d’eau distillée, mais pas plus, car au chargement lors de la charge il y a dilatation par échauffement ; vérifier au multimètre le + et le – car les polarités peuvent avoir été inversées ... contacter le fournisseur ; vérifier les tensions et intensités acceptables par votre batterie lors des différentes phases de charge. Programmer eventuellement le chargeur, sans oublier le coefficient de t° qui peut être cause de sur ou sous charge. Voir Generalités et table 2 ci-contre ; vérifier les sections de câbles suivant ampérages et longueurs aller et retour ; chaque fois que sont évoquées densité, tension et température, il faut impérativement vérifier les valeurs acceptables, pour votre batterie et sa technologie, auprès de votre fournisseur ou fabricant.

Table 2 - tensions, selon constructeur de la batterie

Charge

• Phase boost ou bulk
  Ne commencer que si la température de l’électrolyte est inférieure à 35 °C, ne pas dépasser 50 °C lors de la charge sinon arrêter momentanément cette dernière.
  • Intensité  : 10 % de C20 pour grand parc mais 20 % max pour petit parc reste acceptable, ajuster la puissance du chargeur sur la puissance du parc.
  • tension  : elle monte jusqu’à environ 15 V (voir fournisseur suivant technologie de batterie et t°) (cf. Généralités) donc ajuster le voltage au chargeur selon la technologie des batteries ( plomb ouvertes , plaques épaisses, traction, etc..)
  • charge  : la batterie est chargée à 80 % de sa capacité en fin de bulk

• Phase absorption
  • Intensité : elle décroit jusqu’à 2 à 3 % de C20
  • tension  : constante, 14,7 V par exemple, dépend du type de batterie (voir fournisseur et t° (Généralités)
  • durée d’absorption T= 0,42 x C20 / courant de charge d’absorption (10 % de C20.)
    

    Exemple : Soit 2 batteries à C20 = 130 Ah donc 260 Ah et 10 % de C20 = 26 Ah
    T= 0,42 x 260/26 = 4,2 h
    Cette durée est à reporter dans la programmation du chargeur ou à utiliser comme durée à surveiller par l’utilisateur.

Phase floating Intensité finale : C20 / 50 soit 2 % de C20. Valeur approximative, vérifier sur chargeur ; tension  : autour de 13,2 V ou suivant recommandations fournisseur ; intensité de float de l’ordre de l’intensité de fin de boost ; Quand l’intensité de floating est atteinte, couper le chargeur pour l’hivernage et vérifier la densité au pèse acide après refroidissement de 30 mn. d augmente de = +0,006 quand t° descend de - 10 °C et inversement. Exemple : voir courbe NBA ci-contre, avec d= 1,28 à 30 °C la batterie est chargée à bloc, et avec d= 1,285 à 20 °C la batterie est chargée à bloc également. De la même façon, tension et densité sont liées par la relation U = d + 0,84 (au moins dans nos plages de température semble-t-il, mais variable selon les auteurs). Par exemple à 30 °C avec une densité d= 1,28, la tension par cellule de 2 V est : U = 1,28 + 0,84= 2,12 donc pour 12 V, 2,12 x 6 = 12,72 V, très proche de la tension de charge complète. Attention  : Avec des batteries sulfatées, les 2 % d’intensité de floating peuvent planter un chargeur programmé qui peut recommencer un programme de Charge alors que la batterie est déjà pleine.

Relations densité - SOC - température selon des fabricants. Vérifiée chez Hoppecke.

• Phase égalisation
  

  Elle réduira la sulfatation des plaques et de-stratifiera l’électrolyte.

  • Longtemps (3 / 4 h) à faible intensité (5 à10 % de C20) et forte tension (autour de 15 V), selon données constructeur

• Le biberonnage
  Des fabricants déconseillent souvent de biberonner, c.a.d de procéder à des recharges non complètes suivies de nouvelles décharges. Ce conseil semble irréalisable sur nos bords, nous devons sans doute assumer le biberonnage.

Quand égaliser

Systématiquement tous les 6 mois ; quand la batterie est sulfatée, par exemple lorsque la tension chute très rapidement en décharge ; trait blanchâtre sur plaque positive ; quand il y a des différences de densité, entre cellules en fin de charge, supérieures à 0,03 ; si à t° = 30 °C, 1,24 < d < 1,28, l’égalisation est recommandée mais pas urgente ; si la densité de certains éléments est < 1,24, l’égalisation est nécessaire ; si les densités sont identiques mais trop basses (d < 1,24), augmenter les tensions de boost /absorption et/ou la durée d’absorption ; quand la différence de tension est supérieure à 0,2 V par cellule ou 1 V par batterie ; quand la batterie ne tient plus la charge, dans la mesure où son age est encore faible.

plaques sulfatées

Égalisation

• Batterie chargée à fond ;
• enlever les bouchons, compléter les niveaux si nécessaire ;
• vérifier les tensions et densités suivant la méthode ci-dessus et en tenant compte des t° ;
• charger entre C20/20 et C20/10 ;

Si chargeur n’y arrive pas (par ex. au mouillage), utiliser un panneau solaire ou une source de courant continu suffisante.

• suivre et noter t° et densité de chaque cellule jusqu’à atteindre d= 1.28 à 30 °C ;

Si t° des batteries dépasse 46 °C / 52 °C arrêter égalisation , laisser refroidir et reprendre.

• maintenir la charge encore 2h à 3h en maintenant le niveau du liquide pour brasser l’électrolyte par bouillonnement ;

Si le courant de charge augmente, le baisser.
si t° devient supérieure à 46 °C, laisser refroidir,

• noter densité et t° et la compenser pour la ramener à 30 °C,
  par exemple d = 1,27 à 40 °C est compensé en d = 1,28 à 30 °C ;

• ajuster les niveaux à environ 15 mm au dessus des plaques ;
• si plaques sévèrement sulfatées on peut les sauver par des égalisations répétées mais ça peut prendre plusieurs heures.

Maintenance générale des 6 premiers mois

• Mensuellement
  • mesurer et noter la tension restante après 30/60 mn de repos ;
    

    U = d + 0,84 par cellule. Par ex. à 30°C d = 1,28, U = 1,28 + 0,84 = 2,12 V x 6= 12,72 V

  • contrôler et noter les niveaux d’électrolyte (15 mm au dessus des plaques), la densité en surface (secouer batteries si possible) et la t° ambiante dans caisson ;
    

    Idéalement < 30 °C maxi 52 °C. (et c’est trop souvent 40 °C)

  • vérifier bornes (corrosion, graissage, serrage etc.)
  • nettoyer le dessus des batteries à l’eau distillée.

• Trimestriellement
  • Vérifier la ventilation du caisson ;
  • vérifier résistance connections et câblages ;
  • vérifier niveaux boost/bulk et absorption du chargeur ;
  • vérifier mise à la terre/mer, lorsqu’elle existe.

Maintenance générale

Attention au cas du bateau désarmé équipé de panneaux solaires conséquents , les batteries étant de fait en float permanent pendant des mois. Il est judicieux de surveiller très attentivement les réglages de la tension du chargeur / régulateur de panneau solaire, surveillance facilitée dans le cadre de cet article avec la technologie plomb acide ouverte.

• Mensuellement
  • Charger à 100 % ( voir les 3 phases ci-dessus), 80 % à 90 % de la capacité est acceptable le reste du temps (pour quelques jours) ;
  • si les batteries ne sont pas en dessous des 80 % de leur capacité, les y amener artificiellement puis les recharger à 100 %.

• Bimestriellement
  • Contrôler et noter la densité (faire tableau) ;
  • contrôler et noter le niveau d’électrolyte après charge (voir plus haut) ;
    

    Si l’on doit remettre de l’eau tous les 2 mois c’est que le programme de charge est trop haut, donc diminuer tension d’absorption et /ou la durée d’absorption

  • contrôler t° de l’électrolyte (35 °C max) et batteries (52 °C max).

• Semestriellement
  • décharger les batteries à 50 % de leur capacité, recharger en comptabilisant les Ah en déchargeant et rechargeant ;
  • procéder à l’égalisation selon méthode ci-dessus.

Généralités

• Batteries chargées à 100 % : 12,8 V d = 1,28 eau 65 % acide 35 % t° = 30 °C ;
• batteries 100 % déchargées : 10,5 V d = 1,130 eau 85 % acide 15 % t° = 30°C ;
• ajouter ou soustraire d=0,003 à chaque écart de 5 °C (variable suivant auteurs) ; Ajouter 0,003/5°C si t° décroit et inversement
• ajouter ou soustraire 0,012 V / °C pour une batterie de 12 V ; Ajouter 0,012 V/°C si t° décroit et inversement
  

  Exemple : Batterie 12 V, absorption 14,7 V à 20° C préconisée par fournisseur. Si t° électrolyte = 40°C (30 °C ambiant plus 10 °C par la charge) tension absorption = 14,7 - (0,012 x 20) = 14,46 V

• t° max des cellules 52° C, électrolyte 45 °C, sinon réduire la charge ;
• batterie bien chargée d = 1,275 constante 3 h à 35 °C, Voir courbe NBA ci-dessus ;
• vérifier les niveaux d’électrolyte après la charge à fond, niveau 15mm au dessus des plaques ;
• des égalisations périodiques ne compenseront pas une perte de capacité due à une trop grande sulfatation.

Références

• rolls battery manuel.pdf
• Victronenergy.fr/upload/documents/book-FR-energie-sanslimites.pdf
• mach.elec.force.fr/divers/poly_accumulateurs_plomb.pdf
• mytopschool.net/mysti2d/
• photovoltaique.guidenr.fr

2- : Plus en détails

Cette seconde partie part des recommandations et préoccupations d’entretien et d’utilisation de la première partie et tente de les expliquer, les éclairer, les approfondir. Le plan suivi est identique.
Sa lecture peut paraitre ardue, mais elle est facultative.

Quelques définitions

batteries ouvertes au plomb (OLA, Open Lead Acid), avec bouchon d’accès non scellé permettant l’accès à l’électrolyte, par ex. batterie de démarrage ouverte, de semi-traction, de traction, à plaques épaisses, au plomb-antimoine ou au plomb-calcium (dites de camion). Voir Plaisance Pratique pour les autres technologies tensions de charge : le constructeur de la batterie doit vous renseigner sur deux tensions à utiliser pour configurer le chargeur. La plus élevée (autour de 14 - 15 V pour nos OLA) est dite tension de boost mais certains constructeurs parle de tension d’absorption. La moins élevée (autour de 13,2 - 13,7 V) est dite tension de float. Certains constructeurs évoquent trois tensions, de boost, d’absorption et de float, les deux dernières étant très voisines. coefficient de température : les tensions de boost, absorption et float sont souvent données pour 20 °C et doivent être diminuées (augmentées) de 25 à 30 millivolt (selon constructeur) par °C en plus (ou en moins), la tension diminuant lorsque la température augmente. La température est celle des batteries, souvent celle de la cale et de l’eau de mer, parfois influencée par la proximité du moteur et aussi l’échauffement lié à la réaction chimique. Certains chargeurs sont dotés d’une sonde de température (à placer au contact de la batterie) et peuvent permettre de renseigner un coefficient de température (temperature compensation).

Table 2 - tensions, selon constructeur de la batterie

Remarque : les tensions (boost, absorption, float) diminuant avec la température en même temps que le processus de charge provoque une élévation de température de la batterie peut conduire à un phénomène dangereux d’emballement, phénomène qui se terminait par l’explosion du parc batteries des péniches d’antan. A défaut d’un chargeur équipé d’une sonde de température accolée à la batterie (pas au chargeur) il peut être prudent de surveiller la montée en température avec un thermomètre infrarouge, surtout lorsque la charge est énergique (batteries très déchargées, intensité de charge dépassant I10, longue charge, ...).

chargeur trois phases : une recharge efficace de nos batteries se fait en trois phases, dans un premier temps avec un très fort courant constant puis dans un second temps avec une tension constante et un courant décroissant et enfin avec un très faible courant et une faible tension d’entretien. On parle alors de chargeur à trois phases. Dans les courbes ci-contre - dite IUoU - on notera l’intensité de fin d’absorption sensiblement supérieure à celle de float, l’intensité nulle théorique et pour mémoire avant la phase de float et enfin la tension de float légèrement inférieure à la tension d’absorption. Des chargeurs à quatre phases, hors sujet ici, existent aussi qui coupent ou module l’entretien (float) au cours de la semaine.

charge en 3 phases, dite IUoU (illustration vue sur un chargeur)

• courant de charge/décharge  : I20 est l’intensité conventionnelle utilisée dans les caractéristiques des batteries courantes, c’est le courant de charge ou de décharge égal au 20ème de la capacité de la batterie, courant à appliquer pendant environ 20 heures pour charger/décharger complètement la batterie (par ex. une batterie de 130 Ah a un I20 = C20/20 soit 6,5 A, et un I10 = C20/10 soit 13 A). Certains constructeurs préconisent même I5 (C20/5, 26 A pour notre 130 Ah), plus énergique et sans doute plus agressif.
• capacité de la batterie : nombre d’ampères qu’on peut en soustraire en la vidant en 20 heures et à I20. La vider à I10 ou à I5 conduit à une capacité observée (nombre d’Ah débités) plus faible, la vider à I100 conduit à une capacité observée plus importante.
  Mais une batterie chargée à bloc puis vidée par une décharge à I5 ou I10 fournira une certaine quantité de courant (en Ah) qu’il suffit de fournir (au facteur de rendement près, de l’ordre de 95 %) en retour lors de la recharge (à I5 ou I10) pour retrouver une batterie chargée à bloc.

densité de l’acide, valeur autour de 1,27 pour une batterie chargée à bloc, bon indicateur de l’état de charge, à mesurer au pèse-acide. Les valeurs conseillées le sont à une température donnée (le plus souvent 30 °C), la densité est à augmenter (diminuer) de 0,006 pour une augmentation (diminution) de 10 °C. Ainsi - au repos, refroidie, l’été, électrolyte à 20 °C - une densité à presque 1,28 est le signe d’une batterie chargée à bloc, et à 30 °C ce sera 1,27. La tension de deux plaques immergées dans un électrolyte à 30 °C et de densité d est égale à 0,84 + d, ainsi pour une densité de 1,275 la tension est de 2,12 V par élément (12,72 V pour une batterie de 12 V) Cette valeur semble n’être valable que pour des températures comprises entre 20°C et 30°C environ  La valeur de la densité initiale choisie par le fabricant dépend de l’usage de la batterie (traction, entretien, démarrage) et du climat (tempéré, tropical, polaire).

Table 3 - densité de l’acide à 27 °C (source Rolls)

relation charge - densité en fonction de la température (source NBA)

Première mise en fonction

• Vérifier les tensions et intensités acceptables à utiliser pour votre batterie (informations à exiger du fournisseur) pour les différentes phases de charge et renseigner le chargeur. Programmer éventuellement le chargeur s’il est programmable, sans oublier le coefficient de température t° qui peut être cause de sur ou sous charge. Voir Généralités.
• Vérifier que les sections des câbles sont compatibles avec les ampérages d’exploitation et leur longueur (aller et retour).

Les utilisateur pro pourront aussi :

• Remplir les batteries livrées sèches (rare hors circuit pro, ou site très éloigné, fret aérien) avec l’électrolyte livré séparément. Recouvrir les plaques mais pas plus, car au chargement il y a dilatation par échauffement ;
• à ce moment et dès que la température de l’électrolyte est redevenue inférieure à 35 °C, procéder à une recharge initiale à I10 - I20 tout en surveillant la température qui ne doit pas dépasser 52 °C (risque de déformation de la batterie), terminer cette recharge lorsque la densité de charge complète - ramenée à 30 °C - est atteinte (environ 1,26 - 1,28 à 30 °C, selon Rolls) ;
• Noter la résistance interne pour déterminer ultérieurement une sulfatation éventuelle (conseil difficilement exploitable par les amateurs que nous sommes) ;
• Confirmer au multimètre le + et le – car les polarités peuvent avoir été inversées .

Charge

• Phase boost ou bulk : Charge de I10 (C20 / 10) à I5 (C20 / 5) suivant le parc et le chargeur. L’intensité à retenir pour dimensionner le chargeur est comprise entre 20 % de la capacité de la batterie (capacité mesurée à C20, voir définition) pour un petit parc et 10 % max pour grand parc, sinon risque d’échauffement. Dans cette phase, le chargeur fournit toute l’intensité qu’il peut fournir pendant un temps maximum (parfois réglable) tout en surveillant la tension qui monte jusqu’à env. 14 à 15 V (dépend de la technologie de batterie et du constructeur de batterie, information de tension à obtenir du fournisseur). Une fois cette tension (dite tension de boost) atteinte, le chargeur enchaine sur la phase suivante dite d’absorption. Cette première phase de boost - dite aussi phase à courant constant - charge la batterie à 80 % de sa capacité, le dimensionnement du chargeur et la durée consacrée à cette phase devant le permettre.
• Phase absorption  : La tension est maintenue constante et égale à la valeur de boost/absorption et l’intensité décroit progressivement. Cette phase ajoute les 20 % restant au 80 % réputés fournis dans la phase de boost. Cette phase se termine lorsque l’intensité débitée tombe à environ 2 à 3 % de la capacité (capacité C20) de la batterie, une fois cette valeur atteinte le chargeur passe en phase de float. À l’hivernage c’est le moment d’arrêter le chargeur, de laisser refroidir au moins 30 minutes et de peser l’acide.
  La durée de cette phase devrait être contrôlée et être proche d’une durée assez théorique. Selon Rolls, cette durée s’obtient en faisant l’hypothèse que les 20 % de la capacité restants à charger le sont avec un courant moyen pris égal à la moitié du courant de boost , sachant que de cette intensité moyenne 5 % partent dans les inévitables pertes par échauffement (rendement d’environ 95 % pour des batteries en bon état).

  Exemple de calcul de la durée de la phase absorption  : J’ai installé 2 batteries dont la capacité (à C20) est de 130 Ah chacune, donc un total de 260 Ah. J’ai aussi un chargeur que j’aurai du dimensionner pour débiter 10 % de la capacité de mes batteries (capacité mesurée à C20) soit 26 A (I10 = 26 A). En fait, j’ai choisi sur catalogue un chargeur de 25 A. L’intensité moyenne pendant la phase d’absorption décroit progressivement de 25 A à quelques A, elle peut être estimée/moyennée à 12,5 A (la moitié de 25), dont 5 % (0,625 A) sont perdus en chaleur et le reste (11,875 A) sert à recharger les 20 % de la capacité (de 260 A, donc 52 A) restant. La durée de cette phase sera donc de 4,28 heures (52 / 11,875).

• phase de float : elle termine la phase d’absorption une fois la batterie chargée à 100 % et elle maintient la batterie en charge, en compensant si besoin les appels de courant des consommateurs du bord pour maintenir la batterie chargée. La tension est la tension de float et le courant de float est de l’ordre de 2 % ou moins de la capacité de la batterie (capacité C20, voir définition). Dans cette phase on peut couper le chargeur, la batterie étant chargée à 100 %.
  Rolls fait remarquer qu’avec des batteries sulfatées, cette valeur de seuil de 2 % (lorsque ce seuil est réglable) peut conduire un gestionnaire de batterie (intégré au chargeur ou externe) à croire que la batterie est complètement chargée et en déduire un SOC surestimé de 100 % (SOC = state of charge, indication en % de la charge de la batterie). Ce point a été traité sur PTP de manière indirecte dans le forum Contrôleur-batteries Victron BMV-600S : problème et aussi dans des commentaires à l’article Bien utiliser son gestionnaire (ou contrôleur) de batteries de servitude.

  Attention, Les recommandations de tensions du constructeur de la batterie peuvent différer légèrement des choix de tensions fait par le fabricant du chargeur, qui est souvent non programmable. L’utilisateur devra trouver un compromis raisonnable qui préserve la performance et la durée de vie de ses batteries.

  Pour d’autres auteurs, le floating appliqué pendant des mois pour compenser l’auto-décharge doit être mené avec une tension de 13,2 à 13,7V (600 à 900 mV au dessus de la tension de repos) et un courant très faible d’environ 30 mA pour une 100 Ah

Capacité utilisable

Les batteries OLA classiques (démarrage) ne devraient par être déchargées au delà de 50 % de leur capacité nominale (50 Ah pour une batterie annoncée pour 100 Ah), ce seuil peut être porté à 80 % de cetet capacité nominale pour les batteries à décharge profonde (traction, plaques épaisses à 6 % d’antimoine) et surtout il faut absolument éviter de rester à ce niveau de décharge de manière prolongée (1 heure convient, une journée n’est pas catastrophique, un mois, si). Le risque étant que, très déchargés, la polarité de certains éléments s’inverse (de 2,1 V ils passent à -2,0 V) phénomène dommageable pour les intercalaires entre plaques.

Éviter de biberonner ?

On recommande généralement pour les OLA de ne pas procéder à des recharges incomplètes, une batterie déchargée à 60 % de sa capacité (on a tiré 40 Ah d’une 100 Ah) devrait au choix être rechargée à 100% ou continuer à être déchargée jusqu’à 50 % (batterie de démarrage) ou 80% (traction, plaque épaisse) de sa capacité pour alors être rechargée à 100 %.
Avec nos chargeurs automatiques à 3 phases, la recharge à 100 % consiste en une phase (boost) rapide (courant I10 ou I20 jusqu’à atteindre 14,4V - 14,8V) suivie d’une phase laborieuse (absorption, à tension constante de 14,4V à 14,8V et courant décroissant jusque vers I50-I100) au cours de laquelle la recharge se fait au mieux en moyenne à la moitié du courant précédent. A titre d’exemple, avec un chargeur de 10A et une batterie de 100 Ah déchargée à 60 % de sa capacité (il lui manque 40 Ah, 42 avec les 5 % de pertes, qu’on va négliger) il faudra 2 heures de boost à 10A pour la porter de 60 % à 80 % et au moins 4 heures d’absorption pour la porter de 80 à 100 % (l’intensité décroissant entre 10A et presque 0A est prise en moyenne à 5A). Ces durées seraient portées à 6 heures et 4 heures pour la batterie déchargée à 80 % de sa capacité.
On appelle biberonnage la pratique consistant à enchaîner une recharge incomplète et une nouvelle utilisation.

Cette pratique, souvent déconseillée, est assumée dans le transport électrique (benne à ordure, traction, voiturette de golf) où la recharge intermédiaire permet de porter l’utilisation journalière possible de 80 % à 100 % de la capacité nominale. Le poids des batteries embarquées est plus faible, au détriment marqué de la durée de vie des batteries (une batterie est donnée pour 2 à 3 ans sur un bus électrique tirant quotidiennement 100 % de la capacité, 365 jours par an). De plus les opérateurs humains des recharges sont autrement plus compétents, responsables et informés que nos chargeurs 3 phases automatiques et leurs heuristiques dont nous devons nous contenter. Cette pratique existe aussi sur nos bords où nous ne maîtrisons pas le moment et la durée de la pétole (le bord Volvo) pendant laquelle la batterie est rechargée partiellement puis utilisée à nouveau. Nous devons assumer la durée de vie diminuée, en remarquant que nos chères batteries sont données pour 400 cycles à 50 % de la capacité (démarrage ordinaire) et jusqu’à 1200 cycles à 80 % de la capacité (plaques épaisses), soit 70 à 180 cycles moyens par an pendant les 7 ans moyens de vie de la batterie. Nous sommes généralement bien loin d’utiliser complètement ce « droit », en diminuer la valeur par un biberonnage inévitable nous aide à assumer.

Schéma n°12 : Cycle de décharge avec une charge intermédiaire (source NBA). Une fois 80% de la capcité nominale épuisé, une recharge complète sera longue. Avec une charge intermédiaire (biberonnage), il est possible d’atteindre une consommation quotidienne de la capacité de fonctionnement de max. 1 x C5.

Remarquons que c’est de floating ou d’entretien (la 4ème phase de certains chargeur) qu’on doit parler lorsque - batteries chargées à bloc (respect des 3 critères) et chargeur allumé - nous quittons le bord pendant des semaines, laissant les batteries soumises à une charge très peu énergique (autour de 13,3V, courant autour de 10 mA ou 2Ah par jour et par 100Ah) éventuellement modulée au cours de la semaine. Et bien sur, au retour, un bon vidage suivie d’une recharge/égalisation complète très académique sera parfait, voir ici http://www.plaisance-pratique.com/C...

Vérification que la charge est complète

Peser l’acide après refroidissement , au minimum 30 minutes après la fin de charge, donc 30 minutes - deux heures est mieux - après avoir coupé le chargeur en phase de float. la densité mesurée doit être conforme au tableau 3 ci-dessus (1,27 à 1,28 à 30 °C, 1,29 à 20 °C).
Trois critères de charge complète sont recommandés : 1- bouillonnement (pas de simples bulles) de l’électrolyte ; 2- stabilité de la densité ; 3- stabilité de la tension aux bornes. Selon les normes, ces critères doivent être observés pendant au moins 120 minutes.
Avec une batterie connue, la comptabilisation routinière des ampères déchargés et rechargés est le procédé de vérification le plus simple, quitte à égaliser tous les 6 mois pour rester/repartir sur des bases saines. C’est d’ailleurs ce que permettent nos moniteurs de batterie.

La tension de repos comme indicateur de l’état de charge

Il faut laisser au moins 2 heures de repos après la fin de la charge ou de la décharge avant de pouvoir estimer la charge d’une batterie par mesure de la tension à ses bornes.   En effet, La tension aux bornes est liée à la charge en acide capturée dans les plaques, l’électrolyte servant de réserve d’acide (en décharge) ou de récepteur (en charge) et l’acide migrant - par diffusion - entre l’électrolyte et les plaques lors des charges/décharges. Ce processus de migration - ralenti par les séparateurs et les plaques - se poursuit jusqu’à stabilisation après la fin de la charge ou de la décharge (fin obtenue par ouverture du circuit, dans la figure 12 ci-contre). D’après cette figure, la tension (qui est liée à la densité de l’électrolyte) continue à augmenter pendant encore 2 heures après la fin de la décharge ou à diminuer pendant encore 2 heures - et même jusqu’à 24 à 96 heures - après la fin de la charge.   Il est possible de mesurer la décharge (en % de la capacité) en mesurant la densité et en la comparant à la densité de pleine charge Des valeurs utilisables en fonction des courants de charge ou de décharge sont évoquées ici http://www.plaisance-pratique.com/C... et ici http://www.scubaengineer.com/docume...

durée de stabilisation de la tension après décharge/charge

Auto-décharge

• Le manuel NBA précise :

  Le phénomène de l’auto-décharge est présent dans chaque batterie. Le pourcentage d’auto-décharge dépend de la température et du temps de stockage. La batterie traditionnelle au plomb, à température ambiante et avec une humidité ambiante normale, se décharge d’environ 1 % par jour. Plus la température augmente, plus l’effet de décharge croît, en revanche ce phénomène peut quasiment s’annuler à l’approche des températures de congélation de l’électrolyte. Les batteries à plaques épaisses (fort taux d’antimoine) se déchargent les plus rapidement.
  En théorie, une batterie doit être rechargée toutes les 2 à 3 semaines, pour éviter que sa capacité résiduelle ne descende en dessous de 60 - 70 % de sa capacité nominale et que le maintien dans cette condition provoque un début de sulfatation.
  Lorsqu’une batterie n’est pas utilisée pendant une longue période, elle doit nécessairement être maintenue chargée, afin de ne pas compromettre ses performances. Il est important de charger la batterie si elle n’est pas utilisée pendant plus de 24 heures.

• Selon Victron :

  Le document Energy beyond limit, paragraphe 2.5.10 p. 20, tempère ces valeurs pour des batteries au plomb et les ramènent à 12 % (plomb à plaque épaisse, 6 % d’antimoine) et 6 % (plomb classique, 1,6 % d’antimoine) de la capacité nominale, par mois à 20 °C. Ce n’est plus 2 à 3 semaines mais 3 à 4 mois qui devient la limite critique, et la valeur de 1 % de la capacité nominale par jour est l’apanage de batteries en fin de vie.

• Selon l’auteur de la thèse sur les batteries stationnaires :

  Le courant interne d’auto-décharge est de l’ordre de C/10000, soit 10 mA pour une 100 Ah ou aussi 2 Ah par jour et par 100 Ah. Le courant de floating conseillé qui est dix fois plus fort compense mal l’auto-décharge dont on vient à bout par des recharges (boost et absorption) périodiques.

• L’article de Plaisance Pratique :

  Maintenir sa batterie chargée, bateau délaissé semble dans la ligne de la remarque précédente et suggère une méthode pratique à base de mini panneau solaire juste suffisant pour compenser l’auto-décharge sans assécher la batterie et ainsi contourner les risques associés à la technologie OLA et/ou traction.

Égalisation

Il est normal qu’au cours des décharges les plaques se recouvrent d’une pellicule blanche de sulfate de plomb, ces sulfates disparaissent normalement à la recharge complète suivante. Des recharges incomplètes ou des séjours prolongés à l’état déchargé rendent ces sulfates difficiles à résorber, c’est la sulfatation dure, qui par capillarité peut remonter dans des cas extrêmes de manière visible le long des bornes. De plus, à l’usage l’électrolyte tend à se stratifier par gravité, l’acide plus lourd coule au fond, la densité mesurée en surface apparaît - de manière erronée - plus faible, comme pour une batterie mal chargée. Enfin, la capacité de chaque élément (et donc sa tension et la densité de son électrolyte) tend à s’écarter légèrement de l’état de pleine charge, les éléments sont inégalement chargés (s’observe au pèse-acide). La phase d’égalisation (en anglais, equalization) est une sorte de surcharge contrôlée qui permet de corriger ces défauts, elle est à pratiquer environ tous les 6 mois ou lorsque des symptômes imputables à la stratification, la sulfatation ou les charges inégales apparaissent . Dans cette phase une faible intensité I20 ou I10 (5 à 10 % de la capacité C20) mais sous une forte tension (15,5 à 16 V) est appliquée pendant un temps limité (de l’ordre de 2 à 4 heures) sans laisser les batteries s’échauffer anormalement, leur température doit rester en dessous de 45 à 55 °C, à surveiller soigneusement. Se référer aux recommandations du constructeur de la batterie.

plaques sulfatées

Remarque : la température idéale d’utilisation (la température du compartiment batterie, donc) devrait être inférieure à 40 °C. La durée de vie des batteries, exprimée en année est donnée pour 20 °C, elle est divisée par 2 pour chaque 10 °C en plus. La température maximale admissible pour l’électrolyte est de 50 à 55 °C sous peine de dommages irréversibles (source NBA)

Égalisation préventive

Au fur et à mesure des recharges, les densités - initialement identiques - vont varier d’une cellule à l’autre, les cellules deviennent diversement chargées. Une surcharge contrôlée (l’égalisation) devient nécessaire pour que toutes les cellule soit effectivement complètement chargées et donc que les densités soient identiques. Ceci va réduire stratification et sulfatation, lesquelles réduisent la durée de vie de la batterie. Cette égalisation doit être faite tous les 2 à 6 mois en chargeant les batteries jusqu’à atteindre la tension d’égalisation puis maintenant cette tension pendant 2 à 3 heures. Une densité qui ne varie plus (reste constante) pendant 45 à 60 minutes est l’indication que l’égalisation est terminée. La phase d’égalisation, par son brassage énergique, est le meilleur moment pour refaire préalablement les niveaux d’électrolyte. Remarque : le niveau de l’électrolyte doit toujours être au dessus des plaques, celles-ci ne doivent jamais être découvertes sous peine de dommages irréversibles. Ce niveau peut être à 15 mm sous les orifices de remplissage ou à 15mm au dessus des plaques. Remarque : cette égalisation est bien une surcharge et comme telle elle est dommageable pour la vie de la batterie mais elle reste acceptable car d’impact moindre que les dégâts liés à la stratification, à la charge inégale et surtout à la sulfatation dure. Remarque : des surcharges prolongées (tension de 14,4 V maintenue longtemps au delà de la pleine charge) sont cause de corrosion des plaques.

figure 8 - niveau de l’électrolyte

Quand faut-il égaliser ?

• Systématiquement tous les 6 mois ;
• lorsque la densité entre cellules en fin de charge varie de plus 0,025 à 0,030 (par ex : 1,28 et 1,25), marque que la charge des cellules n’est pas homogène. Si en revanche les densités sont identiques mais systématiquement trop basses (marque de charge non complète) il faut revoir la tension de boost/absorption et/ou la durée d’absorption ;
• quand la différence de tension est supérieure à 0,2 V par cellule ou 1 V par batterie (pas toujours possible de faire la mesure mais densité et tension étant liées, mesurer l’une ou l’autre est équivalent) ;
• lorsque la durée du temps de charge ou de décharge est anormale  ;
• lorsque la batterie ne tient plus la charge, en tenant compte de son age bien sur.

Remarque : Le pèse-acide est un juge arbitre fiable.

Remarque : Une batterie qui ne tient plus la charge est le symptôme typique d’une batterie sous-chargée de manière endémique, ce qui suggère de procéder à une égalisation. Cette sous-charge répétée se traduit par une perte de capacité, phénomène qui ne sera visible qu’au bout de plusieurs mois.

Remarque : Une batterie chargée sous une tension et une intensité suffisante permettra des cycles de décharge/charge plus nombreux.
Des égalisations périodiques permettent une homogénéisation des densités et une dé-sulfatation mais ne peuvent suffire à compenser des charges insuffisantes répétées ou a retrouver une capacité diminuée par la sulfatation accumulée dans le temps (faisable, mais c’est des jours/semaines plutot que des heures).
Des égalisations trop fréquentes vont dégrader les plaques et diminuer l’espérance de vie de la batterie mais peuvent être nécessaires pour restaurer la capacité d’une batterie sous-chargée de manière endémique.

Processus d’égalisation

Selon Rolls :

1. Enlever les bouchons pour permettre l’évacuation des dégagements gazeux dus aux bouillonnements ;
2. appliquer une tension conforme aux spécification du constructeur (autour de 15 à 16 V) ou du tableau 2 ;
3. appliquer une intensité faible (5 à 10 % de la capacité C20, 13 à 26 A pour mes 260 Ah de batterie). A défaut (en mer, hors d’une marina) on peut utiliser directement des panneaux solaires qui fournissent spontanément du 17 V. Le bouillonnement produit brassera énergiquement l’électrolyte ;
4. surveiller la densité de chaque cellule et la température de la batterie. Si la température dépasse 46 °C et approche 52 °C (ces chiffres sont des traductions de °F, pour nous ça serait 45 °C et 50 à 55 °C), arrêter l’égalisation et laisser refroidir avant de recommencer l’égalisation ;
   Remarque : un thermomètre à infra-rouge peut rendre réaliste la mesure de température de toutes les cellules et aussi permettre d’identifier d’éventuelles cellules défectueuses.
5. si les batteries sont fortement sulfatées, il faudra plusieurs heures avant de voir la densité commencer à augmenter ;
6. lorsque la densité commence à augmenter on constatera que la tension diminue ou que l’intensité augmente. Si la température approche 46 °C (115 °F) cette intensité peut être diminuée. Si le processus de charge dépend d’un contrôleur de batterie ce dernier peut être remis en route ;
7. continuer à surveiller la densité jusqu’à ce qu’elle atteigne 1,265 (dépend de la température) ;
8. charger les batteries pendant encore 2 à 3 heures (sans doute à la tension de boost, Rolls ne précise pas). Ajouter de l’eau distillée, si nécessaire, pour que l’électrolyte reste au dessus des plaques ;
9. laisser refroidir les batteries, mesurer et noter la densité, qui devrait être 1,265 +- 0,005 ou moins (selon Rolls, mais la valeur nominale de la densité est 1,27 - 1,28 à 30 °C). Corriger le niveau de l’électrolyte pour qu’il soit à 6 à 12 mm (1/2 à 1/4 de pouce, en français : 10 à 15 mm) sous les orifices de remplissage.

Si les plaques sont sévèrement sulfatées (le sulfate de plomb est devenu très dur) ce processus peut prendre plusieurs heures (semaines ou mois selon certains), peut-être à répéter sur plusieurs jours, mais ça peut sauver.

Remarque de Rolls : il est bon de mesurer et noter périodiquement la densité d’une cellule précise lorsqu’on pense que la batterie est complètement chargée, et de comparer cette mesure aux précédentes. Si la densité tend à décroitre, il faudrait rallonger la durée de la phase d’absorption ou utiliser une tension d’absorption plus élevée. Plus la durée est longue ou plus la tension d’absorption est élevée, plus la consommation d’eau distillée sera importante mais, en revanche, on aura besoin de moins d’égalisation

Entretien

• Nettoyez périodiquement le dessus des batteries avec une solution de bicarbonate de soude diluée dans de l’eau (l’eau douce suffit pour certains), les bouchons de remplissage étant en place et serrés ;
• les niveaux d’électrolyte doivent être vérifiés régulièrement et être à 6 à 12 mm (ou 10 à 15 mm) sous les bouchons ou au dessus des plaques. Les plaques ne doivent jamais être découvertes (échauffement, explosion) ;
• resserrer périodiquement les cosses (risque d’échauffement, étincelles, explosion) ;
• graisser périodiquement les cosses et bornes.

Remarque : l’électrolyse de l’eau devient significative et consommatrice d’eau dès que la tension de dégazage (gazing voltage) de 14,1V est atteinte, ce qui est le cas pour nos OLA avec une tension de boost/absorption autour de 14,4V, d’où la nécessité de périodiquement refaire les niveaux.

Remarque : Rolls propose le journal d’entretien ci-dessous

Entretien périodique initial

La capacité d’une batterie augmentera après 60 à 90 cycles, ce qui peut avoir un impact sur le réglage du chargeur ou du moniteur. Après 9 à 12 mois un entretien plus routinier aura sa place.

Les 6 premiers mois vous devez :     Mensuellement relever et noter la tension de repos ; contrôler et noter les niveaux d’électrolyte ; relever et noter la température du compartiment batterie ou des batteries ; vérifier la bonne ventilation du compartiment batterie ; vérifier le bon état physique des batteries, des bornes, graissages et connexions ; vérifier le fonctionnement de l’éventuel moniteur de batterie pour confirmer son bon fonctionnement ; compléter les niveaux, si besoin.

journal de surveillance - 1ère partie

Trimestriellement confirmer la bonne ventilation du compartiment batterie ; vérifier l’absence de points résistifs dans les connections  ; vérifier l’intégrité des câbles  ; vérifier les tensions de boost et absorption ; vérifier les tensions relevées par le moniteur (  ? ) ; vérifier l’aspect physique des batteries, sources de fuites ; vérifier les mises à la terre ou à la masse.

journal de surveillance - 2ème partie

Maintenance après 6 mois

• Mensuellement
  • Charger à 100 % , 80 % à 90 % de la capacité nominale est acceptable le reste du temps, pour quelques jours ;
  • Si les batteries ne sont pas en dessous des 80 % de capacité nominale, les y amener artificiellement, puis les recharger à 100%.

• Bimestriellement
  • Contrôler et reporter la densité dans le tableau de suivi ;
  • contrôler et reporter le niveau électrolyte après charge.

    Si l’on doit remettre de l’eau tous les 2 mois, le programme de charge est trop vigoureux

• Semestriellement
  • Décharger les batteries à 50 % de leur capacité nominale (ou à 11,5 V, oser 10,2 V préconise NBA) et à I20 en comptabilisant les Ah, recharger immédiatement en comptabilisant les Ah de la recharge, comparer en tenant compte du rendement (95 % si en bon état) et de la capacité C20 annoncée. Conclure.

Et enfin

Les quatre plaies des batteries au plomb sont la corrosion (surtout par surcharge), la sulfatation dure (maintient prolongée à l’état déchargé, sous-charge endémique, égalisation trop rare), l’assèchement (mais l’appoint d’eau est possible avec les OLA) et enfin l’emballement thermique (concerne surtout les VRLA utilisées à température ambiante dépassant 30-35 °C, concerne peu les OLA)

Bibliographie

• Manuel des batteries Rolls : http://rollsbattery.com/uploads/pdf... et http://www.rolls-battery.com/conten...
• Victron - Energy beyond limit : https://www.victronenergy.fr/upload...
• NBA, manuel d’assitance des batteries, pdf ci-joint

  

• Fulmen - Manuel pratique de l’accumulateur, 1955 : https://www.dropbox.com/s/xc3tm1y9m...
• Thèse d’université de G. Dillenseger en 2004 sur les batteries stationnaires : https://tel.archives-ouvertes.fr/te...
• Sur les accumulateurs au plomb : http://mach.elec.free.fr/divers/pol...
• Plaisance Pratique, article - L’électricité à bord : http://www.plaisance-pratique.com/-...
• Plaisance Pratique, article - Choisir ses batteries : http://www.plaisance-pratique.com/q...
• Plaisance Pratique, article - Gestionnaire de batterie : www.plaisance-pratique.com/b...
• Plaisance Pratique, articles - Les chargeurs de batteries : http://www.plaisance-pratique.com/l...
• Plaisance Pratique, les forums sur les batteries : http://www.plaisance-pratique.com/-...
• Plaisance Pratique, considérations sur les MPPT et les chargeurs : http://www.plaisance-pratique.com/C...