Technique: Comment charger de manière optimale les batteries au lithium

Retirer la batterie au plomb, la remplacer par du lithium et le tour est joué : c'est ainsi que de nombreux fabricants de systèmes de stockage d'énergie avec BMS intégré font leur publicité. Si l'on tient compte de quelques éléments, on obtient effectivement un système qui fonctionne. Au moins, l'accumulateur fournit du courant et se recharge. Mais ce n'est pas optimal. En effet, lors de la charge, le comportement des batteries LiFePO4 est nettement différent de celui des cellules au plomb.

Différences dans la charge des batteries LiFePO4 ou des piles au plomb

Par exemple, il ne doit pas y avoir de charge de maintien, l'alimentation électrique doit être définitivement arrêtée lorsque l'état complet est atteint. En fait, c'est le cas. Car il existe désormais des batteries au lithium dont l'électronique intégrée adapte elle-même le processus de charge. Cette caractéristique est alors explicitement indiquée.

Mais même dans ce cas, il peut y avoir des problèmes. Par exemple, certains chargeurs de plomb possèdent des programmes de désulfatation automatique, c'est-à-dire qu'ils alimentent l'accumulateur de courant à intervalles réguliers avec jusqu'à 15 volts. Dans ce cas, le BMS s'arrête et l'accumulateur n'est pas du tout chargé. Les fabricants le savent bien sûr aussi, c'est pourquoi ils utilisent généralement la formulation suivante : "La charge avec la courbe caractéristique AGM est possible, mais un programme de charge LiFe est recommandé".

Comment fonctionne la combinaison d'un chargeur au plomb et d'une batterie au lithium ?

Le bon fonctionnement de la combinaison d'un chargeur au plomb et d'une batterie au lithium dépend du chargeur individuel et des spécifications du BMS. En règle générale, si le chargeur peut être réglé pour des batteries gel ou AGM avec une tension de fin de charge de 14,4 volts, cela peut fonctionner.

La situation est similaire pour l'alternateur. Celui-ci fonctionne généralement avec ce que l'on appelle une courbe caractéristique en W, c'est-à-dire qu'il fournit une tension fixe et laisse à l'accumulateur le soin de réguler le courant. Avec la technique du plomb, cela conduit à une charge très lente, car le courant diminue rapidement en raison de la résistance interne et la tension est choisie de manière à ce que l'accumulateur ne s'accumule pas trop vite.

Un accumulateur au lithium, en revanche, accepte pratiquement tout le courant que l'alternateur peut fournir, et ce jusqu'à la fin du processus de charge. Cela sollicite énormément l'alternateur et peut entraîner des problèmes de température et une usure importante des courroies trapézoïdales. Ici aussi, un remplacement direct est donc possible, mais pas optimal.

Connecter la batterie de démarrage au plomb directement à l'alternateur

La bonne nouvelle, c'est qu'il est possible de faire d'une pierre deux coups en utilisant un chargeur de batterie à batterie, appelé chargeur B2B ou booster de charge, avec une courbe caractéristique au lithium. Pour ce faire, il suffit de connecter la batterie de démarrage au plomb directement à l'alternateur, comme le prévoit le fabricant du moteur, sans diodes de séparation ni relais.

Le chargeur B2B est branché en parallèle à la batterie de démarrage. Son électronique détecte si elle est suffisamment chargée et si le courant de charge est disponible ; ce n'est qu'alors que le convertisseur de tension intégré se met en marche et met à disposition de la batterie d'alimentation la tension de charge optimale pour elle. Afin d'obtenir beaucoup de courant de l'alternateur malgré le régulateur standard, le chargeur B2B fait nettement chuter la tension de ce dernier, mais elle reste toujours, avec environ 13,0 volts, au-dessus de la tension de repos de la batterie de démarrage - celle-ci n'est donc pas sollicitée.

L'utilisation d'un booster de charge permet d'économiser l'achat d'un chargeur de quai compatible avec le lithium.

Lorsque la machine est à l'arrêt ou que la batterie de démarrage est vide, le système reste inactif. L'astuce : comme le chargeur B2B ne se soucie pas fondamentalement de savoir qui produit le courant, il peut aussi rendre un chargeur au plomb ou l'éolienne compatibles avec le lithium. Il suffit de brancher ces sources de courant sur la batterie de démarrage.

L'utilisation d'un booster de charge permet donc d'éviter l'achat d'un chargeur de quai compatible avec le lithium. Seul hic : le dimensionnement du chargeur B2B détermine la quantité de courant qui passe dans la batterie, indépendamment du fait que l'alternateur ou le chargeur 230 volts soient actifs. Si l'on choisit un petit modèle pour éviter que l'alternateur ne s'effondre en raison de la température, on limite en même temps la possibilité de charger plus rapidement par câble de quai, ce qui n'est généralement pas nécessaire.

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Pourquoi réduire la puissance de charge ?

Il peut sembler paradoxal de limiter délibérément la puissance de charge de l'alternateur, car après tout, le remplissage rapide des batteries de consommation figure en tête de la liste de souhaits de nombreux navigateurs. Dans la pratique, les temps de charge nécessaires sont toutefois nettement plus courts qu'avec un système au plomb sans régulation, même avec un courant limité. Pour une longue durée de vie, les batteries au plomb doivent être maintenues si possible entre 75 et 100 pour cent de charge. C'est précisément dans cette plage que les systèmes au plomb peuvent difficilement être chargés à une vitesse significative.

Alors que l'accumulateur au lithium est relativement indifférent à l'état de charge, il absorbe pratiquement toujours le plein courant et vieillit même plus lentement en cas de charge partielle que lorsqu'il est entièrement rempli. Il existe des chargeurs B2B de différents fabricants pour des courants de charge entre 20 et 200 ampères. Les dernières générations de Mastervolt, Sterling Power et Victron ont un rendement si élevé qu'elles peuvent même se passer de ventilateur de refroidissement.

Ce qu'il faut prendre en compte lors de la conversion

À propos d'électricité : lors du passage aux batteries au lithium, il faut toujours examiner l'ensemble de l'installation électrique. Les sections des câbles entre l'accumulateur et le chargeur ou le chargeur B2B sont-elles adaptées aux charges prévues, y a-t-il un fusible directement sur l'accumulateur ? La limitation de courant du BMS ne protège que l'accumulateur, pas les câbles. Il convient d'accorder une attention particulière à toutes les connexions.

Installation sécurisée

Attention à la résistance : les connexions de câbles ouvertes se trouvent encore souvent dans les anciennes installations avec des batteries au plomb, mais elles ne sont pas à la pointe de la technique : l'oxydation entraîne une augmentation des résistances de contact et, en cas de courants plus élevés, les ennuis arrivent rapidement. De plus, la protection des consommateurs et des câbles de mesure fait ici défaut. La corrosion et le mauvais contact peuvent également poser problème au niveau des fusibles.

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