Nouvelle doc : Batteries, pour relecture, avis...
Publié : 02 févr. 2017, 17:04
J'avais préparé une doc sur les batteries, je l'ai adaptée un peu aux motos anciennes.
Il manque au moins un schéma ou dessin, j'y pense !
A relire pour avis, cette doc est-elle utile ? :
LES BATTERIES
De son nom exact : batterie d’accumulateurs, car il faut plusieurs éléments en série pour obtenir la tension nominale utilisée sur les motos, généralement 12 Volts, et 6 Volts pour les plus anciennes.
Ces éléments sont donc en série, pour additionner les tensions, et comme une chaîne de transmission, l’ensemble est aussi « solide » que le maillon le plus faible. Il faudra donc soigner chaque élément et en particulier le plus faible...
Mais d’abord quelques notions de base des caractéristiques électriques :
U en Volt. La tension (en anglais voltage) c’est, pour donner une image, la hauteur d’une chute d’eau, plus elle sera élevée plus on pourra avoir de débit et de puissance. Ainsi avec U = 12 Volts il faudra moins de courant pour une puissance égale (P en Watt) qu’avec du 6 Volts, P (W) = U (V) x I (A), donc moins de section de cuivre pour transporter le courant ce qui explique la tendance à augmenter la tension, 6, 12, 24 (camion) et peut-être bientôt plus de 40V pour les autos.
I en Ampère. Le courant, l’intensité (en anglais intensity, current) c’est le débit, identique au débit d’eau. A noter qu’il faut un gros tuyau pour faire passer un fort débit d’eau, en électricité il faudra une grosse section de câble pour faire passer beaucoup de courant (ex. 5 à 10 A par mm² de cuivre mais cela dépend aussi de la longueur).
Souvent sur les batteries pour auto il est indiqué l’intensité de démarrage à froid (en anglais CCA Cold Cranking Amps), malheureusement pas toujours indiqué avec la même norme en Europe (norme EN, et il y en a plusieurs !) ce qui ne rend pas les comparaisons faciles.
La norme CCA (USA) correspond au nombre d'ampères qu'une batterie de 12 volts peut délivrer à 0° F (-17,8°C) pendant 30 secondes tout en maintenant une tension d'au moins 7,2 volts.
La capacité C en Ah des batteries (en anglais capacity), c’est la réserve d’énergie, l’équivalent d’un réservoir. Elle est mesurée avec une décharge lente, un courant faible, C20 soit une décharge de 20 heures (un réservoir avec une petite fuite d’eau !). Elle est beaucoup moins importante si le courant est important, par exemple avec le démarreur électrique, (le réservoir diminue de taille avec une grosse fuite d’eau !).
A noter pour la longévité : Si on décharge la batterie à plus de 50 % par exemple on abrège sérieusement sa durée de vie. Pour les batteries auto/moto c’est même 20 %. Certaines batteries sont prévues pour des décharges profondes, pas celles pour motos ou autos.
Ceci dit même après une décharge très profonde à quasiment 100 % si on recharge rapidement on peut sauver et continuer à utiliser une batterie plomb.
La profondeur de décharge en anglais c’est DOD Depth of Discharge.
La résistance interne R (en anglais internal resistance) en ohm Ω et milliohm mΩ (1Ω /1000), si elle très faible (donc faible perte), elle va permettre un courant important et une tension d’utilisation proche de la tension à vide. Se rappeler de la formule : U = R x I, ou I = U/R, donc si R augmente I baisse et la tension d’utilisation baisse aussi.
En vieillissant ou faute d’entretien (recharge) elle augmente, la tension d’utilisation baisse, la puissance disponible devient faible, ceci peut poser des problèmes de démarrage du moteur thermique (faible allumage, démarreur à la peine).
Exemple en chiffres : R interne = 0,1 Ω, V = 13 Volts (tension à vide, batterie chargée),
Si on branche une résistance (de charge) de 0,9 Ω sur la batterie on aura I = 13V / 1Ω (0,9 + 0,1) = 13 A.
La tension d’utilisation U = V – (13A x 0,1Ω ) = 13V – 1,3V = 11,7 V,
Pour les batteries neuves la R interne est très faible, exemple de l’ordre de 0,01 Ω ou 10 mΩ.
A noter que cette résistance interne augmente quand la température diminue, ce qui explique que par grand froid le démarrage électrique d’un moteur peut-être difficile, et qu’il suffit d’allumer ses phares pendant quelques minutes pour réchauffer la batterie et permettre le démarrage alors que l’on vient de consommer des Ah.
Les différents types de batteries.
Avec un accumulateur au plomb il en faut 6 x 2 Volts = 12 Volts, et donc 3 pour 6 Volts.
Il existe d’autres types de batteries, par exemple les modernes au Lithium dont la tension nominale est de l’ordre de 3,2 Volts ce qui implique qu’il faudra 4 éléments pour obtenir une tension de 13,8 Volts.
La batterie au plomb est la plus utilisée car bien que lourde elle reste la plus économique, fiable et facile d’utilisation.
Les trois principaux types de batterie au plomb :
Les batteries au plomb dite « ouvertes ».
Pour faire simple des plaques de plomb qui baignent dans une électrolyte composée d’acide sulfurique et d’eau liquide. On peut ajouter de l’eau si besoin, mais jamais d’acide car seule l’eau peut s’évaporer ou être décomposée en fin de charge (électrolyse).
Avantages :
On peut ajouter de l’eau, c’est le type le moins coûteux. On peut essayer de les dé-sulfater pour les régénérer, il existe des procédés électriques ou chimiques.
Inconvénients :
Ces batteries doivent être positionnées bouchons vers le haut, elles résistent moyennement aux vibrations, de l’acide peut couler et corroder le bac à batterie etc. Elles se déchargent et nécessitent une recharge régulière.
DANGER ! En fin de charge l’eau se décompose (électrolyse) en Hydrogène et Oxygène hautement explosif avec une étincelle !!! Projection d’acide possible !!!
Les batteries plomb « GEL » (l’électrolyte est gélifiée, gel de silice).
Elles sont « fermées » (pas de bouchons de remplissage) à recombinaison interne, donc normalement pas de perte d’eau en usage normal.
Avantages :
Bonne résistance aux vibrations, faible auto-décharge, faible résistance interne donc courant relativement élevé possible. Très bonne durée de vie. Bonne tenue au décharge profonde.
Inconvénients :
Prix élevé pour du plomb, une perte d’eau par surcharge est irrémédiable. Moins bien adaptée à l’utilisation moto (bien que BMW en ait installé sur les R1100), plutôt utilisée pour le stockage d’énergie et les décharges à courant faible.
Batterie plomb « AGM » (Absorbed Glass Mat, il y a de la fibre de verre entre les plaques de plomb).
Elles sont « fermées » à recombinaison interne, donc normalement pas de perte d’eau en usage normal. Il y a quand même une soupape de sécurité en cas de problème.
Avantages :
Très bonne résistance aux vibrations, faible auto-décharge, très faible résistance interne donc courant élevé possible. Elles sont bien adaptées à l’utilisation moto. On peut la disposer à plat. Pas d’acide qui coule.
Inconvénients :
Prix moyennement élevé pour du plomb, une perte d’eau par surcharge est irrémédiable.
Durée de vie moins grande qu’au GEL mais supérieure au batterie classique.
Caractéristiques communes :
Le froid ralenti leur courant disponible au démarrage, mais il les conserve plus longtemps, si elles sont bien chargées (très déchargées elles peuvent geler !).
Exemple durée de vie de batterie AGM à 20°C, 7 à 10 ans, GEL : 12 ans,
à 40°C AGM : 2 ans, GEL : 5 ans. En moyenne 10°C de plus divise la durée de vie par 2 !
Charge :
Pour les charger complètement on doit atteindre une tension d’ « égalisation » (appelée aussi d’absorption). Cette tension de l’ordre de 14 Volts pour une batterie plomb ouverte, 14,2 Volts pour du GEL, à 14,5 Volts pour de l’AGM à 20°C, est nécessaire pour être sûr que tous les éléments atteignent la charge maximale, même le plus faible des éléments, surtout lui !
Attention cette tension de charge devrait varier en fonction de la température, si la batterie est plus froide la tension devrait augmenter.
Ce n’est quasiment jamais respecté pour les batteries auto, moto, et leurs systèmes de charge.
On ne doit pas laisser en permanence une batterie à ce niveau de tension, car une fois chargée on risque de perdre de l’eau par électrolyse et surchauffe.
Pour les maintenir et éviter l’auto-décharge, la sulfatation interne, donc leur dégradation trop précoce, on doit les laisser avec une tension plus basse dite de « floating » (de maintien) de l’ordre de 13,6 à 13,8 Volts.
Donc le circuit de charge sur la moto doit atteindre 14 à 14,5 Volts suivant le type de batterie, si on n’a que 13,5 Volts par exemple la batterie ne sera jamais bien chargée.
On peut remédier en partie au problème à la maison en chargeant la batterie avec un chargeur « intelligent » type Optimate etc. qui fera un vrai cycle de charge.
Et si on a encore une régulation par diode Zener de puissance d’origine, on risque d’écourter la vie d’une batterie surtout GEL et AGM car la tension peut monter à 15 Volts voire plus.
Un conseil mettre un redresseur / régulateur moderne qui doit réguler à 14,5 Volts en général donc plus adapté aux batteries AGM, comme sur une moto récente.
La nouvelle génération, les batteries Lithium.
Il y a plusieurs types de batteries au Lithium, la plus fiable pour une utilisation moto paraît être la Lithium-fer-Phosphate (LiFePo). Ce n’est pas la plus légère mais il ne semble pas y avoir de risques d’explosions ou d’incendie, c’est donc plutôt intéressant pour nous !
Les avantages :
Elles pèsent beaucoup moins, environ 3 à 4 fois moins que celles au plomb.
Elles ont une résistance interne très faible et permettent des courants de démarrage (électrique) très élevés, pour une capacité moindre (moins d’Ah mais plus d’Ampères).
Elles ont une très faible auto-décharge, certaines seraient capables de tenir 6 mois.
Pas de perte d’eau etc.
Volume réduit.
Une durée de vie en nombre de décharges / recharges, nettement plus élevée.
Les inconvénients :
Un prix très élevé, de l’ordre de 3 à 4 fois plus que celles au plomb.
Elles ne supportent pas les surcharges (danger avec une Zener à 15V !!).
Elles nécessitent un circuit électronique appelé BMS (Battery Management System), qui gère au mieux la charge de chaque élément, afin de ne pas surcharger l’élément le plus vite chargé alors que le plus faible n’y est pas encore.
Elles ne supportent pas les décharges totales.
Elles nécessitent un chargeur spécialement adapté pour les conserver longtemps.
Elles peuvent ne jamais être chargée correctement sur une moto.
Il est souvent recommandé de les conserver à environ 60 % chargée, pas à 100 % comme une batterie plomb.
Leur durée de vie dans le temps (pas en nombre de décharges) ne semble pas aussi bonne qu’attendue, voire inférieure à une bonne batterie AGM bien entretenue.
Ces batteries de haute technologie, si on peut dire, sont donc très légères et performantes mais nécessitent plus de précautions et supportent moins les erreurs.
Elles semblent bien adaptées à la compétition quand on recherche le gain de poids, mais paraissent moins utiles pour une utilisation routière normale.
A vous de juger si cela en vaut la dépense !
Il manque au moins un schéma ou dessin, j'y pense !
A relire pour avis, cette doc est-elle utile ? :
LES BATTERIES
De son nom exact : batterie d’accumulateurs, car il faut plusieurs éléments en série pour obtenir la tension nominale utilisée sur les motos, généralement 12 Volts, et 6 Volts pour les plus anciennes.
Ces éléments sont donc en série, pour additionner les tensions, et comme une chaîne de transmission, l’ensemble est aussi « solide » que le maillon le plus faible. Il faudra donc soigner chaque élément et en particulier le plus faible...
Mais d’abord quelques notions de base des caractéristiques électriques :
U en Volt. La tension (en anglais voltage) c’est, pour donner une image, la hauteur d’une chute d’eau, plus elle sera élevée plus on pourra avoir de débit et de puissance. Ainsi avec U = 12 Volts il faudra moins de courant pour une puissance égale (P en Watt) qu’avec du 6 Volts, P (W) = U (V) x I (A), donc moins de section de cuivre pour transporter le courant ce qui explique la tendance à augmenter la tension, 6, 12, 24 (camion) et peut-être bientôt plus de 40V pour les autos.
I en Ampère. Le courant, l’intensité (en anglais intensity, current) c’est le débit, identique au débit d’eau. A noter qu’il faut un gros tuyau pour faire passer un fort débit d’eau, en électricité il faudra une grosse section de câble pour faire passer beaucoup de courant (ex. 5 à 10 A par mm² de cuivre mais cela dépend aussi de la longueur).
Souvent sur les batteries pour auto il est indiqué l’intensité de démarrage à froid (en anglais CCA Cold Cranking Amps), malheureusement pas toujours indiqué avec la même norme en Europe (norme EN, et il y en a plusieurs !) ce qui ne rend pas les comparaisons faciles.
La norme CCA (USA) correspond au nombre d'ampères qu'une batterie de 12 volts peut délivrer à 0° F (-17,8°C) pendant 30 secondes tout en maintenant une tension d'au moins 7,2 volts.
La capacité C en Ah des batteries (en anglais capacity), c’est la réserve d’énergie, l’équivalent d’un réservoir. Elle est mesurée avec une décharge lente, un courant faible, C20 soit une décharge de 20 heures (un réservoir avec une petite fuite d’eau !). Elle est beaucoup moins importante si le courant est important, par exemple avec le démarreur électrique, (le réservoir diminue de taille avec une grosse fuite d’eau !).
A noter pour la longévité : Si on décharge la batterie à plus de 50 % par exemple on abrège sérieusement sa durée de vie. Pour les batteries auto/moto c’est même 20 %. Certaines batteries sont prévues pour des décharges profondes, pas celles pour motos ou autos.
Ceci dit même après une décharge très profonde à quasiment 100 % si on recharge rapidement on peut sauver et continuer à utiliser une batterie plomb.
La profondeur de décharge en anglais c’est DOD Depth of Discharge.
La résistance interne R (en anglais internal resistance) en ohm Ω et milliohm mΩ (1Ω /1000), si elle très faible (donc faible perte), elle va permettre un courant important et une tension d’utilisation proche de la tension à vide. Se rappeler de la formule : U = R x I, ou I = U/R, donc si R augmente I baisse et la tension d’utilisation baisse aussi.
En vieillissant ou faute d’entretien (recharge) elle augmente, la tension d’utilisation baisse, la puissance disponible devient faible, ceci peut poser des problèmes de démarrage du moteur thermique (faible allumage, démarreur à la peine).
Exemple en chiffres : R interne = 0,1 Ω, V = 13 Volts (tension à vide, batterie chargée),
Si on branche une résistance (de charge) de 0,9 Ω sur la batterie on aura I = 13V / 1Ω (0,9 + 0,1) = 13 A.
La tension d’utilisation U = V – (13A x 0,1Ω ) = 13V – 1,3V = 11,7 V,
Pour les batteries neuves la R interne est très faible, exemple de l’ordre de 0,01 Ω ou 10 mΩ.
A noter que cette résistance interne augmente quand la température diminue, ce qui explique que par grand froid le démarrage électrique d’un moteur peut-être difficile, et qu’il suffit d’allumer ses phares pendant quelques minutes pour réchauffer la batterie et permettre le démarrage alors que l’on vient de consommer des Ah.
Les différents types de batteries.
Avec un accumulateur au plomb il en faut 6 x 2 Volts = 12 Volts, et donc 3 pour 6 Volts.
Il existe d’autres types de batteries, par exemple les modernes au Lithium dont la tension nominale est de l’ordre de 3,2 Volts ce qui implique qu’il faudra 4 éléments pour obtenir une tension de 13,8 Volts.
La batterie au plomb est la plus utilisée car bien que lourde elle reste la plus économique, fiable et facile d’utilisation.
Les trois principaux types de batterie au plomb :
Les batteries au plomb dite « ouvertes ».
Pour faire simple des plaques de plomb qui baignent dans une électrolyte composée d’acide sulfurique et d’eau liquide. On peut ajouter de l’eau si besoin, mais jamais d’acide car seule l’eau peut s’évaporer ou être décomposée en fin de charge (électrolyse).
Avantages :
On peut ajouter de l’eau, c’est le type le moins coûteux. On peut essayer de les dé-sulfater pour les régénérer, il existe des procédés électriques ou chimiques.
Inconvénients :
Ces batteries doivent être positionnées bouchons vers le haut, elles résistent moyennement aux vibrations, de l’acide peut couler et corroder le bac à batterie etc. Elles se déchargent et nécessitent une recharge régulière.
DANGER ! En fin de charge l’eau se décompose (électrolyse) en Hydrogène et Oxygène hautement explosif avec une étincelle !!! Projection d’acide possible !!!
Les batteries plomb « GEL » (l’électrolyte est gélifiée, gel de silice).
Elles sont « fermées » (pas de bouchons de remplissage) à recombinaison interne, donc normalement pas de perte d’eau en usage normal.
Avantages :
Bonne résistance aux vibrations, faible auto-décharge, faible résistance interne donc courant relativement élevé possible. Très bonne durée de vie. Bonne tenue au décharge profonde.
Inconvénients :
Prix élevé pour du plomb, une perte d’eau par surcharge est irrémédiable. Moins bien adaptée à l’utilisation moto (bien que BMW en ait installé sur les R1100), plutôt utilisée pour le stockage d’énergie et les décharges à courant faible.
Batterie plomb « AGM » (Absorbed Glass Mat, il y a de la fibre de verre entre les plaques de plomb).
Elles sont « fermées » à recombinaison interne, donc normalement pas de perte d’eau en usage normal. Il y a quand même une soupape de sécurité en cas de problème.
Avantages :
Très bonne résistance aux vibrations, faible auto-décharge, très faible résistance interne donc courant élevé possible. Elles sont bien adaptées à l’utilisation moto. On peut la disposer à plat. Pas d’acide qui coule.
Inconvénients :
Prix moyennement élevé pour du plomb, une perte d’eau par surcharge est irrémédiable.
Durée de vie moins grande qu’au GEL mais supérieure au batterie classique.
Caractéristiques communes :
Le froid ralenti leur courant disponible au démarrage, mais il les conserve plus longtemps, si elles sont bien chargées (très déchargées elles peuvent geler !).
Exemple durée de vie de batterie AGM à 20°C, 7 à 10 ans, GEL : 12 ans,
à 40°C AGM : 2 ans, GEL : 5 ans. En moyenne 10°C de plus divise la durée de vie par 2 !
Charge :
Pour les charger complètement on doit atteindre une tension d’ « égalisation » (appelée aussi d’absorption). Cette tension de l’ordre de 14 Volts pour une batterie plomb ouverte, 14,2 Volts pour du GEL, à 14,5 Volts pour de l’AGM à 20°C, est nécessaire pour être sûr que tous les éléments atteignent la charge maximale, même le plus faible des éléments, surtout lui !
Attention cette tension de charge devrait varier en fonction de la température, si la batterie est plus froide la tension devrait augmenter.
Ce n’est quasiment jamais respecté pour les batteries auto, moto, et leurs systèmes de charge.
On ne doit pas laisser en permanence une batterie à ce niveau de tension, car une fois chargée on risque de perdre de l’eau par électrolyse et surchauffe.
Pour les maintenir et éviter l’auto-décharge, la sulfatation interne, donc leur dégradation trop précoce, on doit les laisser avec une tension plus basse dite de « floating » (de maintien) de l’ordre de 13,6 à 13,8 Volts.
Donc le circuit de charge sur la moto doit atteindre 14 à 14,5 Volts suivant le type de batterie, si on n’a que 13,5 Volts par exemple la batterie ne sera jamais bien chargée.
On peut remédier en partie au problème à la maison en chargeant la batterie avec un chargeur « intelligent » type Optimate etc. qui fera un vrai cycle de charge.
Et si on a encore une régulation par diode Zener de puissance d’origine, on risque d’écourter la vie d’une batterie surtout GEL et AGM car la tension peut monter à 15 Volts voire plus.
Un conseil mettre un redresseur / régulateur moderne qui doit réguler à 14,5 Volts en général donc plus adapté aux batteries AGM, comme sur une moto récente.
La nouvelle génération, les batteries Lithium.
Il y a plusieurs types de batteries au Lithium, la plus fiable pour une utilisation moto paraît être la Lithium-fer-Phosphate (LiFePo). Ce n’est pas la plus légère mais il ne semble pas y avoir de risques d’explosions ou d’incendie, c’est donc plutôt intéressant pour nous !
Les avantages :
Elles pèsent beaucoup moins, environ 3 à 4 fois moins que celles au plomb.
Elles ont une résistance interne très faible et permettent des courants de démarrage (électrique) très élevés, pour une capacité moindre (moins d’Ah mais plus d’Ampères).
Elles ont une très faible auto-décharge, certaines seraient capables de tenir 6 mois.
Pas de perte d’eau etc.
Volume réduit.
Une durée de vie en nombre de décharges / recharges, nettement plus élevée.
Les inconvénients :
Un prix très élevé, de l’ordre de 3 à 4 fois plus que celles au plomb.
Elles ne supportent pas les surcharges (danger avec une Zener à 15V !!).
Elles nécessitent un circuit électronique appelé BMS (Battery Management System), qui gère au mieux la charge de chaque élément, afin de ne pas surcharger l’élément le plus vite chargé alors que le plus faible n’y est pas encore.
Elles ne supportent pas les décharges totales.
Elles nécessitent un chargeur spécialement adapté pour les conserver longtemps.
Elles peuvent ne jamais être chargée correctement sur une moto.
Il est souvent recommandé de les conserver à environ 60 % chargée, pas à 100 % comme une batterie plomb.
Leur durée de vie dans le temps (pas en nombre de décharges) ne semble pas aussi bonne qu’attendue, voire inférieure à une bonne batterie AGM bien entretenue.
Ces batteries de haute technologie, si on peut dire, sont donc très légères et performantes mais nécessitent plus de précautions et supportent moins les erreurs.
Elles semblent bien adaptées à la compétition quand on recherche le gain de poids, mais paraissent moins utiles pour une utilisation routière normale.
A vous de juger si cela en vaut la dépense !
