Les batteries et nos bateaux semi-rigides

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1 Les batteries et nos bateaux semi-rigides Sommaire: 1- Les différents types de batteries page 1 2- Positionner sa batterie à bord page 3 3- Le câblage électrique de sa batterie page 4 a- La section des fils page 4 b- Les cosses et la gaine thermo page 6 c- Choisir une batterie de servitude page 6 d- Le câblage de deux batteries page 8 e- Isoler la batterie page 10 f- Le coupe-circuit page Entretenir sa batterie page 11 a- Charger une batterie page 11 b- Entretien courant page Conclusion page 14 La (ou les) batterie(s) à bord de notre bateau est la seule source d'énergie fiable sur laquelle on puisse compter. Il est donc nécessaire de savoir l'entretenir, où la disposer et surtout de la câbler correctement. Mais avant tout, il faut savoir la choisir. 1- Les différents types de batteries: Il existe plusieurs types de batteries. Nous nous contenterons ici de voir les plus courantes : Batterie automobile Batteries classiques automobiles à électrolyte liquide, adaptées aux fortes puissances brèves d'un démarreur mais non optimisées pour les décharges importantes sur les équipements de bord (servitude). En voiture, la charge est permanente, rarement sur nos bateaux ou des consommateurs peuvent fonctionner à l'arrêt (guindeau, VHF, GPS, sondeur, frigo...). 1

2 Ces batteries bas de gamme ne sont pas performantes comme servitudes car n'acceptent pas de profondes décharges. Elles sont à réserver au démarrage moteur si le budget est insuffisant, mais les suivantes sont bien préférables. Batterie au plomb-calcium, aussi à électrolyte liquide, mais de technologie différente. Les batteries marines sont plus hautes, le niveau de liquide est supérieur sur les plaques pour compenser la gîte. Elles conviennent comme servitudes et leur surcoût est justifié. Batteries à électrolyte gélifié. L'électrolyte est stabilisé par un gel, la gîte n'est plus un problème. Le rendement (énergie restituée/masse) baisse un peu mais la sécurité augmente considérablement. Cet argument peut être décisif. Ces matériels sont parfaits pour les servitudes. Le chargeur doit être adapté au type, beaucoup sont médiocres et détruisent les batteries car ils ne respectent pas les cycles et tensions qui dépendent des technologies. Une mauvaise batterie avec un mauvais chargeur ne durera pas longtemps, elle lâchera au mauvais moment, et la médiocrité coûtera très cher sur la durée. Batterie au gel - Batteries à plaques carbone. Il faut regarder la très intéressante évolution des nouvelles batteries traction à plaques carbone. Elles sont à considérer très sérieusement pour les servitudes. Nous n'avons pas le recul suffisant pour les évaluer, mais elles semblent un excellent choix. Comparez les poids et l'encombrement, cela justifie le prix. - Batteries Glassmat AGM Cette nouvelle génération de batteries spécifiquement conçues pour la marine, à plaques d isolation en fibre de verre, possède un excellent rapport qualité / prix. Ces 2

3 batteries ont de très bonnes performances pour les servitudes et ont la particularité d être totalement étanches et de fonctionner dans toutes les positions, y compris à l envers! C est un avantage formidable sur nos embarcations en cas de chavirement. Elles acceptent un courant de recharge élevé et peuvent être déchargées à 75% (tension de 11 V) et occasionnellement à 100% (tension de 10,5 V) sans destruction, ni diminution de leur durée de vie. Les batteries haut de gammes sont évidement chères, mais c est un investissement rentable et une bien meilleure sécurité. Une fois que vous avez choisi la bonne technologie de batterie, il faut savoir décrypter ce qui y est mentionné! Une batterie comporte trois inscriptions importantes : La tension : les bateaux modernes utilisent tous des batteries de 12 volts. Certains gros bateaux de plaisance utilisent un circuit électrique en 24 Volts. L ampérage-heure : son inscription «Ah» (ampères heures) indique la capacité de la batterie à tenir la charge dans le temps, à savoir la quantité d énergie qu elle peut donner pendant une durée de 20 heures. Une batterie de 80 Ah peut fournir du courant de 4 ampères pendant 20 heures. 100 Ah, 5 ampères pendant 20 heures (en théorie). L intensité : symbolisé par un «A», il indique l intensité maximale dont peut disposer le démarreur. Pour simplifier : plus les chiffres concernant les ampères sont élevés, plus la batterie est performante. 2-Positionner sa batterie à bord : Le placement des batteries est régi par diverses règles de bon sens. Le choix se pose du sens de placement des batteries par rapport à l'axe de roulis. Faut-il privilégier le montage qui fait émerger un coin des plaques ou celui qui fait émerger une partie des plaques? Mauvaise question, aucun n'est bon, les batteries n'aiment pas la gîte. Il est donc préférable de les placer au centre du bateau. Il faut protéger les bornes des batteries et des coupe-circuits, aucun objet métallique tombant à la gîte (attention à la gaffe!) ne doit pouvoir venir faire un court-circuit, l'énergie est énorme. Montez des capots isolants. C'est une des premières causes d'incendie de navires. Les batteries doivent être maintenues sanglées très solidement. Si le bateau venait à se retourner, elles ne doivent en aucun cas se déplacer et défoncer le coffre dans lequel elles se trouvent. Les dégâts causés par l'acide sulfurique se répandant dans le bateau seront bien assez désastreux! 3

4 Les batteries à électrolyte gélifié résolvent bien ce dernier problème. La batterie servant au démarrage du moteur doit se trouver au plus prêt de celui-ci afin d'éviter les pertes électriques liées à une trop grande longueur des câbles d'alimentation. 3- Le câblage électrique de sa batterie: La première chose importante est de bien choisir les composants du circuit électrique. a-la section des fils : En partant du principe que nos accessoires à bord fonctionnent en 12 Volts continu (+ et -), la section des fils sera calculée en fonction de l intensité du courant les traversant (exprimée en Ampère A) mais aussi de la longueur de ces derniers. Le tableau ci-dessous permet de faire le bon choix: Exemple: Pour une longueur de câble de 12,5 m et un courant de 18 A on trouve une section de 6 mm². Remarque, pour un courant de 15 A et un câble de la même longueur, on trouve une section comprise entre 4 et 6 mm ². Le choix se fera sur la section supérieure. 4

5 Pour alimenter le démarreur du moteur hors bord à partir de la batterie, il est impératif de choisir la longueur la plus courte possible afin d'éviter les pertes de courant relatives à la longueur des câbles utilisés. Une forte section sera aussi recommandée afin de transmettre la centaine d'ampères absorbée au démarrage sans que les fils chauffent. L'utilisation de cosses soudées, bien serrées et graissées sera également un plus. Il est recommandé de ne brancher aucun autre consommateur sur une batterie de démarrage afin que cette dernière garde sa charge maximale en toutes circonstances.* Le problème des batteries de servitude est moins critique, les autres équipements sont beaucoup moins gourmands sauf pour le guideau et quelques appareils électroménagers (micro-ondes entre autre) que l'on ne rencontre pas souvent à bord de nos «petites» embarcations. * Le guindeau pose un problème très spécifique. Il est loin du parc à batteries central et demande de grandes longueurs de gros câbles capables de véhiculer une centaine d'ampères en réduisant les pertes. Il peut néanmoins être branché à la batterie de démarrage. En effet, le guindeau est utilisé pour mouiller et appareiller, moteur hors bord tournant. Ce dernier recharge alors la batterie, Il n'y a donc aucun risque de ce côté là. 5

6 b- Les cosses et la gaine thermo: Les cosses sont à choisir avec soins. Il est préférable de les sertir ou de les souder avec le câble préalablement étamé. Une cosse à œil sera bien mieux maintenue qu'une cosse à fourche. Cosse à œil Pour parfaire le montage, il est conseillé d'utiliser de la gaine thermo-rétractable afin d'isoler la jonction entre le câble et la cosse. c- Choisir une batterie de servitude: Avant de câbler une batterie de servitude, il faut en choisir la capacité. Pour cela il faut connaître la consommation totale de ses équipements de bord (Sondeur, GPS, VHF, etc ). Comment faire? Exemple: Partant du principe que notre installation fonctionne sous 12 Volts. Nous avons branché simultanément 4 appareils: Le sondeur : puissance 15 Watts Le GPS : puissance 12 Watts Une glacière: puissance 100 W La VHF fixe: puissance 25 Watts Nous avons un total de 152 Watts de consommation instantanée. Selon la règle d'électricité P (puissance en Watts)= U (tension en Volts) x I (intensité en Ampères) cela nous donne I= P/ U= 152/12= 12,66 A pour une heure soit 12,66Ah. On a vu que les technologies Plomb/ Calcium et Électrolyte Gélifié conviennent à cet usage. Mais qu'en est-il de leur capacité utile? Règle générale: La capacité utile d'une batterie est une notion très mal comprise par les utilisateurs. 6

7 Pour éclairer les idées, prenons l'exemple d'une batterie de 100 Ah. Comment interpréter cela? En première approche nous pourrions croire naïvement que cela signifie que je vais pouvoir tirer : 1 ampère pendant 100 heures 10 ampères pendant 10 heures 100 ampères pendant 1 heure 1000 ampères pendant 6 minutes ampères pendant 36 secondes Et bien non c'est du pur délire, pour de multiples raisons, en particulier à cause de la résistance interne. Par convention, la capacité en Ah, correspond à 20 fois le courant qu'une batterie neuve et parfaitement chargée, fournirait en 20 heures avec des phases de récupération. Nous pourrons donc espérer pour une batterie neuve de 100 Ah, chargée à bloc et froide, 5 ampères pendant 20 heures, à condition d'alterner des périodes de repos pour permettre les rééquilibres chimiques internes. Pour des courants plus forts, la tension tombe très vite, la capacité utile aussi. La résistance interne d'une batterie neuve est de quelques centièmes d'ohms. Les pertes s'additionnent avec la résistance du câblage, bien plus importante. Ces pertes jouent peu à courant faible, mais U=R x I, donc pour un démarreur qui tire 300 ampères, chaque centième d'ohm fera perdre 3 volts! Cela permet de comprendre l'intérêt d'une batterie en bon état avec un câblage extrêmement soigné. Une autre des limitations sur l'énergie disponible sera la tension minimale en deçà de laquelle la dégradation devient irréversible. Pour une décharge en quelques heures, notre batterie ne fournira que la moitié de la capacité annoncée. La capacité donnée est proche de l'énergie (en Ah) théorique nécessaire pour charger de manière optimale une batterie vide, c'est à dire depuis la tension basse jusqu'à la pleine charge. Il faudra donc tenir compte d'un facteur «deux» pour estimer son énergie disponible sur dix heures. Pour une heure pleine d'utilisation, on choisira une batterie de 25Ah minimum d'après notre exemple ci-dessus. Pour des courants forts, le temps décroît exponentiellement. Les batteries de servitude n'ont pas les mêmes contraintes. Elles sont prévues pour étaler des courants moyens sur une dizaine d'heures. Les constructions sont 7

8 différentes. C'est une des raisons pour ne pas monter le guindeau sur les servitudes mais sur le circuit moteur. Une batterie à électrolyte liquide peut être déchargée au maximum à la moitié de sa capacité. Une à électrolyte gélifiée un peu plus. Conclusion: Par sécurité on choisira une batterie de servitude de capacité égale à deux fois l intensité /heure consommée (pour une heure d'utilisation!). d-le câblage de deux batteries: Beaucoup de «bricoleurs» pensent qu'il suffit de brancher les deux batteries en parallèle pour que cela fonctionne parfaitement. ERREUR! Dans ce cas présent la batterie la plus chargée se déchargera dans la plus faible afin d'équilibrer le circuit. Une batterie lâche et c'est la panne assurée. Remarque importante: Il est impossible de coupler une batterie moteur et servitude de technologies totalement différentes. Il faut donc séparer le circuit moteur du circuit servitude dans ce cas présent. Deux possibilités: La recharge des batteries s'effectue selon deux principes de montage. Avec répartiteur de charge: le courant fourni par l'alternateur va alimenter les deux batteries à travers un répartiteur de charge. Ce montage nécessite de ressortir le câble de sortie de l'alternateur du faisceau moteur. Avec séparateur électronique de batterie: c'est ce que nous allons voir ici. Pour mettre deux batteries de servitude en parallèle (ou moteur / servitude de même technologie), la meilleure solution (et la plus simple) est d'installer un coupleur répartiteur de batteries automatique. 8

9 Coupleur séparateur électronique Le coupleur répartiteur est la solution privilégiée par les installateurs, car elle ne nécessite aucune connaissance électrique et semble résoudre les problèmes pour le client qui comprend encore moins. Cela se présente comme un boîtier avec un commun et les sorties vers les deux batteries et le négatif (masse). Comment ça marche? Le coupleur séparateur permet la mise en parallèle temporaire de deux batteries pendant la charge, privilégiant une batterie, par exemple celle servant au démarrage du moteur. La mise en parallèle ne se fera que lorsque la batterie moteur aura atteint 13,6 Volts. De plus, le séparateur évite à la batterie privilégiée de descendre en dessous d'une tension de 12,2 Volts, en la séparant automatiquement du circuit de décharge dès que ce seuil est atteint. Contrairement au répartiteur de charge, il ne provoque pas de pertes. Il n y a pas plus simple à brancher, mais tous les modèles ne sont pas égaux, il y a du bon et du très mauvais. En gros, un modèle correct détecte qu une des deux batteries est bien chargée (circuit comparateur) et met en contact les deux batteries (relais ou Mosfet) ce qui charge l autre. Il s agit d un simple dispositif à deux diodes à anode commune qui répartissent la charge vers les deux voies amélioré par un contact activé aux bons niveaux. Les batteries sont séparées dès que la tension descend. Les très bons ont des diodes shottky performantes, à très faible chute (0,3 V et moins), les mauvais ont des diodes à silicium qui chauffent et perdent beaucoup (plus d un volt à chaud). En mesurant la tension entre le commun et les deux sorties en charge forte, vous pouvez savoir ce que vaut votre dispositif. S il est chaud, c est un mauvais Attention au piège des coupleurs séparateurs qui n ont que deux grosses bornes. Ils ne sont absolument pas prévus pour deux batteries servitudes identiques, mais 9

10 pour un montage initial qui ne comporte qu une batterie moteur sur lequel on veut rajouter une seule batterie servitude. Ce n est pas du tout pareil car les batteries sont de technologies différentes. Schéma de branchement NOTA: Les fils noirs représentent la borne et les rouges la borne + de l'installation. e- Isoler la batterie: La question se pose d'isoler soit le positif, soit le négatif. Sur un circuit électrique à terre ou en automobile, la polarité à isoler est strictement indifférente. Sur un bateau, on choisira toujours d'installer le coupe-circuit sur le positif. La raison est complexe à cause des très nombreux métaux différents baignant dans un électrolyte (mer ou humidité salée). La solution idéale serait d'isoler individuellement chaque métal du bateau du négatif pour éviter les bouclages des couples électrolytiques. C'est évidement strictement impossible, il y a une multitude d'éléments métalliques individuels plus ou moins raccordés. La moins mauvaise solution est de tous les relier ensemble sur la borne négative et de la laisser branchée sur la batterie. Cela a l'avantage d'éliminer au mieux les charges statiques. 10

11 f- Le coupe circuit: Dans chaque installation électrique il faut pouvoir couper le courant de sa source vers les consommateurs. Un bateau n'échappe pas à cette règle. Pour cela on utilise un coupe circuit branché sur le positif (+). Les moins (-) restant couplés en commun. Pour une batterie de démarrage, on a vu que plusieurs centaines d'ampères peuvent parcourir l'installation électrique au moment ou le démarreur est alimenté. Attention donc de bien choisir un coupe -circuit adapté. Coupe circuit unipolaire 1000A pendant 10 sec / 500A en continu Chaque batterie doit disposer de son propre coupe circuit! 4- Entretenir sa batterie : a- Charger une batterie: Comme nous l'avons vu plus haut, le chargeur doit être adapté au type de batterie. Beaucoup sont médiocres et détruisent les batteries car ils ne respectent pas les cycles et tensions qui dépendent des technologies. Une mauvaise batterie avec un mauvais chargeur ne durera pas longtemps, elle lâchera au mauvais moment, et la médiocrité coûtera très chère sur la durée. 11

12 Chargeur de batteries électronique Un très bon chargeur, bien réglé sur le bon type de batterie, passera en floating et maintiendra un très faible courant qui compensera l'auto décharge des batteries. Elles ne seront pas surchargées et perdront peu d'eau. Malheureusement ces matériels ne représentent que quelques pour cent des chargeurs installés. Les 95 % sont médiocres ou mauvais et leur branchement permanent dégradera les batteries. Astuce: Hiverner sa batterie : Si on ne dispose pas d'un chargeur électronique qui passe en floating automatiquement, on peut utiliser un matériel très simple disponible facilement pour quelques euros, le programmateur horaire. Il se compose d'un disque faisant un tour en 24h et de cames pour activer un contact pendant un cycle déterminé. Cela permet de charger automatiquement une heure par jour. C'est suffisant pour maintenir le parc chargé, sans risque pour les batteries. Les lignes suivantes sont extraites d'une documentation Reya : Contrairement à beaucoup d'idées reçues, une batterie n'est pas chargée à 12 volts, bien au contraire! Attention : Une batterie se mesure toujours au repos avec un voltmètre précis. 12

13 Niveau de charge Batterie classique Batterie gel 100,00% 12,70 Volts 12,80 Volts 80,00% 12,50 Volts 12,64 Volts 60,00% 12,30 Volts 12,48 Volts 40% (= vide) 12,10 Volts 12,32 Volts Ces mesures sont valables pour une température de 20 C. b- Entretien courant: Vérifiez le niveau Tout le monde ne le sait pas, mais certaines batteries contiennent de l électrolyte, un liquide composé d'eau et d'acide sulfurique. Et une batterie avec un niveau d électrolyte insuffisant donnera des signes de faiblesse. Pour vérifier son niveau, il suffit d ôter les bouchons ou la barrette de fermeture des trous de remplissage. Faites levier avec un tournevis si nécessaire. Il faut pouvoir vérifier que le liquide recouvre tous les éléments de la batterie, à savoir les plaques de plomb. Le niveau d électrolyte doit dépasser les plaques d environ 1 à 1,5 cm. Faites l appoint Si un ou plusieurs éléments ne baignent pas dans l eau, il faut faire l appoint. En théorie, avec de l eau distillée ou déminéralisée uniquement. Mais si votre batterie est totalement vide, n hésitez pas à ajouter un peu d eau. Ce sera moins grave que de continuer à rouler dans ces conditions. Attention! Ne jamais rajouter d acide sulfurique spécial batterie qui sert uniquement à remplir une batterie neuve livrée sèche. N oubliez pas enfin que certaines batteries sans entretien ne permettent pas de faire cette remise à niveau. Les bouchons sont scellés. Nettoyez les cosses Un léger dépôt de sulfate (ressemblant à du calcaire) ou une simple corrosion du plomb entre la cosse et la borne de la batterie suffisent pour limiter l intensité du courant. Cela peut même empêcher le démarrage de votre moteur. Une brosse métallique ou du papier de verre fin permettent d éliminer facilement problème. Si ce n est pas suffisant, pensez à remplacer les cosses. Pensez également à serrer la bride qui maintient la batterie. Plus stable, elle ne risquera pas de bousculer les plaques de plomb et donc de mener au court-circuit d'un des éléments. 13

14 Graissez les cosses Après nettoyage, enduisez avec de la graisse universelle, les cosses et la protection en plastique vert ou rouge. Vous retarderez la formation du sulfate. Attention! Cette opération ne doit se faire qu une fois les cosses serrées. Elle ne doit en rien empêcher le contact électrique entre les cosses et la borne. 5- Conclusion: Un montage électrique ne s'improvise pas. Les intensités parcourant le circuit électrique de nos embarcations sont parfois énormes. Privilégier un montage soigné est un gage de sécurité en mer. Avec ces conseils votre batterie devrait avoir une durée de vie accrue. Il est toutefois nécessaire de la remplacer tous les 4 à 5 ans environ. Ne la jetez pas dans la Nature! Rapportez-la chez votre vendeur, une batterie se recycle. Cet article a été réalisé par Philippe Piquet en janvier 2011 pour l'association PPM. Certaines informations proviennent de différentes sources. Merci à leurs auteurs. Tous droits réservés. 14