Chargeur de Batterie : principe, comparatif, précautions

 1. Préambule -----
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Ensuite il faut savoir que toute batterie d'accumulateurs est définie pour un nombre limité de cycles charge/décharge profonde. Cette limite pratique atteint 300 cycles environ pour les batteries au plomb utilisées dans le domaine automobile. En usage "normal", une batterie est faiblement déchargée (en pourcentage par rapport à sa capacité) par un démarrage du moteur thermique, puis elle est rechargée après plusieurs dizaines de minutes de roulage. Ce cycle démarrage / recharge engendre une fatigue de la batterie, mais inférieure à un cycle de décharge complète/recharge. Si bien qu'une batterie automobile supporte plus de 300 démarrages sans faillir. Par contre dans une utilisation à poste fixe en décharge par une installation de sono, ou bien pour des petits parcours en ville avec un nombre de kilomètres entre démarrage, faible, on "fatigue" la batterie et on la décharge. L'usage d'un chargeur complémentaire, à la maison peut être un atout supplémentaire. 


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----- 2. Les différents types de chargeurs de batterie -----
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Parmi les chargeurs, il existe deux catégories :

• Les chargeurs simples (les moins chers) dotés d'une caractéristique de charge de type W selon la norme DIN 41 772. Ces chargeurs sont constitués d'un transformateur, d'un pont de diodes de redressement. Le circuit comporte parfois un interrupteur pour disposer de 2 régimes de charge (lent ou rapide). Cet interrupteur agit sur le circuit primaire du transformateur en modifiant le rapport de transformation. Ce type de chargeur impose un temps de charge contrôlé (limité dans le temps) et une surveillance. Car la tension de sortie n'est pas précise et n'est pas limitée en valeur. La tension de sortie dépend directement de la valeur de la tension délivrée par EDF (en France) puisque c'est le rapport de transformation (nombre de spires primaire / nombre de spires secondaire) du transformateur qui fixe le rapport entre la tension EDF et la tension de sortie délivrée.

• Les chargeurs automatiques (plus chers) dotés d'une caractéristique de charge de type WUa selon la norme DIN 41 772. Ces chargeurs sont constitués d'un transformateur et d'un pont de diodes de redressement et d'un circuit de limitation de la tension de sortie. Le circuit comporte parfois un interrupteur pour disposer de 2 régimes de charge (lent ou rapide). Cet interrupteur agit sur le circuit primaire du transformateur en modifiant le rapport de transformation. Ce type de chargeur permet de réduire la surveillance, car la tension de sortie est limitée en valeur vers 14,5V pour les modèles prévus pour les batteries sans entretien. Comme ce modèle dispose d'un circuit de limitation de tension, la valeur de la tension EDF n'a plus d'influence sur la tension de sortie délivrée maximale. A ces deux catégories, on peut ajouter les chargeurs-démarreurs qui apportent un aide complémentaire pour le démarrage d'une voiture avec une batterie déchargée. Les caractéristiques de cette fonction de démarrage sont très mal caractérisées sur l'emballage des produits.

La forme caractéristique d'un chargeur de type WUa selon DIN  41 772 est la suivante :

La courbe rouge représente l'évolution du courant de charge en fonction du temps. La courbe bleue représente l'évolution de la tension de la batterie en fonction du temps. La courbe bleue prévoit deux modes : 

• Soit le mode "normal" des batteries classiques avec entretien et bouchons à dévisser pendant la charge. (courbe bleue pointillée avec un arrêt de charge principale pour une tension de 15,3V)
• Soit le mode "sans entretien" avec un arrêt de charge principale pour une tension de 14,4V

Après l'arrêt de la charge principale, le chargeur bascule dans un mode d'entretien ou de "floating" avec une limite de tension vers 13,6V.

Les chargeurs de type W ont une caractéristique identique à la partie gauche de la courbe (W teil), c'est à dire que le courant de charge est maintenu (il descend progressivement) et la tension de la batterie augmente lentement, jusqu'à atteindre la limite de tension du chargeur, sans basculement dans un autre mode.

 
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----- 3. Tests simples des chargeurs de batterie -----
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A titre d'information, voici un essai simplifié de deux chargeurs/démarreurs que j'ai pu tester électriquement :

• Un chargeur-démarreur simple de type W :

Le testeur de batterie disponible en face avant est utilisable avant branchement du chargeur au secteur. Après branchement au secteur, la led "chargée" s'allume immédiatement, ce qui est trompeur.

• Un chargeur-démarreur automatique, équivalent au type WUa :

Ce chargeur présente plusieurs caractéristiques intéressantes :

• Détection de présence de la batterie : si la tension de la batterie est inférieure à 10V, le chargeur est inactif. Cela peut poser un problème avec une batterie complétement déchargée avec une tension très faible. Dans la notice, il est mentionné que dans ce cas, il faut laisser la "précharge se réaliser pendant 4 à 8 heures". Personnellement, je ne comprends pas comment cela fonctionne, puisque le chargeur se trouve alors dans une fonction de "consommateur" sur la batterie (environ 8mA pour une batterie avec 8V de tension) et non pas en position de chargeur.
• Détection d'inversion de la batterie : un simple voyant (led rouge) signale une inversion du branchement (sans faire fonctionner un disjoncteur comme beaucoup de chargeurs "économiques"
• Détection de fin de charge : un voyant (led verte) signale la fin de charge et le basculement dans le mode d'entretien, ou de floating.

Pour expliquer les mesures réalisées, il faut savoir que pour réduire les coûts de production, les chargeurs vendus en grande surface ne sont pas dotés de filtrage en sortie. C'est un redressement double alternance, soit avec une période de 100Hz en Europe (2  x 50Hz). Si on réalise des mesures avec un voltmètre en sortie on mesure alors la valeur moyenne d'un tel signal (arches de sinusoides). Si bien que la tension semble inférieure à 12V. Par contre, si on met un condensateur électrochimique entre les bornes de sortie, tout en respectant la polarité, on peut alors mesurer la valeur crête de ces arches de sinusoides. C'est ce qui explique la différence entre les deux lignes de mesure (tension moyenne / tension crête). Par contre, la valeur faible de la tension de sortie en mode charge lente conduit à une recharge incomplète de la batterie puisque la tension délivrée est insuffisante, comme le montreront des résultats des tests que je réalise actuellement. 

Pour un usage sans souci, je recommande, bien sûr, le deuxième, ALASKA 150, que j'ai trouvé chez Auchan.



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----- 4. Lire les étiquettes des chargeurs de batterie -----
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• Chargeur-démarreur, modèle GTS

Il y a plusieurs informations exploitables :

• Le courant de charge "normal" de 5A avec deux informations Cr= 78Ah et Cmin=20Ah. La notion de capacité minimale de la batterie est compréhensible, pas contre la "Cr" est une notion que je ne connais pas.
• Le courant de charge "Rapide" de 9A avec deux informations Cr= 160Ah et Cmin=40Ah.
• La mention de "15 min/15min" laisse entendre que cette position de charge impose un temps de repos de 15 minutes pour 15 minutes de fonctionnement, de manière à limiter l'échauffement. C'est assez bizarre pour un chargeur. Cela peut s'expliquer si on utilise ce chargeur pour tenter un démarrage, mais on ne démarre pas pendant 15 minutes. De toute façon, le disjoncteur thermique déclenche en quelques secondes.
• Usage : batterie au plomb 12V à électrolyte libre, donc utilisation non recommandée avec des batteries sans entretien
• Charge : type W. Ce type de charge est défini par une norme DIN  41 772, bien que non citée.  

Les mentions de sécurité :

• Symbole de l'usage à l'intérieur de l'habitation
• Symbole du double isolement (pas de prise de terre)
• La phrase "Avant de brancher ou de débrancher la batterie, veuillez retirer la fiche d'alimentation". C'est pour ne pas provoquer d'étincelles à proximité immédiate de la batterie au moment du raccordement  des pinces de batterie
• "L'avertissement : Gaz explosif, éviter les flammes et étincelles". C'est un avertissement normal pour une batterie à électrolyte liquide qui dégage de l'hydrogène pendant la charge.
• "Cet appareil contient un interrupteur susceptible de produire des étincelles". C'est un avertissement relatif à l'interrupteur de changement de régime Normal/Rapide. Il est donc conseiller de ne pas utiliser ce chargeur dans une atmosphère explosive (ou rendue explosive)  

• Chargeur-démarreur, modèle ALASKA150

Il y a plusieurs informations exploitables :

• Le courant de charge "Lent" (tortue) de 2A ou (3Aeff) pour 12V.
• Le courant de charge "Rapide" (lièvre) de 12,8A ou (20Aeff) pour 12V.
• Le courant de charge "Démarrage" de 55A ou (80Aeff) pour 7,2V. La mention de " 5sec ON - 240 sec OFF" impose un temps de repos de 4 minutes pour 5 secondes de fonctionnement, de manière à limiter l'échauffement. Dans la notice, c'est 5 minutes d'attente !
• Usage : batterie au plomb 12V avec acide. C'est bizarre comme information. On sait même pas si l'utilisation est non recommandée avec des batteries à électrolyte gélifiée.
• Recommandé pour batteries de 20 à 250 Ah. C'est un peu large comme gamme et surtout il n'y a aucune recommandation de ne pas utiliser le mode charge rapide avec une batterie de petite capacité. Les dégâts sont limités car la limitation de tension intervient, mais c'est peu recommandé.

Les mentions de sécurité :

• Usage à l'intérieur de l'habitation, mais pas de symbole
• Pas de symbole du double isolement : il y a une prise de terre
• La phrase "Raccorder les pinces à la batterie brancher ensuite le chargeur, Débrancher avant de déconnecter les pinces à la batterie". C'est pour ne pas provoquer d'étincelles à proximité immédiate de la batterie au moment du raccordement  des pinces de batterie
• "Une batterie en charge dégage du gaz, ne pas fumer. Eviter les flammes et étincelles. Risque d'explosion". C'est un avertissement normal pour une batterie à électrolyte liquide qui dégage de l'hydrogène pendant la charge.

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----- 5. Faut-il débrancher les connexions de batterie pendant la charge ? -----
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La plupart des constructeurs automobiles préconisent de débrancher la batterie. C'est une mesure de précaution car le chargeur de batterie, est, par usage, un produit externe à la voiture qui peut apporter une source d'énergie non connue (en caractéristiques) et qui peut apporter une surtension aux équipements présents sur la voiture. Il est évident qu'un chargeur de batterie, doté d'une position 24V va engendrer après plusieurs minutes des dégâts importants sur une voiture, s'il est raccordé par erreur à une voiture. En particulier, si la batterie présente sur la voiture, est en mauvais état (coupure interne, mauvaise connexion, oxydation des plaques internes), le chargeur externe va alors imposer sa tension de sortie à l'électronique présente sur la voiture. Il s'agit, contact coupé, de tous les équipements alimentés en permanence comme :

• L'horloge
• La mémoire de l'autoradio
• Le récepteur infra-rouge ou radio, de la télécommande de verrouillage de la voiture
• L'anti-démarrage

Donc, si on ne connait pas les caractéristiques de son chargeur, il vaut mieux déconnecter la batterie. En particulier les chargeurs premier prix avec une courbe de charge type W selon DIN 41 772. La tension de fin de charge n'est pas limitée à une valeur raisonnable. De plus la mesure de la tension de sortie du chargeur à vide n'est pas significative car en fonction de la construction du chargeur, la tension atteinte avec une batterie peut être supérieure. Un moyen de test consiste à mettre un condensateur de 100µF minimum en sortie du chargeur et de mesurer la tension au bornes du condensateur, sans raccorder la batterie. Attention ce type de condensateur est polarisé. Il faut respecter le + du condensateur sur la pince rouge du chargeur, sinon... 

Dans ces conditions de mesure, on mesure réellement la tension de fin de charge du chargeur. Si cette tension reste inférieure à 15V, on peut raccorder sans souci le chargeur. Autre paradoxe, les chargeurs-démarreurs doivent impérativement être raccordés à la batterie, avec celle-ci raccordée au reste de la voiture, sinon, on ne démarre pas. Mais ces chargeurs-démarreurs génèrent des tensions à vide trop importantes, si la batterie est en mauvais état. Il faut donc veiller à bien vérifier le bon état des bornes de la batterie avant de raccorder un tel chargeur-démarreur.