BATTERIE ET ALTERNATEUR




 

 

J'ai rajouté quelques remarques formulées par Monsieur Bernard Dequaire

"Je travaille dans les accumulateurs électrique depuis bientôt 35 ans 
et suite à des visites de certain de mes clients sur votre page ,
 je me permets de relever certaines erreurs qui se sont glissées sur votre site,
 
Votre texte en Bleu ,vous trouverez ci-dessous mes remarques ou explication en marron.
"

 

 

La batterie

Moteur à l'arrêt, la batterie sert à alimenter les équipements qui doivent rester sous tension ( calculateurs, horloge, verrouillage centralisé, code radio, alarme ...).

Pour démarrer le moteur,  la batterie doit fournir la puissance électrique nécessaire au démarreur qui lui va faire tourner le moteur. Pour cela, la batterie doit être bien chargée, les cosses propres et bien serrées, les fils en bon état.


L'alternateur

L'alternateur fonctionne lorsque le moteur tourne.
Il a pour rôle de recharger la batterie et de fournir l'énergie nécessaire au bon fonctionnement de tous les équipements électriques.

( Pour plus de détails voir en bas de page )


Caractéristiques d'une batterie

Tension

La tension s'exprime en volts, son symbole est V.
La tension se mesure avec un voltmètre mis en parallèle avec la batterie.

Intensité

L'intensité du courant consommé par un appareil s'exprime en ampères, son symbole est A.
On utilise souvent son sous-multiple le milliampère (mA) :  1 mA = 0,001 A = 10-3 A.

L'intensité du courant électrique se mesure à l'aide d'un ampèremètre placé en série dans le circuit.

Capacité

La capacité représente la quantité d'électricité que peut emmagasiner la batterie. La capacité s'exprime en ampèreheure (Ah)
Elle exprime, en théorie l'intensité maximale du courant qu'une batterie est capable de débiter durant une heure. Une batterie de 80 Ah pourra, par exemple, fournir 80 A durant une heure ou 4 A pendant vingt heures.
Les capacités varient pour les plus petites de 32 Ah jusqu'à une centaine d'Ah.

"Non, le rendement d’une batterie dépend (hélas) de la durée de la décharge 

Par habitude (depuis + d’un siècle) on donne la capacité en 20 heures (ça remonte à l’époque ou sur les premières voitures qui démarraient à la manivelle, la batterie n’était utilisée que pour les lanternes =) décharge lente =) capacité en 20H)

La même  batterie de 106 AhC20 pouvant fournir 106 Ah en 20 h soit 5.3 A pendant 20 h

Ne pourra fournir que 10 A pendant 10 H (100AhC10)

Ne pourra fournir que 17 A pendant 8 H (85AhC8)

Ne pourra fournir que 63 A pendant 1 H (63AhC1)"



Les batteries utilisées en automobile sont des batteries "au plomb". Elles sont composées de six éléments de 2 volts chacun, soit 12 volts.
Sa tension réelle quand elle est chargée est de l'ordre de 13,6V.



Une batterie au plomb est très fragile. Elle contient un électrolyte qui est de l'acide sulfurique. Lorsqu'une batterie au plomb est trop déchargée, il se produit  un phénomène de sulfatation au niveau de ses plaques, qui lui fait perdre rapidement de sa capacité.

"C’est exact pour les batteries de démarrage, nettement moins pour les batteries industrielles,  mais le principe même de la batterie est la double sulfatation (1) on sulfate à la décharge, on désulfate à la recharge.

(1)    Dite aussi principe de l’oxydoréduction.

Le problème des décharge profonde est que crée des cristaux de sulfate tellement gros et durs qu’il devient impossible de les «réduire »  en recharge (avec un chargeur standard)

De plus la quantité d’acide absorbé dans les plaques fines des batteries automobiles classiques vont subir des contraintes mécaniques bien supérieures à ce qu’elles sont capables de supporter (ce qui n’est pas le cas des batteries industrielles qui elles sont conçues pour ça.

 

Pour reprendre l’exemple avec les capacités plus haut notre 106 Ah C20 est capable de fournir en décharge très lentes (120h) env 140 Ah C120  et là on voit bien que dans ce temps, on a déchargé cette batterie de 132 % ! (et oui c’est possible) on peut même aller jusqu’au régime optimum pour la capacité de la batterie de 250 h, on peut obtenir 175 Ah C250, mais dans ces conditions la batterie sera probablement HS après la 1er décharge. " 

 

 

L’oxydation des électrodes

L'oxydation est une cause de dysfonctionnement des batteries. Lorsque le niveau d'électrolyte est trop bas, les plaques entrent au contact de l'air et s'oxydent. La puissance au démarrage est amputée, même si le niveau d'électrolyte est complété. Le manque d'électrolyte peut venir d'une utilisation intensive(ex: équipements auxiliaires...), d'une température extérieure importante (supérieure ou égale à 30 °C) ou d'une tension de charge trop élevée.

L’oxydation des bornes

Il arrive qu'une batterie dont les cosses ne sont pas assez serrées, ou qui ne sert que très peu, voie ses bornes s'oxyder, ce qui empêchera le courant de passer normalement. D'où des difficultés pour démarrer et également une mauvaise recharge.

 

Contrôle de la tension de la batterie.

On utilise un multimètre calibre 20 volts en courant continu, placer les pointes de touche sur chaque borne, la noire sur la borne - ( la plus petite ) et la rouge sur la borne +.

 


Lire sur l'écran du multimètre :

*  supérieur ou égal à 12,3 volts batterie en bon état.
*  inférieur à 12,3 volts batterie à recharger.

Ce contrôle doit se faire moteur arrêté depuis au moins 1 heure.

"1 heure est le minimum, le temps idéal de repos pour un contrôle à circuit ouvert est de 24h"

Contrôle de la capacité de démarrage.

Pointes de touches du multimètre toujours connectées à la batterie, demander à une tierce personne de lancer le démarreur.
Tension supérieure à 8 volts, OK.
Tension inférieure à 8 volts, batterie en mauvais état.

"Dans une application démarrage on observe 2 phases 

La phase dite de décollage du moteur la tension peux descendre jusqu’à 1.2 Volts /élt  soit 7.2 Volts pour une batterie de 12 V (une limite à 8 Volts en hiver avec un moteur froid sera obligatoirement dépassé)

La phase dite de lancement du moteur la tension ne doit pas descendre jusqu’à 1.8 Volts /élt  soit 10.8 Volts pour une batterie de 12 V (pour obtenir la vitesse minimum de lancement)"

 

Stockage d'une batterie.

Une batterie doit être stockée si possible, dans un endroit sec, à environ 15/20 degrés. Eviter les températures trop froides.
Faire une recharge tous les 3 mois si possible.

"En réalité la température optimale de stockage serait de 5°C car dans ces conditions l’autodécharge est proche de 0% et durée de stockage supérieur à 2 ans"

Recharge de la batterie.

Relier, en premier lieu, les fils du chargeur à la batterie. Le fil noir à la borne - , le fil rouge à la borne +.
Si le chargeur possède une charge lente, utiliser cette position. Plus la charge est lente, à faible intensité, mieux c'est.
Brancher le chargeur sur le secteur.

 

 


Recharger une batterie dans un local bien aéré car il peut se produire des émanations d'hydrogène et un risque d'explosion.
Certains préconisent d'enlever les bouchons pendant la charge. 

"faux et très dangereux, si la moindre étincelle se produit, c’est le Zeppelin Hindenburg.
Sauf si les bouchons sont très sales avec un  risque que les évents soient bouchés dans ce cas on peut lever les bouchons en prenant bien la précaution de les mettre sur leur ouverture."

On peut vérifier la charge, des bulles éclatent à la surface du liquide.
En profiter pour vérifier les niveaux dans chaque élément, les plaques doivent être recouvertes. Rajouter de l'eau distillée ( déminéralisée ) si nécessaire.
En cas de contact accidentel avec de l'acide sulfurique, rincer abondamment avec de l'eau.

Contrôle du circuit de charge.

Avant tout contrôle sur le véhicule, vérifier l'état et la propreté des cosses de batterie, l'état des contacts au niveau de l'alternateur.

Moteur tournant au ralenti tous les gros consommateurs éteints, la tension doit se trouver entre 12,8 et 14,8 volts.

    * si la tension est supérieure à 14,8 volts, faire vérifier le régulateur et probablement le changer.

    * si la tension est inférieure à 12,8 volts, contrôler l'état et la tension de la courroie d'alternateur.
      On augmente la vitesse de rotation du moteur ( 2000-2500 tours/minutes ). Si la tension augmente, c'est bon signe. Si elle reste
      inférieure à 12,8 volts, soit la batterie est défectueuse ( on peut refaire le contrôle avec une batterie en bon état ),
      soit l'alternateur est à contrôler.

Moteur tournant à 2500-3000 tours/minutes, les gros consommateurs électriques (feux, dégivrage, climatiseur, ventilation...).

    * si la tension est supérieure à 12,8 volts, l'alternateur charge bien la batterie.

    * si la tension inférieure à 12,8 volts, faire vérifier l'alternateur ( et le régulateur ).

Contrôle visuel de la batterie.

La batterie doit être bien fixée.
Vérifier qu'elle n'est pas fêlée, trace d'acide qui peut entraîner la formation de sulfate ( traces blanches ). Dans ce cas la changer immédiatement.
Les cosses doivent être propres, sans traces blanchâtres. Sinon, les nettoyer. Les cosses peuvent aussi être oxydées ( traces noires ), dans ce cas les frotter à l'aide d'une toile émeri. Même chose pour les bornes de la batterie.

Certains préconisent de mettre un peu de graisse sur l'extérieur des cosses, après les avoir mises en place.

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Compléments.

L'alternateur : extrait des "conseils de Rémi Bricol'tout sur Oscaro"

A quoi sert un alternateur
?

L'alternateur est la centrale électrique de la voiture. Entraîné par une courroie à partir d'une poulie sur le vilebrequin, il ne fonctionne que quand le moteur tourne. Comme son nom l'indique, l'alternateur produit un courant alternatif, inutilisable tel quel sur une auto qui nécessite des Volts continu. Le courant est donc d'abord redressé, puis régulé pour ne pas dépasser une certaine valeur. Car une tension au delà de cette valeur serait préjudiciable à l'électronique embarquée (qui peut griller) et à la batterie (qui bout et finit par se mettre en court circuit).

Comment diagnostiquer ?

Le symptôme le plus courant est l'allumage d'un voyant de charge alors que le moteur est en marche. Cela signifie habituellement que la tension dans le circuit est inférieure à celle de la batterie. Premier réflexe dans ce cas : titiller la cosse de l'excitation derrière l'alternateur. En effet, il suffit que l'alternateur ne soit plus excité pour qu'il cesse toute production de courant. Et cette cosse peut s'oxyder. En cas d'allumage du voyant de charge, vérifier la bonne connexion de la borne d'excitation située à l'arrière de l'alternateur? Quand il y a 2 petits fils, l'un est pour l'excitation, l'autre pour le voyant. Titillez les deux... 

Peuvent tomber en panne les charbons ou le régulateur. Tous deux peuvent se remplacer individuellement. Les pièces de rechange se trouvent (parfois difficilement) chez les grossistes en pièces auto et les électriciens auto. Après démontage du régulateur (90 €) situé à l'arrière de l'alternateur, on voit les charbons (15 €). Le remplacement de ces derniers peut suffire à condition que les collecteurs sur lesquels ils frottent ne soient pas creusés (si c'est le cas, l'alternateur est cuit). Il suffit de savoir souder à l'étain avec un GROS fer à souder. Mais souvent, l'accessibilité difficile de l'alternateur, prêche en faveur de la vente d'un échange standard (150 à 250 € + 1 h m/o).
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Tuto de jmax_oc (FA)

Je me présente : je suis apprenti ingénieur chez VALEO dans un site qui réalise des alternateurs de 1ère monte.
Ma tache principale est la qualification des diodes de puissance qui équipent les alternateurs.
En plus, j'ai effectué des missions dans les laboratoires de validation du site (essais electriques, électroniques, thermiques, environnementaux, fiabilité et endurance).
Enfin, j'ai effectué un séjour de plusieurs semaines dans les expertises de retours d'alternateurs durant les périodes de garantie.
 
Le but de ce topic s'attachera à suivre 3 axes :
- la découverte de l'élément alternateur
- la recherche de panne sur son propre alternateur
- un support sur les questions plus poussées (fonctionnement, changement d'alternateur, ...)
 
 
 
 
 
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----- Première partie : Role et fonctionnement d'un alternateur -----
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----- Role -----
 
L'alternateur a pour but de générer une tension continue supérieure à 14Volts.
Il alimente donc en énergie électrique :  
   - les différents éléments consommateurs
   - la batterie
 
En temps normal (moteur en rotation), l'alternateur est capable d'alimenter tous les consommateurs et pourraient se passer de batterie. En réalité, la batterie sert de "tampon" et aide a maintenir une tension constante sur tout le systeme électrique.
 
 
----- Fonctionnement -----
 
Pour fournir de l'énergie élerctrique, il transforme de l'énergie mécanique. Cette énergie mécanique est prévelé sur la puissance moteur par la courroie d'alternateur. L'alternateur impose ainsi un couple résistif pour fonctionner. Ce couple est, pour simplifier, proportionnel au courant généré.
 
Il est composé de 4 parties :
    - le rotor (partie tournante parcouru par un courant dit courant d'excitation).
    Ce rotor tourne sur un axe à travers 2 roulements (durée de vie limitée si courroie trop tendue).
    Le courant est injecté au rotor par les balais (communément appelé charbons)
 
    - le stator (partie fixe qui récupère l'énergie magnétique créée par le rotor)
    Pour etre exacte, un alternateur est composé de 3 à 6 phases qui vont alternativement fournir du courant.
    Chaque phase du stator crée un courant dit alternatif (tantot positif, tantot négatif)
 
    - le pont de diodes (sert à canaliser l'énergie du stator)
    Le pont de diodes redresse les tensions c'est à dire qu'il est capable de transformer les tensions alternatives du stator en une seule tension quasi continue.
    C'est cette tension qui sera utilisé par le réseau électrique
 
    - le régulateur (partie proche du pont de diodes)
    Le régulateur est l'organe intelligent de l'alternateur. Il cherche en permanence à maintenir une tension stable en sortie d'alternateur.
    Pour cela, il gère l'excitation du rotor qui agira sur les tensions enter phases du stator et donc par enchainement sur la tension de sortie de l'alternateur
    C'est également lui qui signale les défauts de charge
 
Voila pour la description des éléments.
 
 
----- En bref -----
 
Intensité des alternateurs : de 30 à 180 Ampères
Tension de régulation : près de 15Volts pour les anciens alternateurs - plus proche de 14.4V pour les plus récents
Vitesse du rotor maxi : 21000 rpm
Modes de refroidissement possibles : ventilation interne, externe ou refroidissement liquide (Espace ou Classe A)
 
 
 
 
 
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----- Deuxieme partie -----
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Dans cette partie, je vais essayer de vous donner la méthodologie pour tester vous même votre alternateur.
Je tacherais également de vous faire comprendre le pourquoi du comment si j'ose dire 
 
 
----- Généralités -----
 
    - le débit maxi d'un alternateur est toujours écrit dessus.
 
    - 50% du débit maxi est fourni au ralenti moteur
 
    - l'alternateur se met en route par 2 moyens :
          - le fait de mettre et de tourner la clé dans le Nieman vient "allumer" la lampe au niveau du tablea de bord. Le courant qui circule passe dans le régulateur et le sort de sa veille. C'est de loin le cas le plus courant.
                => Cela signifie qu'une lampe de tableau de bord HS ne mettra pas en route électriquement l'alternateur
          - à 6000trs alternateur (environ 2000trs moteur), il s'autoamorce. Ca veut dire qu'il tourne suffisamment vite pour que le rotor (magnétisé) crée un champ magnétique suffisant pour lancer le réveil du régulateur
 
    - Les causes de défaillances principales sont (par ordre de probabilité) usure des balais, diode en Court Circuit, roulement HS
 
 
----- Analyse de l'alternateur sur véhicule -----
 
1ère étape : Vérifier le couple Batterie-Alternateur
Action    : Mesurer moteur éteint la tension batterie
Exigence  : Tension entre 12V et 13,5V
Remarques : Plus on est proche de 13,5V, en meilleur santé est le couple Batterie-Alternateur
 
2ème étape : Vérifier le fonctionnement du voyant Batterie
Action    : Tourner la clé dans le Neiman juste avant démarrage moteur
Exigence  : Le voyant batterie doit s'allumer
Remarques : Le courant qui parcourt ce voyant réveille littéralement le régulateur qui se tient prêt.
 
3ème étape : Vérifier l'amorçage de l'alternateur
Action    : Démarrer le moteur sans accélérer
Exigence  : la tension batterie doit etre supérieure à 14V ET le voyant Batterie éteint
Remarques : Si votre alternateur est ancien, donner un coup de gaz pour dépasser les 2500trs.
 
4ème étape : Vérifier la Charge
Action    : mesurer la tension alternateur et la tension batterie
Exigence  : Ecart max de 0.2V
Remarques : Si l'écart est trop important, attendre quelques minutes. Si le probleme persiste, néttoyer les cosses
 
5ème étape : vérifier la tension de régulation en charge
Action    : Premièrement, il faut lire le courant maxi que peut débiter l'alternateur. Exemple de 100Ampères. L'alternateur pourra donc fournir au maximum 14Vx100A=1400Watts.
                   Deuxièmement, essayer de charger l'alternateur à 40-50% de charge. On peut par exemple mettre le dégivrage (300Watts), les phares (150Watts), l'autoradio et les clignotants (200W). Total de 650Watts
                   Enfin, mesurer la tension alternateur ET batterie
Exigence  : Tensions supérieures à 14V
Remarques : Ne pas dépasser 50% de la charge de l'alternateur. Si cette charge est dépassée, c'est la tension alternateur qui va s'effondrer puis la batterie qui va fournir le courant manquant. La tension va ici jusqu'à une douzaine de Volts.
 
6ème étape : Estimer le bruit de l'alternateur
Action    : Rester dans les memes conditions que l'étape 5 et écouter le bruit
Exigence  : Bruit alternateur faible
Remarques : Si bruit de miaulement de chat : bruit magnétique - stator en mauvais état. Si bruit de grognement, diode en Court Circuit.
 
 
=> Si l'alternateur se comporte bien durant toutes ses opérations, le démontage n'est pas nécessaire. Votre problème ne concernera très probablement pas l'alternateur.
Vérifier la bonne santé de la batterie et les éventuels fuites de courant entre batterie et systeme électrique
 
=> Si l'alternateur ne satisfait pas une ou plusieurs étapes, le démontage peut etre envisagé.
 
 
 
----- Démontage réversible de l'alternateur -----
 
En cours de réalisation
 
 
----- Démontage complet de l'alternateur -----
 
En cours de réalisation
 
 
 
 
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----- Troisième partie : Compléments d'infos sur Alternateurs -----
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En cours de réalisation

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JujuY

Ce sujet a pour but de répondre à des questions récurrentes sur la batterie ou à propos de la batterie qui jalonnent les pages de Forum-Auto.
 
 
SOMMAIRE

  • 1. Définition de la batterie 
  • 2. Les différentes normes de définition des batteries auto  
  • 3. Différentes cosses de raccordement de la batterie
  • 4. Décharge anormale de la batterie (courant de fuite)
  • 5. Décharge anormale de la batterie (feux qui restent en service)
  • 6. Décharge de la batterie par une glacière
  • 7. Changement de la capacité de la batterie
  • 8. Changement de la batterie  
  • 9. Recharge anormale de la batterie (surcharge)
  • 10. Recharge complète de la batterie vide
  • 11. Débrancher la batterie moteur tournant ?  
  • 12. Inversion du branchement de la batterie  
  • 13. Mauvais contacts aux bornes de la batterie
  • 14. Dégradation d'un élément de la batterie
  • 15. Stockage sur une longue période
  • 16. Utilisation d'un Amplificateur de forte puissance  
  • 17. Utilisation d'une batterie 12V pour dépanner une batterie 6V
  • 18. Comparaison des batteries disponibles en grande surface
  • 19. Ma position sur les "testeurs de batterie"
  • 20. Variations de l'éclairage perceptibles  
  • 21. La composition de l'électrolyte d'une batterie au plomb  
  • 22. Durée de vie d'une batterie au plomb
  • 23. Principe du coupleur séparateur de batterie


 
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----- 1. Définition de la batterie -----
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Une batterie, dite de démarrage automobile, se définit par plusieurs paramètres :

  • La tension nominale : 12V c'est maintenant la "norme" dans le domaine automobile. Il existe encore des voitures dotées d'une batterie 6V, mais cela devient très rare (voitures produites avant 1965 environ). Les camions et les bus sont dotés d'une batterie 24V, généralement constitué de 2 batteries de 12V, mises en série. Pour l'avenir, la valeur de 42V est envisagée. Il s'agit toujours d'un multiple de 2V (la constante de l'accumulateur au plomb, mis au point par Gaston Planté en 1860). Une batterie 12V est constitué de 6 éléments de 2V.
  • La capacité exprimée en Ah (Ampère x heure) pour une décharge en 20 heures, c'est à dire pour un courant égal à la capacité (Ah) / 20 (h) 
  • Le courant de démarrage exprimé en A. Depuis 2002, la norme de définition de ce courant a changé. Maintenant, les lettres "EN" suivent la valeur de courant exprimée. Si on relève les caractéristiques sur une batterie antérieure à 2002/2003, il faut corriger le chiffre relevé en affectant un facteur 1,5 pour obtenir la nouvelle définition. Par exemple une ancienne batterie 400A correspond à une nouvelle batterie 600A EN.
  • Les dimensions (hauteur x longueur x largeur)
  • La position relative des bornes de raccordement "+" et "-"
  • La forme des bornes de raccordement (rondes (en fait légèrement conique), plate, etc)


On peut aller faire un tour sur le sélecteur suivant Site Varta en français (sélection par véhicule)  ou bien Site Varta (recherche en  général) pour avoir une idée des caractéristiques de la batterie préconisée.
 
Un élément de 2 volt nominal, c'est constitué d'un groupe de plaques positives, disposées parallèlement (alternativement) à un groupe de plaques négatives. Une plaque positive est toujours en vis à vis d'une plaque négative. Des isolants séparent les plaques positives et négatives pour éviter tout court-circuit lors des chocs et vibrations. Ces groupes de plaques sont plongées dans un électrolyte (mélange d'eau et d'acide sulfurique). Cet électrolyte est gélifié pour l'utilisation en toute position (y compris à l'envers), avec une réduction des caractéristiques (courant de démarrage violent à exclure).
 
Il existe deux mesures, réalisables sur une batterie installée dans une voiture, avec un multimètre :
 
La tension batterie :

  • Tension à vide : 12V à 12,9V. La valeur minimale correspond à une batterie raccordée, qui alimente les consommateurs permanents d'une voiture. La valeur maximale correspond à une batterie chargée et déconnectée (isolée). Si dans ces conditions, on mesure une tension inférieure à 12V (comme par exemple 10,5V), L'un des 6 éléments internes de la batterie est en court-circuit. La batterie doit être remplacée.
  • Tension en charge : 14,4V (variable entre 13V et 14,5V) lorsque l'alternateur fonctionne (moteur thermique en marche). La valeur minimale 13V correspond approximativement à une voiture au régime de ralenti avec beaucoup de consommateurs "gourmands" en énergie et un alternateur des années 2000. La valeur minimale peut être plus faible (12,5V par exemple) si les consommateurs "gourmands" excèdent les possibilités de l'alternateur au ralenti (alternateurs des années 1980)
  • La tension minimale pendant le démarrage : > 10 V. Si on mesure une tension minimale inférieure à 10V, la batterie est "fatiguée" et des difficultés, voire une impossibilité de démarrage est à prévoir...


Pour mesurer la tension batterie, on utilise un multimètre, que l'on règle en mode voltmètre de tension continue (mode VDC en général), puis on raccorde :

  • Le fil rouge sur la borne V / Ohm du multimètre
  • Le fil noir sur la borne COM du multimètre
  • La pointe de touche rouge du fil rouge sur la borne positive de la batterie (on peut utiliser une pince crocodile pour maintenir la pointe de touche en place)
  • La pointe de touche noire du fil noir sur la borne négative de la batterie (avec une pince crocodile, si besoin)


La mesure de la tension aux bornes d'une batterie automobile 12V, non raccordée à des consommateurs, fournit une indication du niveau de charge, mais cette information est tributaire de la température ambiante. A 20°C, on peut se baser sur les valeurs suivantes, pour une batterie récente et en bon état (non sulfatée) :

  • > 12,80V --> 100% de charge
  • > 12,55V --> 75% de charge
  • > 12,32V --> 50% de charge
  • > 12,18V --> 25% de charge
  • < 12V --> décharge complète


Seuls les multimètres numériques (affichage digital ou chiffres) permettent d'apprécier avec justesse, ces écarts de tension faibles. Les multimètres analogiques (à aiguille) ne le permettent pas, même sur les multimètres analogiques dotés d'un miroir pour l'anti-parallaxe. Les multimètres numériques premier prix (3€) sont en vente chez Casto (je n'ai aucun intérêt chez eux), dont les mêmes modèles sont en vente au prix de 20 à 35 euros ailleurs. Il faut chercher un peu, car ils ne sont pas dans le même rayon que les autres multimètres et ne pas confondre avec que qu'ils affichent comme "multimètres numériques" premier prix (8€) qui sont en fait des multimètres analogiques (à aiguille). Certes, personnellement, je n'ai pas trop confiance dans ces multimètres numériques premier prix à 3€, mais c'est pour démontrer que l'accès à une mesure précise est accessible à tous. Le vrai premier prix des multimètres de qualité (Multimetrix) est proche de 30€ chez Casto... à ne pas confondre avec les multimètres numériques premier prix (plastique jaune) chez d'autres distributeurs.
 
Le courant de décharge permanent : voir le point n°4 ci-dessous
 
Les batteries courantes, utilisées sur les véhicules, sont qualifiées de batterie de démarrage. Car leur rôle principal, c'est de fournir l'énergie nécessaire au démarrage du moteur thermique (essence ou diesel). Cette fonction impose la fourniture d'un courant de démarrage important (plusieurs centaines d'Ampères) pendant une durée limitée (quelques secondes). L'énergie résultante, exprimée en Ampère x heure est faible par rapport à la capacité nominale de la batterie (moins de 5 % en général). La reconstitution de cette réserve d'énergie, par la recharge, est assez rapide avec les alternateurs modernes. Le rôle secondaire, mais qui peut devenir le principal si la phase d'arrêt se prolonge au delà de 2 semaines, c'est d'alimenter tous les consommateurs permanents (horloges, antidémarrage, récepteur de télécommande, alarme, mémoires auto-radio). Enfin un rôle de secours, permet à la batterie d'alimenter un véhicule en énergie, lorsque l'alternateur est en défaut ou bien lorsque les conditions de charge et d'utilisation font que la consommation électrique à bord est supérieure à ce que peut délivrer l'alternateur.  
 
Les camping-cars peuvent être équipés d'une batterie auxiliaire dont le rôle et les caractéristiques sont différents de la batterie de démarrage. Cette batterie auxiliaire assure l'alimentation en énergie de la cellule "vie" (réfrigérateur, éclairage, etc). Cette batterie est alors soumise à une décharge importante et régulière qui l'on qualifie de "profonde", car la batterie est déchargée jusqu'à ce que la capacité restante soit de 10 à 20 % de sa capacité nominale. Cette batterie auxiliaire est rechargée par l'alternateur au moyen d'un coupleur séparateur de batterie, lorsque le moteur thermique est en marche, ou bien par des panneaux solaires.
 
Les amateurs de "sono" utilisent leur matériel dans les conditions qui imposent un cyclage de la batterie (décharge /charge). Ils ont recours à des batteries spécifiques, vendues à des prix "tuning".  Il s'agit de batteries stationnaires ou auxiliaire, aptes à des régimes de décharge profondes.
 
En résumé, il existe des batteries :

  • de démarrage : décharge violente mais peu importante (< 5 % de la capacité)
  • auxiliaires : décharge régulière mais importante (> 80 % de la capacité)


Ces deux types de batterie ne doivent pas être confondus l
   
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----- 2. Les différentes normes de définition des batteries auto -----
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Depuis septembre 2002, la norme EN50342 a remplacé la norme EN60095-1. La norme fixe les conditions d'essais et de numérotation des batteries de démarrage automobile. La norme EN60095-2 défini les caractéristiques dimensionnelles des batteries (dimensions extérieures, forme des talons, dimensions des bornes).
 
Pour ce qui nous intéresse, le courant de démarrage est maintenant défini comme le courant maximal obtenu par un test de 10 secondes à -18°C (24h de mise en température à -18°c) avec une tension disponible supérieure à 7,5V. C'est précisément la valeur de cette tension qui a changé (supérieure à 9V, auparavant) en septembre 2002.
 
 
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----- 3. Différentes cosses de raccordement de la batterie -----
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Pour les bornes classiques, définies par les normes européennes, rondes et légèrement coniques, il existe plusieurs modèles de cosses de raccordement. La borne positive présente un diamètre à la base (du cône) supérieur à la borne négative (19,5mm contre 17,9mm). C'est une sorte de détrompage mécanique, mais il y a toujours des "doués" qui arrivent à croiser les deux bornes.
 
Les cosses à griffes L'écrou à oreilles réalise deux fonctions :

  • Le serrage des griffes sur la borne en plomb de la batterie
  • Le serrage de la cosse raccordée au câblage électrique de la voiture


Dans certaines réalisations, la cosse liée au câblage est rendue prisonnière de l'écrou à oreilles. En dévissant de quelques tours, l'écrou a oreilles, on réalise un coupe-circuit rapide et économique.

Ce modèle de cosses a été développé, à l'origine, par Arelco pour les voitures françaises avec une particularité notable : la tige creuse qui permet de raccorder une fiche banane de 4mm :

NOTA : sur ces 3 photos, le plastique isolant externe est représenté à l'envers, tel qu'il est livré, mais pour le montage sur la borne de la batterie, il faut le retourner.
 
Une autre forme de cosse à griffes avec cosse de départ sertie :

Une version ultra plate de ce modèle de cosse à griffe Arelco, utilisé sur des modèles Renault ou Peugeot dans les années 90 :

 
Les cosses à serrage latéral Le serrage sur la borne de la batterie et le serrage du câble électrique sont dissociés. Il n'y plus de fonction de coupe-circuit.  

 
Une variante sur Mégane II

 
Les cosses à serrage rapide Le serrage sur la borne de la batterie et le serrage du câble électrique sont dissociés. Le serrage sur la borne est réalisé par un effet de levier en basculant le capot isolant. On obtient un coupe-circuit rapide et économique.

 
Pour certaines voitures (Ford, Japonaises), il est possible d'installer un adaptateur.  
 
Pour Ford, utilisation d'une batterie standard européenne sans modification du câblage :

[crédit photo kamdu59]
 
 
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----- 4. Décharge anormale de la batterie (courant de fuite) -----
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A propos des batteries qui se déchargent trop rapidement. Voir aussi le topic Reportage : Mesurer le courant de fuite d'une batterie sans la débrancher
 
Dans le principe, il faut mesurer le courant débité par la batterie, lorsque la voiture est à l'arrêt, contact coupé. Le courant mesuré doit être inférieur à :

  • 100 mA (soit 0,1A) pour les voitures dotées de nombreux accessoires (horloge de bord, mémoire des stations radio, commande centralisée, anti-démarrage, alarme)
  • 30 mA (soit 0,03A) pour les voitures sans commande centralisée et sans alarme)


Si le multimètre dispose d'un calibre ampèremètre supérieur ou égal à 200 mA (courant continu), mettre en série, soit avec le moins batterie, soit avec le plus batterie en fonction de l'accessibilité (j'ai choisi dans l'exemple ci-dessous de faire la mesure sur le plus batterie).  
 
Attention, sur certains multimètres, la borne "A" pour Ampèremètre est différente de la borne "V" pour Voltmètre.  
 
Si le multimètre est analogique (si numérique, la polarité est automatique), choisir le calibre adéquat :

  • couper le contact
  • débrancher la batterie borne rouge (*) et éloigner la cosse de raccordement rouge
  • mettre la pointe de touche rouge du multimètre sur la borne rouge de la batterie
  • mettre la pointe de touche noire du multimètre sur la cosse de raccordement rouge


On mesure ainsi le courant permanent de décharge de la batterie. Si ce courant dépasse la valeur de 100mA, rechercher la localisation de ce consommateur parasite.  
 
Lors du raccordement de l'ampèremètre, une pointe de courant fugitive (inférieure à 3 secondes) peut être observée. Il s'agit de la charge des condensateurs incorporés à certains équipements. La valeur crête de cette pointe est non significative. C'est la valeur stabilisée après quelques secondes, qui est significative de la décharge permanente de la batterie et qu'il s'agit d'évaluer. Si la valeur crête est importante et dégrade le fusible interne de l'ampèremètre, il faut insérer l'ampèremètre de la manière suivante :

  • couper le contact
  • débrancher la batterie borne rouge (*) et éloigner la cosse de raccordement rouge
  • mettre la pointe de touche rouge du multimètre sur la borne rouge de la batterie
  • mettre un pontage provisoire sur la cosse de raccordement rouge
  • mettre la pointe de touche noire du multimètre sur la cosse de raccordement rouge
  • Retirer le pontage provisoire sur la cosse de raccordement rouge


Attention à ne pas faire de mesure de tension avec le multimètre en position "ampèremètre", car c'est équivalent à un court-circuit.
 
(*) : Attention, en intervenant sur la borne plus, il y a un risque important de réaliser un court-circuit avec la masse métallique de la voiture, en utilisant un outil métallique (clé pipe). En fonction de la configuration de la voiture, il sera peut être nécessaire de déconnecter temporairement la borne moins, de manière à annuler ce risque.  
 
Si le courant mesuré est anormal, il faut alors procéder de manière méthodique en déconnectant, un par un, les différents fusibles, jusqu'à ce qu'un circuit soit identifié, comme consommateur abusif. Parmi les problèmes courants, il y a :

  • On peut deviner le type de problème en faisant le calcul suivant : Puissance en W = 12V x Courant consommé. Si par exemple obtient une valeur supérieur (ou multiple) de 5W, l'éclairage du coffre peut être suspecté (abaisser le siège AR, pour voir si le coffre est éclairé). Penser à fermer toutes les portes !
  • Si le circuit détecté concerne la mémorisation de l'auto-radio, penser à une erreur de branchement de celui-ci, déconnecter l'auto-radio pour faire le test.
  • Débrancher la connexion positive de puissance de l'alternateur (borne B+). Courant de fuite possible dans le pont de diodes de redressement de l'alternateur.  
  • Certains voitures "modernes" et multiplexées (307, Mégane II, Laguna II) disposent d'un mode de veille qui intervient après la fermeture et le verrouillage, au bout d'une durée variable (de 30 secondes à plusieurs minutes). Pendant le mode de "pré-veille", la consommation "normale" dépasse largement les valeurs décrites plus haut.
  • L'alarme peut aussi être une cause de consommation abusive. Car une batterie d'accumulateurs interne assure l'autonomie de la sirène auto-alimentée. Le dispositif de recharge peut être défectueux.


 
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----- 5. Décharge anormale de la batterie (feux qui restent en service) -----
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En position feux de croisement, une voiture consomme :
 

  • Lampe code 55W x 2
  • veilleuses AV/AR 5W x 4
  • Plaque immatriculation 5W x 2
  • Voyants éclairage tableau de bord : 1,2W x 6
  • Boutons divers éclairés 1,2W x 6  

Soit un total de 159,2 W, arrondi à 160W
 
160W sous 12V c'est 13,3A (I = P/U)
2 h cela représente 13,3A x 2 = 26,6Ah
 
Par exemple, sur une 406 HDI, je suppose que la batterie présente une capacité de 75 Ah.
 
26,6Ah c'est 35% de la capacité nominale de la batterie. Donc il restait 65% ce qui devrait suffir à démarrer le moteur (en dessous de 50%, c'est limite limite).
 
Conclusion, au choix :  

  • soit la batterie n'était pas chargée au préalable (court trajet de moins de 20 minutes)
  • soit la batterie est en fin de vie (capacité réduite)
  • soit la batterie présentait une capacité réduite par une température inférieure à -10°C
  • soit les Anti-brouillards AV et AR étaient aussi en service (2 x (55W AV + 21W AR)= Ajout d'une décharge équivalente à 25,3Ah et là, ce n'est plus négligeable, car cela représente 69% de la capacité d'une batterie de 75Ah.


 
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----- 6. Décharge de la batterie par une glacière -----
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Pendant quelle durée peut-on alimenter une glacière à partir d'une batterie, moteur à l'arrêt ?
 
Une glacière courante est généralement définie par une puissance absorbée (environ 50W). Le courant de décharge s'obtient par la formule suivante Puissance(W) =  Tension(V) x  Intensité(A), ou bien Intensité(A) = Puissance(W)/Tension(V). La tension nominale est estimée à 12V (elle varie pendant la décharge de 13V à 12V)
Une capacité de batterie est exprimée en Ampère.Heure (A.h). En dessous de 50% de charge, la capacité résiduelle de la batterie sera insuffisante pour démarrer le moteur thermique.  
 
Temps (h)= Capacité (Ah)/(courant de décharge ou Intensité (A))
 
Temps de décharge de la batterie acceptable (h) = (Capacité nominale de la batterie (A.h) / (Puissance nominale Glacière (W)/Tension nominale (V))) x taux de décharge)
soit en simplifiant :
 
Temps (h)= (Capacité (Ah)/(Puissance glacière (W))) x 12V x 50%  
Temps (h)= (Capacité (Ah)/(Puissance glacière (W)))  x 6
 
 
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----- 7. Changement de la capacité de la batterie -----
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Un alternateur, c'est une source d'énergie ajustable qui vient recharger la batterie, si nécessaire (c'est à dire après un démarrage, ou une utilisation prolongée au ralenti avec beaucoup de consommateurs) et surtout alimenter les différents équipements.  
 
Si la capacité de la batterie est supérieure à la valeur d'origine, le taux de décharge sera plus faible (rapport des Ah de décharge sur la capacité théorique) et la batterie retrouvera sa charge maximum au bout d'une période de temps identique à une batterie plus faible (principe de la conservation d'énergie), sauf lors de la charge initiale si la batterie neuve est livrée non chargée. Le fait que la batterie ait une capacité supérieure n'augmente pas le besoin en énergie de la voiture.
 
Un petit exemple numérique pour fixer les idées :

  • la batterie originale fait 50Ah
  • la batterie de rechange fait 70Ah de capacité
  • Le démarreur consomme 300A pendant 1 minute (=1/60e d'heure)  
  • Puis l'alternateur charge avec un courant maximum de 50A
  • Les consommateurs permanents représentent 35 A (éclairage + lunette chauffante AR)


La décharge initiale de la batterie (démarrage) représente 300A x 1min = 300 A x 1/60 h = 5Ah soit 10% de la capacité de la batterie originale ou 7% de la capacité de la batterie de rechange. C'est donc favorable à la durée de vie de la batterie.
 
L'alternateur dispose de 15A (50A - 35A) disponible pour recharger la batterie. Il faut reconstituer la réserve d'énergie consommée pendant le démarrage soit 5Ah avec un rendement de 80% il faut donc que l'alternateur fournisse 5Ah / 0,80 = 6,25 Ah.  
 
Le temps de recharge de la batterie est donc 6,25Ah / 15A = 0,42 h  soit 25 minutes.  
 
La capacité de la batterie n'intervient pas.
 
Au bout de 25 minutes environ, la tension de régulation est atteinte (environ 14,4V) et l'alternateur fournit l'énergie nécessaire pour les équipements et uniquement cela. Le courant de charge de la batterie baisse vers une valeur faible (quelques dizaines de mA) pour maintenir la batterie chargée.
 
Et contrairement à une idée répandue, le surcroît de courant de démarrage disponible ne va pas détériorer le câblage existant (en dehors des incidents ou courts-circuits). En électricité automobile, un courant, c'est la conséquence de l'application d'une tension sur un circuit donné (loi d'Ohm). La tension est connue (12V), le courant restera le même qu'avec l'ancienne batterie de capacité inférieure. Le courant de démarrage d'une batterie, c'est la possibilité de fournir un tel courant au démarreur, si celui-ci le demande. Si le démarreur demande moins, et bien, le courant obtenu sera approximativement le même qu'avec l'ancienne batterie (neuve).
 
La seule différence mesurable, c'est qu'une batterie de plus forte capacité présente une résistance interne un peu plus faible. Lors d'un démarrage, la tension disponible aux bornes de la batterie restera un peu plus élevée qu'avec l'ancienne batterie car la chute de tension interne sera réduite (moins de 0,2V), donc le courant réel de démarrage sera légèrement plus élevé, d'où une mise en rotation du moteur thermique un peu plus rapide. Cette différence de tension, mesurable, reste faible et du même ordre de grandeur que les variations de tension batterie observées entre l'été et l'hiver, pendant le démarrage.
 
 
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----- 8. Changement de la batterie -----
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Pour changer une batterie, il faut, successivement :

  • Comparer les deux batteries : caractéristiques/dimension/position des bornes en relatif
  • Couper le contact (l'ordre, borne plus ou moins, est sans influence, mais il est conseillé de commencer par la borne moins (*))
  • Débrancher les deux bornes de l'ancienne batterie.  
  • Démonter la fixation mécanique de la batterie
  • Extraire l'ancienne batterie
  • Remettre en place la nouvelle batterie
  • Fixer mécaniquement la nouvelle batterie
  • Raccorder électriquement la nouvelle batterie (l'ordre, borne plus ou moins, est sans influence, mais il est conseillé de commencer par la borne plus (*))
  • Mettre le contact et saisir le code de l'auto-radio
  • Procéder à l'initialisation (apprentissage des butées et autres) en suivant le manuel (RTA), si nécessaire


(*) : Il est préférable de commencer par débrancher la borne moins pour annuler le risque de faire un court-circuit en demontant la borne plus avec un outil métallique (clé pipe). En effet, en déconnectant en premier la borne moins, on isole la batterie du circuit électrique, Si on fait un contact accidentel avec la masse (borne moins et masse, c'est la même chose), il n'y a aucun risque, ensuite en déconnectant la borne plus (et si on est maladroit) le contact accidentel entre la clé pipe en relation avec la borne plus et la masse est sans conséquence puisque la batterie est isolée par la borne moins. Au remontage, c'est l'inverse et il vaut mieux commencer par la borne plus.
 
La forme générale d'une batterie (extrait EN60095) :

 
La forme des talons (extrait EN60095) :

 



 
Pour le démontage de la fixation mécanique de la batterie, il faut accéder à une vis qui maintient le talon de la batterie. Selon les modèles, la vis est plus ou moins accessible. Sur certains modèles de voiture, il faut un prolongateur (ou rallonge pour douille) pour accéder à la tête de manœuvre de cette vis. Sur d'autres modèles, la vis comporte une extension, si bien que la tête de manœuvre se situe au niveau du haut de la batterie.
 
Sur le croquis suivant, la forme en rouge de droite représente une nervure dans la tôle qui maintient l'un des talons et la forme rouge de gauche représente la patte métallique qui vient bloquer le second talon de la batterie.
 

Selon les modèles de voiture, la vis de serrage de la patte métallique, symbolisée par le trait vert sur le croquis ci-dessus, présente plusieurs formes et donc différents éléments de manœuvre :

  • Vis courte M6 ou M8 avec une tête hexagonale de 10 mm ou 13 mm sur plat. Pour y accéder, il faut une douille hexagonale de 10 ou 13 mm, un prolongateur long et un cliquet, par exemple. Sur la Clio II et la Mégane II, c'est une vis M8 avec une tête de 13 mm. Sur la 307, c'est une vis M6 avec une tête de 10 mm.
  • Ecrou M6 avec une tête hexagonale de 10 mm sur plat. Pour y accéder, il faut une douille hexagonale de 10 mm, un prolongateur long et un cliquet. Sur la Peugeot Partner, cette situation existe.  
  • Vis courte avec une tête Torx de 30 (étoile de 30). Pour y accéder, il faut un embout Torx de 30, un porte-embout, un prolongateur long et un cliquet. Cette situation existe sur la Clio III.
  • Vis courte M6 avec une tige prolongatrice surmontée d'une forme hexagonale de 7 mm ou 8 mm sur plat. Pour y accéder, il faut une douille hexagonale de 7 ou 8 mm et un cliquet. Sur la Mégane 1, c'est une forme hexagonale de 7 mm.


La photo d'une batterie de Clio III, avec une vis dotée d'une tête Torx de 30 en bas de la photo :

Sur cette photo, il faut aussi noter la patte disponible sur la borne positive, sans doute destinée à raccorder une pince de démarrage, sans affecter les fusibles par un branchement inapproprié. On distingue aussi la date code de fabrication 150705 = 15 juillet 2005 en partie haute de la batterie.
 
En gros plan, la patte de fixation d'une batterie de Mégane II et sa vis de 13 mm sur plat (batterie à droite de la photo) :

 
 
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----- 9. Recharge anormale de la batterie (surcharge) -----
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Les chargeurs de batterie sont définis pour une capacité de batterie minimale à respecter, car le courant fourni par le chargeur est prédéfini et les chargeurs usuels du commerce ne disposent pas de système d'arrêt de charge lorsque la tension est trop importante. C'est à l'utilisateur de limiter le temps de charge en déconnectant le chargeur
 
Pour déterminer la durée de charge, il faut se baser sur le calcul suivant :
 
(Capacité batterie (Ah) / Courant de charge (A) ) x 1,5
 
Exemple de calcul :
 
Chargeur défini avec un courant de 4A
Batterie avec une capacité de 44 Ah
 
Le courant de charge recommandé ne doit pas dépasser 1/10 de la capacité de la batterie, soit 4,4 A ici
 
Avec un chargeur de 4A, une batterie de 44Ah (soit 44A x 1h ou 4,4A x 10), une batterie est rechargée en 11h (44 Ah / 4A = 11h), mais on admet généralement 50% de temps en plus si on recharge au 1/10e de la capacité. Dans le cas présent , il faudrait arrêter la charge au bout de 16 heures 30 min (11H x 1,5) environ tout en ouvrant les bouchons, pour que les gaz oxygène et hydrogène qui se dégagent lors de la charge, s'évacuent. Comme les batteries courantes n'ont plus de bouchon, il faut veiller à ne pas dépasser ce temps maximal et arrêter la charge en temps utile (après 11h et avant 16h30 de charge).
 
Il existe des chargeurs dits "automatiques" qui arrêtent la charge, lorsque la batterie est chargée (environ 35€ chez Carrefour pour un chargeur 4A). Le seul inconvénient (hormis le prix), c'est que le courant nominal est plus faible que sur les modèles de même gamme. Avec un chargeur trop puissant, il faut veiller à limiter le temps de charge pour ne pas faire exploser la batterie par surcharge, sauf si le chargeur est "automatique" et réduit le courant de charge, lorsque la batterie est chargée.
 
 
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----- 10. Recharge complète de la batterie vide -----
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Lorsqu'une batterie est bien plate, si on la démarre avec les câbles, combien de temps faut-il rouler pour qu'elle soit bien rechargée ?
 
Déjà, la batterie ne sera pas "bien rechargée" car le courant de charge va être important, ce qui est préjudiciable à une bonne recharge (recharge lente).
 
Cela dépend de plusieurs paramètres comme la capacité de la batterie, du courant maximal débitable par l'alternateur, de la consommation réelle de la voiture sur le réseau électrique.
 
Je vais prendre un exemple chiffré pour donner quelques idées.
Batterie de 50Ah de capacité
Alternateur de 80 A maxi
Consommation électrique à bord : moins de 10A, (de jour, sans les feux, ni la lunette chauffante, ni la ventilation habitacle)
 
Le courant disponible est donc de 70A si le moteur tourne assez vite (usage normal, pas au ralenti). Ce courant disponible sert à recharger la batterie puisque l'alternateur ne comporte pas de limitation de courant de charge batterie mais uniquement une limitation/régulation en tension. qui n'est pas atteinte puisque la batterie part d'un état initial : vide.
 

  • Capacité (Ah) = courant de charge (A) x temps (h) x rendement


J'estime le rendement à 50% (courant de charge trop élevé)
 
Le temps de charge est donc :
 
 

  • Temps (h)= Capacité (Ah)/(courant de charge (A) x  rendement)
  • Temps = 50 Ah / (70 A x 0,5) = 1,42 h soit 1h et 25 minutes


Ces conditions étant rarement remplies (durée, peu de consommateurs électriques), il est donc indispensable d'utiliser un petit chargeur pour compléter la charge dès le retour à la maison après un incident qui a conduit à la décharge de la batterie.
 
 
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----- 11. Débrancher la batterie moteur tournant ? -----
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CE "CONSEIL" EST DESTRUCTIF. 
 
Il ne faut jamais débrancher la batterie, moteur en marche
 
Cette consigne est inscrite dans la plupart des manuels et répétée par une étiquette à proximité de la batterie. Même si les alternateurs récents et neufs, tolèrent 2 fois de suite cet incident, cette manipulation sur un alternateur usagé et de conception plus ancienne est à proscrire. UN POINT C'EST TOUT 

 
J'ai déjà expliqué, pourquoi, techniquement, cette manipulation est destructrice. (voir le topic Le couple alternateur-batterie: question).  
 
Et pour tous ceux qui ont encore des doutes ou qui pensent que cette manipulation est sans risque, un extrait d'une note d'application n°AN553 éditée par STMicroelectronics à propos du load dump (accoup de charge), lorsque l'on débranche une batterie, moteur tournant :

(Surtension de 80V pendant 300 ms, destructive pour la plupart des équipements embarqués, si non protégés par souci d'économie)
 
Une traduction rapide pour les non-anglophones : "Cela arrive lorsque la batterie est déconnectée pendant que l'alternateur la charge. Pendant cet accoup de charge, la tension délivrée en sortie par l'alternateur croît rapidement. La durée de cette perturbation dépend de la constante de temps du circuit d'excitation de l'alternateur."
 
D'accord, c'est un fournisseur de solutions de protection (pour les équipements et pour les alternateurs), il doit, sans doute, exagérer un peu, pour vendre sa camelote, mais dans le principe, il décrit exactement ce que je pense. Je n'ai pas envie de faire le test sur ma voiture pour démontrer la réalité du problème   
 
 
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----- 12. Inversion du branchement de la batterie -----
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Car lorsque l'on branche en inverse la batterie, c'est l'alternateur qui, dans un premier temps, assure la protection du reste de l'installation de la voiture. En effet, son pont de diodes de puissance se retrouve polarisé en direct et conduit le courant de décharge de la batterie. Si la situation se prolonge, le pont de diodes doit exploser et alors c'est le reste de l'installation qui trinque.  
Sans mettre le contact, le calculateur d'injection n'est pas alimenté et ne risque absolument rien. La batterie se retrouve à alimenter les diodes de puissance de l'alternateur.  
 
Par contre, les équipements alimentés en permanence (horloge, mémoire radio, anti-démarrage, fermeture centralisée) se retrouvent alimentés en inverse, sous une tension, qui instantanément dépasse difficilement 3 à 4V (Deux chutes de tension de diode en série + chutes de tension dans les connexions).
Par contre, lors d'une erreur de branchement de la batterie (en inverse), les diodes se mettent à conduire en DIRECT. La chute de tension d'une diode au silicium soumise à son courant nominal (environ 50 A) est d'environ 0,7V à 0,8V. Dans le schéma précédent nous avons 3 branches parallèles de deux diodes. Chacune des branches comportent deux diodes soit une chute de tension théorique de 2 x 0,7V = 1,4V pour un courant nominal de 50 A. Le fait que les 3 branches sont en parallèle permet d'admettre 3 fois plus de courant, soit 150 A pour une chute de tension maintenue à environ 1,4V.  
 
Dans la réalité, le courant est uniquement limité par le câblage et la caractéristique de la batterie.  
 
Par exemple, sur une Twingo, le courant de démarrage nominal de la batterie dépasse les 300 à 400 A sous 9 à 10 V (aux bornes de la batterie), soit un résistance équivalente série de 7,5mOhms [milliOhms] ou 0,0075 ohms((12V-9V)/400A) pour la batterie. Comme ici, la tension de défaut est imposée par la caractéristique des diodes et le câblage (estimé à 5 milliOhms), on peut mettre comme hypothèse que le point d'équilibre entre le générateur (la batterie) et le consommateur (l'alternateur) va donner une tension proche de 1,2 à 1,3V par diode (soit 2,5V environ) et un courant d'environ 700 à 800 A (soit moins de 260 A par diode, 5 fois son courant nominal 50 A)  
 
La valeur du courant crête est estimée de la manière suivante :  
(12V (batterie) - 2,5V (chute de tension diode)) / (0,005 + 0,0075) = 760A  
 
La tension aux bornes de la batterie est estimée à :
12V - 0,0075 milliOhms x 760A = 6,3V  
 
C'est cette tension qui est appliquée en inverse aux équipements alimentés en permanence par la batterie.  
 
 
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----- 13. Mauvais contacts aux bornes de la batterie -----
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Le problème se manifeste par l'extinction des voyants du tableau de bord, lors de l'action sur le démarreur. Le problème est "instable", il suffit dans certains cas de "remuer" les cosses de batterie pour que la voiture démarre.
 
Une cosse de batterie doit laisser passer un courant important (en Ampère) lors du démarrage. Il faut pour cela que le contact entre la cosse liée au câblage et la borne de la batterie soit le plus parfait possible, et avec la plus grande surface de contact possible.
 
Démontez les deux cosses de la batterie, passez un papier essuie-tout sur la borne de la batterie et à l'intérieur de la cosse. Ensuite, vous serrez les cosses sur les bornes de la batterie avec une clé appropriée (fonction du modèle) de manière à assurer un très bon serrage. Si vous avez un peu de graisse (à la vaseline de préférence), étalez un léger film (sans excès) sur les bornes de la batterie de manière à réduire l'oxydation (contact avec l'air et l'humidité).  
 
Enfin vous vérifiez la connexion entre le câblage (gros câbles) et la cosse de batterie. Il ne doit pas y avoir de fil sectionné au ras de la cosse.
 
Une cosse bien serrée ne doit pas bouger par rapport à la batterie lorsqu'on la sollicite à la main. Si la cosse "remue", surtout avec les cosses à griffes, il faut alors procéder à la remise en ordre, de la manière suivante :
Sous le plastique vert (borne -) ou rouge (borne +)  qui enrobe la borne, on doit trouver les pièces suivantes :

  • Une pièce de forme circulaire qui présente des griffes à sa périphérie et la tige filetée sur laquelle se visse l'écrou à oreilles vert ou rouge
  • Une pièce cylindrique qui couvre (coiffe) la pince à griffes.

Par le serrage de l'écrou à oreilles, la pièce avec ses griffes se resserre dans la pièce cylindrique et vient pincer la borne en plomb de la batterie.

 
Si le contact ne se réalise plus ou mal, il faut inspecter l'état des griffes qui peuvent avoir été rongées par l'acide sulfurique de la batterie. De même la coiffe cylindrique ne doit pas être fendue, puisque c'est elle qui vient bloquer la griffe. Il faut inspecter aussi l'état de la borne en plomb qui ne doit pas présenter de gorges trop marquées. Une batterie doit présenter des bornes sans aucune trace de serrage antérieur  
 
Attention la borne verte se monte sur la borne moins de la batterie. La borne rouge se monte sur la borne plus de la batterie. Il y a une légère différence de diamètre entre les deux bornes.
 
Nettoyez l'ensemble et remontez la cosse de la manière suivante :

  • Enfoncer l'isolant sur la borne
  • Enfoncez la pièce à griffes à fond sur la borne correspondante (y compris avec un petit coup de marteau sur l'axe de la tige filetée, pour bien la mettre en place)
  • Recouvrir la pièce à griffes avec la coiffe cylindrique
  • Montez l'écrou à oreilles et serrez l'ensemble correctement, mais à la main (ne pas prendre une pince universelle...)

NOTA : Le plastique isolant externe est livré, neuf, monté à l'envers, mais pour le montage sur la borne de la batterie, il faut le retourner.
 
 
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----- 14. Dégradation d'un élément de la batterie -----
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Une batterie 12V est constituée de 6 éléments de 2V montés en série. Dans une batterie en bon état, les 6 éléments présentent des caractéristiques très proches. Chaque élément emmagasine la même quantité d'électricité (exprimée en Coulomb) en phase de charge et restitue la même quantité d'électricité en phase de décharge.  
 
Si l'un des 6 éléments est dégradé, sa capacité à emmagasiner est réduite. En phase de décharge de la batterie, il va être vide (quantité d'électricité nulle) avant ses 5 confrères. Sa tension unitaire va baisser, puis elle va s'inverser. Cet élément défectueux se "recharge" alors en inverse, au détriment de ses 5 confrères ce qui ne lui convient pas très longtemps, comme régime.  
 
Il se met à bouillonner et très vite, par échauffement et déformation des plaques internes, c'est le court-circuit entre ses deux plaques. A partir de là (le court-circuit) il ne bouillonne plus.  
 
 
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----- 15. Stockage sur une longue période -----
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Une batterie ne peut pas se maintenir chargée après 2 à 4 semaines environ avec tous les consommateurs permanents (Horloge, mémoire autoradio, télécommande infra-rouge, alarme, anti-démarrage). Lorsque la batterie est vide et stockée dans l'état sans recharge, un phénomène d'oxydation interne recouvre les plaques de la batterie d'une couche d'oxydes. La batterie est "foutue" et ne retrouvera jamais sa capacité et son courant de démarrage.
 
Si on veut stocker une batterie automobile sur une période de temps supérieure à 1 mois et si on compte la réutiliser ensuite, il faut absolument :

  • Charger la batterie (chargeur ou utilisation normale : pas de porte à porte)
  • Déconnecter l'une des bornes (la borne moins de préférence)
  • Si, une période froide s'annonce, il est préférable de stocker au chaud la batterie (de préférence à un stockage sur la voiture) A défaut, une recharge mensuelle s'impose


 
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----- 16. Utilisation d'un Amplificateur de forte puissance -----
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De toute façon, la valeur de la capacité de la batterie a seulement une influence sur l'autonomie, moteur thermique à l'arrêt.  
 
Moteur thermique en route, c'est la caractéristique de l'alternateur (courant maximum) qui est le paramètre critique.
 
Un amplificateur est défini par sa puissance efficace maximale (et non pas par sa puissance crête) et son rendement. Le rendement des amplificateurs est inférieur à 50% (si amplificateur de classe AB) ou inférieur à 90% si cet amplificateur est de classe D
 
Application numérique :

  • Ampli X de 2 x 150W efficaces, de classe D.
  • Puissance maximale consommée : 2 x 150W / rendement, soit [2x150W/0,9] 333W. Comme la Puissance(W) = Tension(V) x Courant(A), on obtient, pour une tension nominale de 14V (alternateur en fonctionnement), un courant maximal de 23,8A [600W/14V]. Beaucoup d'alternateurs sont capables de délivrer plus de 80A.


 
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----- 17. Utilisation d'une batterie 12V pour dépanner une batterie 6V -----
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Cette idée est à proscrire.  
 
D'une part le raccordement de la batterie 12V sur la batterie 6V va engendrer un courant énorme qui risque de faire exploser les deux batteries. Et d'autre part, les équipements de la voiture 6V vont se dégrader par surtension.
 
Une batterie automobile courante de 12V présente une tension à ses bornes supérieure à 10V pendant le démarrage de son moteur. Les normes définissent comme critère la valeur de 7,5V à -18°C, pour le courant de démarrage maxi, inscrit sur la batterie (plus de 400A à 600A en général).
 
Là, on cherche à faire pire, donc le courant délivré par la batterie de 12V sera supérieur à sa définition de courant de démarrage, puisque la tension de 6V est inférieure à 10V. Les batteries peuvent exploser pour deux raisons différentes :

  • La batterie de 12V par surcharge en courant qui va provoquer un échauffement interne et le risque de fusion des connexions internes
  • La batterie de 6V par surtension qui va aussi provoquer un échauffement interne  


 


 
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----- 19. Ma position sur les "testeurs de batterie" -----
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Dans la grande distribution (généraliste ou spécialisé automobile), des testeurs de batterie et d'alternateur sont proposés à la vente. Dans le principe de réalisation, c'est tout simplement des diodes leds (rouge, verte ou jaune) qui sont illuminées en fonction d'un seuil de détection basé sur la mesure de la tension batterie. Il y a un seuil par diode led, dont la valeur est fixée approximativement par des résistances et des diodes de référence.
 
Je déconseille d'acheter et d'utiliser les testeurs de batterie de tout poil, vendus en grande surface pour plusieurs raisons :

  • La précision n'est pas définie et aucune norme ne définit cet instrument.
  • Le choix des seuils d'allumage des leds colorées est laissé à la libre appréciation de chaque constructeur (aucun élément de comparaison possible)
  • Les modèles qui se raccordent sur la prise allume-cigare, "oublient" que de nombreuses voitures françaises et européennes déconnectent la prise allume cigare lorsque le contact n'est pas établi, donc il est impossible de tester la batterie avant de mettre le contact
  • Les prix proposés à la vente sont indécents : Il y a moins de 15 centimes d'euro de matière et main d'oeuvre pour fabriquer un tel indicateur. Pour quelques euros de plus, en prix de vente, on peut trouver un vrai multimètre qui donne des éléments de mesure précis et comparables avec d'autres instruments de mesure. Je laisse donc l'usage de ces gadgets indicateurs, aux "gogos" et aux "neuneus", qui ne savent pas se servir d'un multimètre, ou qui ne prennent pas le temps de lire la notice. C'est tellement plus simple de brancher sans réfléchir et de "voir" des diodes leds qui déterminent "scientifiquement" l'état de la voiture.


 
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----- 20. Variations de l'éclairage, perceptibles -----
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Dans certaines situations, le conducteur perçoit des variations de l'éclairage extérieur (code ou phare) ou bien de l'éclairage du tableau de bord. Ces variations sont surtout observées à bas régime du moteur thermique. Dans la majeure partie des cas, ces variations sont normales.
 
La tension nominale de la batterie c'est 12V. Dans la pratique lorsque la batterie est bien chargée, mais déconnectée, sa tension dépasse à peine 12,6V. L'alternateur, lorsqu'il fonctionne, impose une tension de 14,4V. Donc ces variations de tension qui sont perceptibles, via l'éclairage, sont causées par les phases transitoires où l'alternateur ne charge pas, ou pas assez. La tension disponible à bord redevient la tension naturelle de la batterie.  
 
Lorsque le moteur thermique démarre, son régime de ralenti n'est pas encore stabilisé. Et à faible régime de ralenti, l'alternateur ne peut plus (c'est physique) délivrer tout le courant nécessaire à la voiture. C'est la batterie qui prend le relais et la tension baisse un peu. Ce n'est pas détecté comme un défaut par l'alternateur, puisque l'alternateur essaye de faire son boulot.  
 
En plus en décélération, le conducteur peut imposer un régime de rotation du moteur inférieur au régime de ralenti "normal" ce qui amplifie le phénomène.
 
Lorsque la vitesse du moteur varie, le courant d'excitation varie pour un même courant fourni en sortie. C'est le rôle du régulateur d'ajuster ce courant d'excitation.  
 
Mais par construction, le rotor qui est parcouru par le courant d'excitation, c'est une bobine d'inductance non négligeable. Faire varier le courant dans une bobine, c'est comme faire varier la tension aux bornes d'un condensateur, c'est "lent" (fonction de la valeur des composants en cause).  
 
Comme on l'a déjà expliqué dans le topic Connaissances de l'Alternateur - Rôle, Vérification..., le temps de réponse du régulateur (+ variation de courant dans le rotor) représente plusieurs centaines de millisecondes.
 
Dans le cas d'une décélération, le régulateur, c'est un système asservi, constate une baisse rapide de la tension batterie (puisque la caractéristique de l'alternateur c'est de fournir un peu moins de courant au ralenti). Le régulateur cherche alors à augmenter le courant d'excitation (éventuellement jusqu'à une valeur maximale), mais cette variation de courant est limitée par l'inductance du rotor. D'où la baisse temporaire de tension batterie.
 
Ce phénomène est accentué avec les alternateurs "anciens" (années 80 et avant) car ils avaient une forte limitation de courant à faible vitesse de rotation, contrairement aux alternateurs "modernes" (années 90 et suivantes).  
 
Le courant de sortie délivrable par un alternateur "ancien" est limité au régime de ralenti. à environ 10% du courant maximal (à vitesse maximale), contre près de 30 à 35% pour les alternateurs "modernes". Ce courant de sortie suffit pour alimenter la voiture, de jour, ou bien avec un minimum d'équipements électriques en service et pour pouvoir réguler autour de la tension nominale de régulation (environ 14V). Mais si la charge électrique est trop forte, la tension de régulation n'est plus atteinte et baisse un peu. L'alternateur fait ce qu'il peut, mais là, on dépasse ses caractéristiques.  
 
Le souci, c'est que la batterie n'est plus rechargée à fond et si cette situation se prolonge (embouteillages de nuit), la batterie se décharge, car c'est, elle, qui compense.
 
Le problème était parfaitement similaire avec les dynamos (ancêtres des alternateurs). Au régime de ralenti, la tension délivrée par la dynamo était inférieure à la tension batterie et le conjoncteur/régulateur s'ouvrait pour que la dynamo ne transforme pas en "moteur" et devienne un consommateur supplémentaire. La batterie n'était plus rechargée. Les conducteurs le savaient ou non...  
 
Face à l'augmentation des accessoires électriques (donc des consommateurs potentiels) et aux plaintes des utilisateurs (batterie qui ne se rechargent pas sur les petits parcours de nuit), les concepteurs d'alternateurs ont amélioré les caractéristiques pour disposer de plus de courant au régime de ralenti. Mais le problème peut exister encore, si, sur une voiture "moderne", le conducteur exagère (feux de route, Anti-brouillard AV, essuies-glaces, lunette chauffante, ventilation habitacle à fond). La tension de régulation (14,4V) ne sera pas atteinte.
 
 
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----- 21. La composition de l'électrolyte d'une batterie au plomb -----
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L'électrolyte utilisé dans les batterie au plomb est un mélange d'eau et d'acide sulfurique.  
 
La densité de l'électrolyte doit être de 24 à 26° (voire 28°) Baumé pour un accumulateur chargé. Cette densité baisse à 13° Baumé lorsque l'accumulateur est déchargé.
 
Pour obtenir un tel électrolyte, il faut 7 volumes d'eau dans lequel on ajoute 2 volumes d'acide sulfurique ultra pur à 66° Baumé. L'acide doit être fabriqué de soufre et non pas de pyrite. Attention on ajoute toujours l'acide dans l'eau et non pas le contraire (risques de projections). Et le moyen pour mémoriser facilement l'Acide dans l'O(eau) car on peut mettre l'A dans l'O et pas le contraire (suggestion de vg931).  
 
Le degré Baumé est interdit d'usage depuis le décret du 3 mai 1961, il faut utiliser la densité vraie avec la correspondance suivante :

  • 9° Baumé = densité 1,0665
  • 10° Baumé = densité 1,0744
  • 11° Baumé = densité 1,0825
  • 12° Baumé = densité 1,0907
  • 13° Baumé = densité 1,0990
  • 14° Baumé = densité 1,1074
  • 15° Baumé = densité 1,1160
  • 16° Baumé = densité 1,1247
  • 17° Baumé = densité 1,1335
  • 18° Baumé = densité 1,1425
  • 19° Baumé = densité 1,1516
  • 20° Baumé = densité 1,1608
  • 21° Baumé = densité 1,1702
  • 22° Baumé = densité 1,1798
  • 23° Baumé = densité 1,1896
  • 24° Baumé = densité 1,1994
  • 25° Baumé = densité 1,2095
  • 26° Baumé = densité 1,2198
  • 27° Baumé = densité 1,2301
  • 28° Baumé = densité 1,2407


Le plus simple c'est d'acheter de l'électrolyte déjà mélangé.
 
 
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----- 22. La durée de vie d'une batterie au plomb -----
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La durée de vie opérationnelle d'une batterie courante, qualifiée de batterie de démarrage, est imprévisible, car de trop nombreux facteurs influencent cette durée de vie. Contrairement à une batterie stationnaire ou auxiliaire qui sera hors service après 1000 cycles (environ) de charge / décharge profonde.
 
Parmi les facteurs qui réduisent la durée de vie d'une batterie de démarrage :

  • Démarrages fréquents et petits parcours de moins de 5 km [temps de recharge insuffisant]
  • Utilisation à faible vitesse moteur (ralenti) avec beaucoup de consommateurs électriques, dans des bouchons de nuit sous la pluie [décharge progressive de la batterie]
  • Périodes d'arrêt supérieures à 2 semaines répétées [on entre dans le domaine de la décharge profonde]
  • Périodes d'arrêt supérieures à 2 mois [on entre dans le domaine de la décharge totale avec des conséquences irréversibles]
  • Périodes d'arrêt répétées avec oubli des feux [décharge totale avec des conséquences irréversibles]
  • Températures négatives prolongées [réduction de la capacité disponible, décharge plus importante lors du démarrage]
  • Températures élevées (> 35 °C) prolongées [évaporation de l'électrolyte]
  • Surcharges imposées par un alternateur défectueux (tension de régulation > 15 V) [évaporation de l'électrolyte]
  • Surcharges imposées par un chargeur économique, laissé sans surveillance du temps de charge (tension de fin de charge  > 15 V) [évaporation de l'électrolyte]
  • Défauts de fabrication (connexions internes mal soudées)


Avec ces éléments, une batterie peut "tenir" 10 ans, ou bien "flancher" juste après la garantie de 2 ans, sans que cette période puisse être prévisible. Le remplacement préventif n'a aucun intérêt avant l'apparition des signes caractéristiques de l'approche d'une fin de vie (difficultés de démarrage qui s'aggravent à la suite de démarrages fréquents). Les défaillances de connexion interne conduisent à des défauts, du jour au lendemain, sans aucun signe précurseur.
 
 
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----- 23. Principe du coupleur-séparateur de batterie -----
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En utilisation à poste fixe, moteur thermique à l'arrêt, la batterie de démarrage ne permet pas une autonomie acceptable. Pour cette utilisation, les camping-cars disposent d'une batterie auxiliaire, qui est raccordée à l'installation électrique du véhicule par l'intermédiaire d'un coupleur séparateur dont plusieurs modèles existent sur le marché.  
 
Une batterie auxiliaire a un rôle et des caractéristiques qui sont différents de la batterie de démarrage. Cette batterie auxiliaire assure l'alimentation en énergie de la cellule "vie" (réfrigérateur, éclairage, etc). Cette batterie est alors soumise à une décharge importante et régulière qui l'on qualifie de "profonde", car la batterie est déchargée jusqu'à ce que la capacité restante soit de 10 à 20 % de sa capacité nominale. Cette batterie auxiliaire est rechargée par l'alternateur au moyen d'un coupleur séparateur de batterie, lorsque le moteur thermique est en marche, ou bien par des panneaux solaires, de manière optionnelle.
 
Un premier schéma de principe d'un coupleur simple (dans la section en pointillés) est le suivant :

Une simple diode isole la batterie auxiliaire de la batterie de démarrage. La batterie auxiliaire est chargée avec une tension de fin de charge réduite et de ce fait, l'autonomie n'est pas maximale. De plus, l'utilisateur peut vider la batterie de démarrage car rien n'assure une protection contre la décharge profonde de la batterie de démarrage. L'utilisation de l'énergie s'effectue au moyen du fusible F3. Certains modèles disposent d'une protection pour limiter la décharge de la batterie auxiliaire au moyen d'un relais qui consomme en permanence lorsqu'il est activé.
 
Un deuxième schéma qui fait appel à un relais piloté par la tension de la batterie de démarrage :

Le coupleur est dans la section en pointillés. Lorsque la tension de la batterie de démarrage est un peu trop faible, la batterie auxiliaire se retrouve isolée de la batterie de démarrage, de manière à préserver le démarrage ultérieur du moteur thermique. La chute de tension entre les deux batteries est réduite et l'autonomie est supérieure au schéma précédent, mais le relais consomme en permanence, ce qui peut revenir au même avec les équipements de premier prix...
L'utilisation de l'énergie s'effectue au moyen du fusible F4. Certains modèles disposent d'une protection pour limiter la décharge de la batterie auxiliaire au moyen d'un autre relais qui consomme en permanence lorsqu'il est activé.
 
Dans le choix des coupleurs séparateur, il faut donc faire attention au principe et à la consommation permanente propre de ces coupleurs. Cette consommation n'est pas indiquée de manière explicite dans les descriptifs...

 

 

 




 

 

 

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