Nous continuons à parler de l'équipement électrique des yachts: cette fois, les experts de topRik partagent leur propre expérience avec différents types de chargeurs. Dans cet article, vous découvrirez les avantages et inconvénients des chargeurs automatiques (numériques) et manuels (analogiques) pour les batteries de traction et de démarrage d'un yacht.
Sur la marketplace topRik, vous pouvez acheter différents types de chargeurs marins des meilleurs fabricants mondiaux d'équipements électriques marins tels qu'Ultimatron France, Mastervolt, Quick SpA., Victron Energy et d'autres.
Le principe de fonctionnement du chargeur est simple : la tension CA est envoyée au transformateur, qui la réduit à un niveau proche de la tension de la batterie. Ensuite, le redresseur convertit la tension en courant continu, le filtre réduit les pulsations, et le régulateur maintient la tension à un niveau donné. Ces composants peuvent être combinés de diverses manières dans un même appareil.
Pour les batteries de démarrage et supplémentaires d'un petit yacht ou bateau, un chargeur scellé avec deux sorties est suffisant. Comme la batterie de démarrage est presque toujours pleinement chargée et que la batterie de service est souvent une batterie à électrolyte liquide de 100 Ah, un modèle avec un courant de 10 A suffit pour charger les deux.
Le chargeur peut être installé n'importe où sur le bateau, sans craindre que l'eau ou de fortes vibrations ne l'endommagent. Il est entièrement automatique et ne nécessite aucun réglage. Une fois la charge terminée, l'appareil réduit la tension à 13,3 volts et peut rester connecté à la batterie aussi longtemps que nécessaire.
Le système serait incomplet si vous ne prévoyiez pas de charger la deuxième batterie à partir du générateur moteur. La méthode la plus courante consiste à utiliser un relais qui connecte automatiquement la batterie de service après que la tension sur la batterie de démarrage atteint 13,3-13,5 volts (indiquant que le générateur moteur fonctionne).
Cependant, dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'utiliser un relais coûteux sensible à la tension. Le chargeur dispose de deux sorties, le courant entre lesquelles est distribué proportionnellement à la charge. Ainsi, pendant la charge à quai, le relais peut rester ouvert, tandis qu'en mer, il fermera les contacts et connectera la deuxième batterie après avoir reçu la tension de l'interrupteur d'allumage.
Sur les bateaux équipés de moteurs électriques de proue, deux ou trois batteries sont généralement utilisées, dont une de 24 ou 36 volts et les deux autres de 12 volts. À partir du réseau 220 volts, toutes les batteries sont chargées par un seul appareil à plusieurs sorties, mais cette solution n'est pas optimale en termes de coût et d'efficacité.
Il est plus pratique d'utiliser deux chargeurs : un chargeur AC-DC (220-12 V) et un chargeur DC-DC (12-24 ou 12-36 V). Ensemble, ils permettent de charger toutes les batteries, que ce soit depuis le réseau à quai ou depuis le générateur moteur du bateau. De plus, les batteries peuvent être de types différents, par exemple au plomb liquide et gel ou LiFePO4.
La plupart des chargeurs pour moteurs électriques de bateaux ont une tension de charge unique de 14,4 volts, adaptée aux batteries gel et scellées. Cependant, cette tension n'est pas conforme aux recommandations pour les batteries au plomb liquide ou AGM nécessitant 14,6-15,1 volts. Une sous-tension conduit souvent à une charge incomplète et à la sulfuration des plaques de batterie, ce qui réduit leur capacité et accélère leur détérioration.
Chargeurs automatiques
Les chargeurs numériques ou automatiques sont indispensables sur les grands yachts équipés de divers systèmes de navigation et de nombreux équipements pour le confort de l'équipage (systèmes vidéo, audio, appareils de cuisine, chauffage, climatisation, etc.). Surveiller manuellement le niveau de charge de plusieurs batteries réparties dans le bateau est compliqué et sujet à des erreurs pouvant provoquer une surcharge ou une sous-charge. Les chargeurs numériques éliminent ces problèmes.
Principe de fonctionnement
Dans les modèles numériques, le fonctionnement est contrôlé par un microcontrôleur doté d'un convertisseur analogique-numérique intégré. Le contrôleur effectue un diagnostic de l'appareil, convertit les signaux d'entrée en données numériques et ajuste les paramètres de sortie en fonction de ces informations. Les microcontrôleurs sont particulièrement adaptés pour gérer des événements séquentiels ou des actions liées dans le temps, comme le chargement en plusieurs étapes.
Fonctions principales et caractéristiques
Les chargeurs intelligents permettent d’enregistrer des programmes de charge individuels pour différents types de batteries dans la mémoire du microprocesseur. Cependant, en pratique, ces appareils suivent généralement des algorithmes similaires.
Une des fonctions clés de ces appareils est la commutation automatique entre les différentes étapes de charge : saturation, absorption et charge d’entretien. Certains modèles offrent également des modes d'égalisation pour les batteries au plomb liquide et de désulfatation.
Les meilleurs modèles permettent de créer des profils de charge personnalisés et de définir les tensions aux points clés. En règle générale, ils incluent déjà 5 à 10 programmes adaptés aux types de batteries courants : gel, AGM, plomb liquide ou lithium.
Les chargeurs à impulsion ont un facteur de puissance élevé et ne sont pas sensibles aux fluctuations de fréquence ou de tension d'entrée. Ils fonctionnent de manière stable sur une plage de tensions de 110 à 270 volts et de fréquences de 45 à 70 Hz. Ces caractéristiques assurent une performance fiable, même lorsqu’ils sont connectés à un générateur de faible puissance.
Avantages des chargeurs automatiques
Les chargeurs numériques, automatiques ou intelligents présentent de nombreux avantages par rapport aux modèles manuels :
- Faible consommation d'énergie : le système électrique fonctionne principalement à partir des batteries, et le chargeur ne s'active que lorsque la tension de la batterie descend sous un niveau spécifié.
- Adaptation aux types de batteries : les capteurs de température et les modes spécifiques permettent de sélectionner avec précision l'algorithme de charge pour chaque type de batterie.
- Installation parallèle : plusieurs chargeurs peuvent être installés en parallèle pour augmenter le courant de charge et la capacité des batteries.
- Modes doubles : en plus de charger les batteries, ils peuvent alimenter les équipements de bord directement.
- Contrôle à distance : les panneaux de commande à distance facilitent l’utilisation, même lorsque le chargeur est installé dans un endroit difficile d'accès.
- Faibles ondulations de tension : un taux de 2-3 % est sûr pour les batteries et l'électronique.
- Optimisation de la charge : prolonge la durée de vie des batteries.
- Sécurité : les chargeurs peuvent rester connectés en permanence sans risque de surchauffe ou de surcharge.
- Facilité d'utilisation : pratiques et sûrs pour l’utilisateur, nécessitant peu de maintenance.
Examinons ces qualités à travers les chargeurs intelligents Victron Blue Smart et Phoenix Smart, disponibles sur la marketplace topRik dans plusieurs versions.
Dans les versions précédentes du logiciel de ces chargeurs, l'utilisateur pouvait déjà réduire le courant de charge et choisir parmi trois profils de tension prédéfinis. La version mise à jour inclut un historique des cycles de charge et la possibilité de créer un algorithme de charge personnalisé.
Historique des cycles de charge
Avec VictronConnect, les informations sont divisées en onglets. L’onglet HISTORY fournit des données détaillées sur les 40 derniers cycles de charge. Chaque cycle est représenté sous forme de colonne, et en cliquant sur l'une d'elles, vous pouvez consulter des informations comme la durée de charge et la quantité d’ampères-heures reçue.
Les informations suivantes sont affichées sous chaque colonne :
- Status : indique si la charge a été complétée ou interrompue avant la fin.
- Elapsed : temps écoulé entre le début et la fin de la charge.
- Charge : ampères-heures reçus pendant les phases Bulk et Absorption.
- Maintain : ampères-heures reçus pendant les phases Float et Storage.
- Type : profil de charge utilisé.
- Vstart : tension de la batterie avant la charge.
- Vend : tension de la batterie en fin de charge.
- Totals : nombre de cycles de charge commencés et complétés à 100 %.
Pour les batteries au plomb, surveiller la charge peut prévenir la sulfuration et prolonger leur durée de vie. Pour les batteries LiFePO4, ces informations sont également importantes, car le système de gestion (BMS) équilibre les cellules lithium à la fin du cycle de charge.
Les chargeurs Victron Blue Smart disposent de trois algorithmes de charge préinstallés adaptés à la plupart des batteries au plomb et LiFePO4. Il suffit à l’utilisateur de sélectionner celui qui correspond au type de batterie : Normal pour les batteries gel et AGM, High pour les batteries de traction à électrolyte liquide et Li-ion pour les batteries LiFePO4.
Réglages avancés avec la nouvelle version de VictronConnect
La nouvelle version de VictronConnect permet des ajustements plus précis du chargeur. Vous pouvez définir vos propres tensions pour les phases d'absorption, de conditionnement, de maintenance (stockage) et de désulfatation, ainsi qu'ajuster la compensation de tension en fonction des variations de température.
Le mode Expert de l'application permet de modifier presque tous les paramètres, y compris la durée de chaque étape et la durée totale de charge. Pour appliquer ces paramètres, connectez votre téléphone au chargeur et mettez à jour le micrologiciel. Ainsi, les chargeurs étanches Victron IP67 12/25 et IP67 24/12 bénéficient des mêmes fonctionnalités que des modèles beaucoup plus coûteux.
Les modèles Phoenix Smart offrent des fonctions de charge encore plus adaptatives, intelligentes et dynamiques.
Inconvénients des chargeurs automatiques
Malgré leurs nombreux avantages, les chargeurs numériques ont quelques inconvénients :
- Le coût, généralement plus élevé que celui des chargeurs manuels ;
- Les réglages avancés peuvent être limités pour les utilisateurs expérimentés en ingénierie électrique ;
- Certains modèles peuvent ne pas être compatibles avec certains types de batteries.
Chargeurs manuels
Les chargeurs analogiques ou manuels sont plus abordables, mais leur efficacité est bien inférieure. Ils conviennent principalement aux batteries peu coûteuses ou aux situations nécessitant un seul algorithme de charge.
Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement d'un chargeur manuel est similaire à celui des modèles automatiques. La différence réside dans le fait que l'utilisateur doit surveiller manuellement le processus de charge et intervenir si nécessaire.
Pour recharger les batteries lithium-fer-phosphate, des chargeurs CC/CV sont utilisés. La charge commence par un courant constant, suivi d'une tension constante lorsque la limite de 3,65 volts par cellule est atteinte. Ce processus permet de recharger complètement les batteries tout en évitant les surcharges.
Fonctions principales et caractéristiques
Malgré leur simplicité, les chargeurs manuels modernes intègrent des fonctionnalités avancées, notamment :
- Protection intégrée contre les surtensions et les surcharges ;
- Protection contre les courts-circuits et les inversions de polarité ;
- Protection contre les températures élevées ;
- Indicateurs LED pour surveiller l'état ;
- Possibilité d'ajuster la puissance.
Avantages
Les chargeurs manuels présentent plusieurs avantages :
- Coût réduit, idéal pour les propriétaires de bateaux à budget limité ;
- Flexibilité des réglages, appréciée par les utilisateurs expérimentés en ingénierie électrique.
Inconvénients
Les principaux inconvénients des chargeurs manuels incluent :
- Nécessité de surveiller constamment le processus de charge ;
- Risque élevé de surcharge ou de sous-charge si les réglages sont incorrects ;
- Moins de fonctionnalités de protection intégrées, ce qui peut entraîner des dommages aux batteries et à l'équipement électrique.
Quel chargeur choisir : automatique ou manuel ?
Pour choisir le chargeur adapté, posez-vous les questions suivantes :
- Quels équipements électriques utilisez-vous à quai ?
- Quelle est la consommation de courant lorsque tout est en fonctionnement ?
- Quelle est la tension du système électrique : 12, 24 ou 36 volts ?
- Disposez-vous d'un onduleur ? Si oui, quelle est sa puissance ?
- Combien de batteries sont installées et quelle est leur capacité ?
Supposons que le système électrique du bateau fonctionne à 12 volts, avec une consommation de courant de 20 ampères. Pour recharger la batterie, un chargeur fournissant au moins 30 ampères serait nécessaire.
Avant d’acheter un chargeur manuel, vérifiez son niveau de protection contre l'eau et la poussière. Les indices IP (Ingress Protection) sont essentiels pour garantir une résistance optimale à l’environnement marin.
Avant d’acheter un chargeur manuel pour un petit bateau ou yacht, qui est généralement installé dans le cockpit, c’est-à-dire dans un endroit exposé, il est essentiel de choisir un appareil offrant une protection adaptée contre l’eau et la poussière. La résistance aux influences environnementales est déterminée par la classe de protection, développée par la Commission électrotechnique internationale (IEC) pour classifier les boîtiers des dispositifs électriques. L'indice de protection (IP) est un guide utile pour choisir un chargeur. Les chiffres suivant les lettres IP indiquent les niveaux d'étanchéité, allant de zéro à une protection totale contre la poussière et l'eau.
Par exemple, un indice IP65 signifie que l'appareil est protégé contre la poussière dense pendant 2 à 8 heures et contre les jets d'eau. Cependant, une petite quantité d'eau peut encore pénétrer dans le boîtier. L'indice de protection IP67, en revanche, indique que l'appareil peut être immergé jusqu'à 1 mètre de profondeur pendant 30 minutes sans risque d'infiltration d'eau.
La prochaine étape consiste à sélectionner la puissance en fonction du temps de charge souhaité.
Pour les bateaux et yachts qui passent la plupart de la semaine à quai, constamment connectés au réseau CA, le temps de charge n'est pas critique. Dans ce cas, la puissance du chargeur doit être égale à 10 % de la capacité de la batterie, ce qui suffit pour recharger les batteries en 8 à 10 heures.
Mais si le bateau est utilisé quotidiennement, le temps de charge devient un facteur important. Plusieurs éléments influencent la durée de charge :
- Efficacité de la batterie. Les batteries à électrolyte liquide ont une efficacité d'environ 80 %. Cela signifie qu'elles nécessitent 120 Ah pour fournir 100 Ah en décharge. Les batteries gel, AGM et lithium ont une efficacité de 85-90 %, ce qui réduit les pertes énergétiques et le temps de charge.
- Courant de charge. Plus le courant est élevé, plus le temps de charge est court. Pour les batteries à électrolyte liquide, les fabricants recommandent un courant de 10-20 % de la capacité, jusqu'à 25 % pour les batteries gel, et jusqu'à 30-50 % pour les AGM. Les batteries lithium peuvent être chargées avec un courant atteignant 100 % de leur capacité.
Le tableau ci-dessous montre dans quels cas un chargeur manuel suffit et quand un chargeur automatique est préférable.
| Quand choisir un chargeur automatique | Quand choisir un chargeur manuel |
|---|---|
| 1. Si vous préférez la simplicité pour gérer le système électrique du yacht. | 1. Si vous êtes un électricien expérimenté et préférez un réglage précis et un contrôle manuel du chargeur et de l'état de la batterie. |
| 2. Si vous recherchez une sécurité maximale pour l'utilisation des équipements électriques à bord. | 2. Si vous pouvez charger vos batteries en permanence à quai. |
| 3. Si vous prévoyez un long voyage autonome. | 3. Si vous effectuez des sorties en mer irrégulières et de courte durée. |
| 4. Si vous passez la majeure partie de la saison de navigation en mer, sans escales dans des ports ou marinas. | 4. Si les équipements électriques du bateau nécessitent peu de puissance pour fonctionner. |
| 5. Si une grande partie des équipements électriques à bord est constamment activée. | 5. Si vous êtes à l'aise pour intervenir dans le processus de charge afin d'effectuer des ajustements. |
| 6. Si vous voulez un confort maximal à bord, avec la possibilité d'utiliser des appareils électroménagers à tout moment. | 6. Si vous avez de solides connaissances en ingénierie électrique et cherchez à économiser de l'argent. |
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