Digital ou mécanique? Les experts de topRik vous aident à déterminer quand les commutateurs numériques sont préférables aux mécaniques. Notre marketplace propose une large sélection de commutateurs de batterie numériques et mécaniques. Notre équipe teste constamment les deux types en pratique, à la fois sur les yachts et sur notre camping-car.
Cet article mettra en lumière les avantages que vous obtenez si votre yacht vous permet d’installer un système de surveillance numérique avec un tableau de commande similaire au Via set, au Nereide 2 Set de Simarine, au CANvu Victron GX Energy ou à d’autres modèles, que vous pouvez facilement trouver sur notre marketplace dans les sections dédiées aux équipements électriques marins et à leurs fabricants.
Tout d'abord, examinons les types de batteries marines et les principes selon lesquels la charge des batteries est répartie en fonction de leur type de chimie et de leur usage. Cela est nécessaire pour évaluer le volume des tâches que les commutateurs numériques doivent gérer et quelles fonctions supplémentaires ils doivent remplir. Le confort d’utilisation du yacht, la commodité pour tous à bord et le niveau maximal de sécurité de navigation en dépendent.
Sur les bateaux, yachts et autres équipements nautiques, deux types de moteurs sont utilisés : moteurs à combustion interne et moteurs électriques. Les moteurs à combustion interne permettent des déplacements rapides sur l’eau, tandis que les moteurs électriques sont écologiques et silencieux. Les moteurs à combustion nécessitent une source d’énergie pour le démarrage, tandis que les moteurs électriques nécessitent une alimentation constante pendant leur fonctionnement.
Par conséquent, les bateaux utilisent à la fois des batteries de démarrage, similaires aux modèles automobiles, et des batteries de traction, conçues pour une utilisation intensive en mode cyclique. Tout dépend du type de moteur.
Les batteries marines, qu’elles soient de démarrage ou de traction, avec n’importe quel type de chimie, sont adaptées à une utilisation sur yachts, bateaux et autres embarcations. Elles ont un boîtier scellé et un haut niveau de résistance à l'humidité, ne craignent pas les vibrations ni le roulis, ne fuient pas et peuvent fonctionner même placées sur le côté. Ces batteries sont conçues pour des conditions d’utilisation exigeantes et fabriquées selon des technologies spécifiques.
Même les batteries au plomb-acide marines ont une conception avancée sans entretien, avec des plaques épaisses, un électrolyte en gel, un boîtier scellé durable et des additifs spéciaux résistants à l’oxydation et à la dégradation chimique. Les batteries au lithium se distinguent encore davantage : elles sont compactes et légères, tout en accumulant une grande quantité d’énergie pour alimenter les moteurs électriques. Ces batteries se composent de cellules individuelles connectées en un système unique et équipées d’une carte de protection BMS.
Les batteries LiFePO4 (lithium fer phosphate) sont particulièrement adaptées pour alimenter les moteurs électriques des bateaux. Ces batteries de traction présentent une structure chimique stable et une longue durée de vie en cycles. Elles supportent les décharges profondes, fonctionnent de manière fiable dans des conditions climatiques extrêmes, ne prennent pas feu en cas d’urgence et effectuent plus de 2000 cycles de charge-décharge.
Pour démarrer un moteur, un courant élevé doit être fourni pendant une courte période, ce que fait une batterie de démarrage. Après cela, elle se repose et restaure l’énergie consommée. Une batterie de traction, en revanche, fonctionne différemment : elle fournit un courant inférieur mais continu tant qu'une charge est connectée. La batterie se décharge donc complètement avant d’être rechargée via une alimentation secteur.
Ces batteries fonctionnent en mode cyclique charge-décharge, et leur durée de vie se mesure en nombre de cycles. Les caractéristiques les plus importantes de ces batteries sont :
- rapport énergie/poids – volume d'énergie accumulée ;
- courants de charge et de décharge admissibles ;
- ressources en cycles ;
- résistance aux décharges profondes.
Les batteries marines doivent également répondre à des exigences supplémentaires : faible poids avec une grande capacité, protection contre l'humidité, résistance aux conditions atmosphériques, roulis et tangage, boîtier résistant aux chocs, poignée et sangle de transport confortables.
Principes de base des commutateurs de batterie numériques
Les commutateurs numériques combinent des dispositifs de distribution de puissance 12 V (CC, CA, commutateurs à distance) et un tableau de commande. Ces dispositifs permettent de surveiller l’état des batteries à bord d’un navire ou d’un véhicule, ainsi que de programmer leur schéma de commutation sans utiliser de commutateurs manuels.
Grâce à une application dédiée, vous pouvez effectuer toutes ces tâches depuis votre smartphone, où que vous soyez dans le monde.
Par exemple, après une journée bien remplie, vous décidez de faire une promenade. Vous ouvrez l’application, vérifiez l’état des batteries de votre yacht amarré au port, les rechargez au niveau souhaité, activez la climatisation pour obtenir une température agréable avant votre arrivée ou programmez la cafetière pour préparer un café selon votre recette préférée.
En arrivant au port et en montant à bord, vous savourez le café préparé ou une boisson fraîche. Une fois à la barre, après avoir démarré le moteur, vous programmez l’allumage des lumières du bateau et de votre système audio.
Pendant tout ce temps, le système de surveillance intelligent contrôle l’état de toutes les batteries connectées au système via des shunts, passerelles et modules. Il garantit leur commutation et arrêt en toute sécurité, et les données sur ces actions sont affichées sur l’écran du tableau de commande.
Les prédécesseurs des commutateurs numériques étaient les commutateurs mécaniques, bien connus de presque tous les propriétaires de bateaux à moteur ou de yachts. Car, malgré l'engagement envers les technologies numériques innovantes, les marins expérimentés ne renoncent pas aux classiques comme les compas magnétiques, les cartes papier, les commutateurs manuels et les commutateurs de batterie mécaniques.
L'idée de commuter les batteries dans les circuits électriques n'est pas apparue immédiatement, mais seulement à mesure que ces circuits devenaient plus complexes et ramifiés.
Au départ, il s'agissait de commutateurs bipolaires, encore utilisés aujourd'hui avec l'avènement des technologies numériques, dans les cas où il est nécessaire d'ouvrir les conducteurs positifs et négatifs et de déconnecter complètement le système électrique de la source de tension. Les commutateurs rotatifs unipolaires déconnectent la batterie de la charge, ouvrant un conducteur positif ou négatif.
Les deux types de commutateurs mécaniques sont disponibles avec une protection contre le feu et une protection IP66, permettant leur installation dans des zones exposées ou sur des véhicules transportant des marchandises dangereuses, comme les camions-citernes. Il est probable qu'un tel dispositif soit installé sur votre yacht ou bateau, même si vous êtes prêt à adopter de nouvelles technologies. Conservez ces commutateurs manuels comme solution de secours, tout comme les cartes papier dans votre table à cartes.
Ensuite, sont apparus les commutateurs combinés. Si deux batteries sont installées sur un bateau, un camion ou une voiture, l'une pour démarrer le moteur et l'autre pour alimenter l'équipement, un commutateur de puissance à quatre positions est utilisé.
Ce commutateur permet d'utiliser les batteries de manière indépendante ou de les combiner pour démarrer le moteur. Si le commutateur n'ouvre pas le circuit d'excitation du générateur, pour éviter d'endommager les diodes, il est permis de le mettre en position Off uniquement lorsque le moteur est arrêté.
Les batteries des bateaux et autres équipements nautiques sont utilisées à diverses fins : démarrer un moteur à carburant, alimenter un moteur électrique, des sondeurs, des feux de navigation, des radars, des stations radio et d'autres équipements. De plus, pour démarrer un moteur à combustion interne, une batterie de démarrage est nécessaire, tandis qu'une batterie de traction alimente la charge en continu. Parfois, des batteries universelles sont disponibles sur le marché – des modèles à double usage désignés DP (dual purpose). Ces batteries peuvent répondre aux besoins en courants de démarrage élevés pour un moteur à essence ou diesel, et alimenter un moteur électrique et les équipements associés.
Mais, dans la plupart des cas, plusieurs batteries sont installées sur les yachts, bateaux et autres navires motorisés, chacune ayant sa propre fonction. Pour une seule tâche, plusieurs batteries peuvent être utilisées. Par exemple, pour alimenter un moteur électrique et des équipements de bord lors de longs voyages, lorsqu'une seule batterie ne suffit pas, il est conseillé de connecter une deuxième batterie de type traction.
Sur un bateau gonflable ou autre embarcation, la deuxième batterie peut servir de source de secours ou être utilisée parallèlement à la première, mais pour d'autres usages. Tout dépend de l'équipement spécifique du bateau et des besoins énergétiques. Par exemple, il est conseillé d'utiliser une batterie de démarrage uniquement pour démarrer un moteur à combustion interne et alimenter des appareils peu puissants pendant son fonctionnement, lorsque la batterie est rechargée par le générateur.
Il est recommandé de connecter le reste de l'équipement de bord, les appareils électroniques et portables à une batterie séparée de type traction. Une batterie de traction distincte est également nécessaire pour alimenter le moteur électrique. Bien que des équipements auxiliaires puissent y être connectés, il est crucial que l'énergie stockée soit suffisante pour répondre aux besoins de toutes les charges connectées. Si l'autonomie avec une telle configuration est insuffisante, l'installation d'une batterie supplémentaire peut prolonger son utilisation. Une source d'alimentation supplémentaire réduit la charge sur la batterie principale et permet de l'utiliser plus longtemps sans risque de décharge profonde.
Sur les navires motorisés, différentes méthodes sont utilisées pour connecter une batterie supplémentaire. Par exemple, sur les bateaux équipés de moteurs à combustion interne, elle est souvent connectée à l'aide d'un relais d'isolation. Dans ce cas, le commutateur bipolaire crée 2 circuits indépendants – démarrage et service. Lorsque le moteur est en marche, le relais se ferme et les deux batteries sont rechargées par le générateur. Une fois le moteur arrêté, le relais s'ouvre et isole la batterie de démarrage. Pendant ces périodes, les appareils de bord reçoivent leur énergie de la batterie de service.
En conséquence, la batterie de démarrage est utilisée uniquement pour le démarrage et reste entièrement chargée, éliminant les problèmes de démarrage et évitant la surcharge de la batterie de démarrage par l'équipement de bord.
Une batterie de service diffère généralement d'une batterie de démarrage par sa fonction et son type de chimie. Ainsi, un chargeur DC-DC est utilisé pour la recharger depuis le générateur. Connecté aux bornes positives des deux batteries et relié à un bus négatif commun, ce chargeur utilise l'énergie du générateur et transforme sa tension de sortie en un profil de charge en 4 étapes. Les paramètres principaux (tension et durée de chaque étape) sont mémorisés après avoir configuré une fois le type de batterie utilisé. La charge est ensuite automatique, et un algorithme correctement choisi prolonge la durée de vie des batteries.
On pourrait penser qu'une telle connexion via des commutateurs mécaniques est satisfaisante, mais il existe de nombreux inconvénients :
- le commutateur doit être situé assez près des batteries ;
- l'utilisateur doit déterminer manuellement la position du commutateur lorsque le moteur est arrêté ;
- en position « ALL », les batteries connectées en parallèle se déchargent simultanément, alimentant les appareils en stationnement ;
- risque d'impossibilité de démarrer le moteur à cause d'une décharge profonde de la batterie de démarrage ;
- les batteries couplées en position « ALL » se déchargent mutuellement, et leur charge se fait de manière inégale.
Mais même si vous modifiez le circuit moteur avec une isolation galvanique, vous devrez toujours surveiller les positions des commutateurs avant de démarrer le moteur principal (ou le moteur de traîne, si vous en avez un).
C'est là que les commutateurs numériques éliminent tous ces inconvénients, qui, s'ils sont ignorés, peuvent entraîner des conséquences dangereuses – courts-circuits, incendies et blessures électriques. Programmés pour des valeurs critiques, les commutateurs numériques redistribueront l'excès d'énergie ou couperont l'alimentation en cas de besoin.
Les commutateurs numériques remplacent les contacts mécaniques standard, les fusibles, les faisceaux de câbles et les bus par des impulsions électriques transmises via des bus NMEA2000, CAN ou Ethernet. Ils éliminent la plupart des commutateurs mécaniques présents sur un panneau de commande ou un tableau de circuits dédié. Avec une interface simple via un panneau autonome ou un écran multifonction, vous pouvez surveiller et contrôler ces systèmes.
Principes de fonctionnement des commutateurs de batterie numériques
Les commutateurs numériques sont équipés d'un bloc de distribution d'énergie CC. Par exemple, le modèle Nereide 2 de Simarine possède 30 sorties avec un courant nominal allant jusqu'à 10 A et une sortie avec un courant nominal allant jusqu'à 30 A. Le courant maximum pour lequel ce bloc est conçu est de 200 A.
Les batteries et les modules d'extension, y compris un module prenant en charge les protocoles NMEA2000, peuvent y être connectés. Cela permet de commuter tout l'équipement électrique non seulement via le modèle de commutation du système de surveillance, mais également directement depuis le traceur multifonction. Cela simplifie grandement la gestion de votre yacht, y compris à distance. La compatibilité avec tous les modules SiCom renforce encore davantage les possibilités.
Les commutateurs numériques interagissent avec les systèmes et capteurs de bord. Toute erreur, telle qu'un fusible grillé, un relais bloqué, une absence de tension d'alimentation ou un capteur défaillant, s'affiche sur le panneau de commande.
Et surtout, vous pouvez résoudre certaines de ces erreurs même à distance, grâce aux protocoles et standards de communication mentionnés (NMEA2000, bus CAN) ainsi qu'à la compatibilité avec les modules SiCom. Par exemple, vous pouvez redistribuer les sources d'énergie si l'une d'elles présente une baisse des lectures habituelles.
Avantages de l'utilisation des commutateurs de batterie numériques
En plus des avantages déjà décrits, il convient de souligner la réduction du poids des câbles. Ces systèmes ont des câblages courts, car le panneau de commande de commutation peut être installé près de l'équipement. Les shunts et modules compatibles avec les protocoles NMEA2000 permettent de transmettre les mesures et autres données directement à votre écran multifonction installé sur le panneau de commande. Cela élimine l'encombrement des câbles et économise les précieuses matières premières comme le cuivre.
Fiabilité et sécurité accrues
C'est l'avantage le plus important des commutateurs de batterie numériques, comme pour toutes les innovations qui améliorent la sécurité de navigation et offrent une fiabilité supplémentaire aux systèmes du navire.
Grâce à un calcul précis, à la programmation et à la surveillance des batteries selon plusieurs paramètres, ainsi qu'à une redistribution rapide de l'énergie pour prévenir les décharges rapides ou une surcharge, les risques de courts-circuits et de surchauffe, et donc d'incendie à bord, sont considérablement réduits. La réaction humaine ne peut rivaliser avec la réactivité d'un commutateur numérique bien réglé.
Un yacht équipé de commutateurs numériques ne souffrira pas de problèmes dus à des connexions incorrectes. Le système ne fonctionnera tout simplement pas si les connexions ne respectent pas les instructions ou la calibration initiale.
Précision et contrôle
Les commutateurs numériques contrôlent l'alimentation électrique provenant de diverses sources (énergie terrestre, générateur, panneau solaire, etc.) et sa distribution en temps réel. À tout moment du voyage, vous pouvez connaître les données des objets connectés, y compris leur température. De plus, le relais d'alarme est toujours actif et émettra un signal sonore ou visuel si les valeurs critiques prédéfinies sont dépassées ou non atteintes.
Outre ce contrôle précis, le propriétaire d'un yacht équipé de commutateurs numériques a la possibilité de surveiller et de contrôler à distance le système de batteries et les sources d'énergie connectées, ainsi que l'équipement consommant cette énergie. Pour ce faire, la plupart des fabricants ont développé des applications utilisables à distance via un smartphone.
FAQ
À quelle fréquence les commutateurs numériques doivent-ils être calibrés ?
La calibration est généralement effectuée une seule fois lors de l'installation. Cependant, si le système de batteries est modifié (ajout ou retrait de batteries), une nouvelle calibration peut être réalisée, avec modification des noms des différentes batteries.
Les commutateurs numériques peuvent-ils changer automatiquement les sources d'énergie sur un yacht ?
C'est l'une de leurs fonctions les plus importantes, garantissant une charge correcte de toutes les batteries du yacht. Cette capacité de basculer entre les sources d'énergie permet également d'éviter une décharge critique des batteries en cas de défaillance de l'une des sources.
Quels systèmes de gestion de l'énergie peuvent s'intégrer aux commutateurs numériques ?
Presque tous les fabricants de commutateurs numériques produisent également des systèmes de gestion de l'énergie. Par conséquent, ces commutateurs fonctionnent efficacement avec les systèmes de gestion et de surveillance énergétique du même fabricant.
Cependant, d'après les systèmes avancés disponibles sur notre marketplace, nous savons que les commutateurs numériques d'un fabricant sont souvent compatibles avec ceux d'autres fabricants, à condition qu'ils respectent les paramètres d'entrée en tension, courant et résistance, ainsi que les connecteurs d'entrée. Chaque cas doit être vérifié individuellement.
Les interférences électromagnétiques affectent-elles les commutateurs numériques et comment les prévenir ?
Les modèles de commutateurs numériques de batterie présentent une compatibilité électromagnétique améliorée et sont conçus pour fonctionner normalement même en présence d'interférences. Sur chaque yacht, les radios, les câbles et les interrupteurs d'alimentation constituent les principales sources de telles interférences.
Quelle est la durée de vie des commutateurs numériques de batterie et nécessitent-ils des soins particuliers ?
Tout dépend de l'utilisateur, d'une installation correcte et du respect des règles d'utilisation généralement décrites dans les instructions. Si toutes ces exigences sont respectées, les commutateurs numériques peuvent dépasser la période de garantie fixée par les fabricants, qui est généralement de 3 ans.
Les commutateurs numériques de batterie nécessitent le même entretien que tout autre équipement électrique installé sur un yacht. Ils doivent être protégés de l'eau, en particulier de l'eau de mer, car une corrosion électrochimique peut se produire. Cependant, comme tout équipement marin installé dans des zones protégées des vagues, ils possèdent un certain degré de résistance à l'eau, aux vibrations et aux roulis, étant donné que les systèmes de surveillance des batteries sont généralement complétés par des inclinomètres et des modules de surveillance des niveaux des réservoirs.
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