CHOIX DES BATTERIES EN CAMPING-CAR

1-Détermination de la consommation électrique journalière:
Chacun doit adapter la situation décrite à son cas personnel.
Relever la puissance en Watt de chaque consommateur sur sa plaque de baptême.
Multiplier la valeur notée par le nombre d'heures d'utilisation journalière.

Exemple en situation estivale:
TV - 30W pendant 3 heures soit (30 x 3) = 90Wh
Eclairage - 4 points lumineux de 10W unitaire pendant 2 heures soit (10 x 4 x 2) = 80Wh
Récepteur numérique - 20W pendant 3 heures soit (20 x 3) = 60Wh
Pompe à eau - 1 de 36W pendant .5 heure soit (36 x .5) = 18Wh
Réfrigérateur à compression - 40W pendant 12 heures soit (40 x 12) = 480Wh
Notebook - 80W pendant 2 heures soit (80 x 2) = 160Wh
et ainsi de suite...

NB : en situation hivernale il faut ajouter la consommation journalière d'énergie du chauffage qui dans le cas par exemple d'un Truma C4002 s'élève en moyenne à 375Wh.

Voir ces calculateurs :
http://www.varta-automotive.fr/index.php?id=482etv=1etL=7etlang=
ou
http://www.udomi.de/calculator.php?lang=en
ou
http://www.lifelinebatteries.com/rvsizing.php

 

2-Détermination de la production électrique

Additionner tous les Wh trouvés.
Dans l'exemple précédent (hors hiver) : 90 + 80 + 60 + 18 + 480 + 160 = 888Wh
A cette valeur il faut ajouter environ 10% de cette valeur pour tenir compte du rendement faradique ou coulombien de charge c'est-à-dire le supplément de charge qu'il faut fournir pour remplacer l'énergie consommée (pour chaque Ah consommé il faut réintroduire 1.1Ah pour retrouver la capacité initiale) on obtient : 888 / .9 = 987Wh
Ceci représente l'énergie que devra fournir le système de production d'énergie aux ou à la batterie.
Supposons que ce système de production d'énergie ne soit constitué que de panneaux solaires monocristallins.
Les panneaux monocristallins ont un meilleur rendement que les panneaux polycristallins par faible intensité lumineuse. A puissance égale un monocristallin produit plus d'énergie journalière qu'un polycristallin. Avec un panneau polycristallin il faut donc choisir une puissance supérieure autrement dit une surface plus grande pour obtenir la même quantité d'énergie journellement. Donc pour que le panneau polycristallin soit financièrement plus intéressant il faut qu'à même quantité d'énergie fournie journellement il soit moins cher.Les calculs suivant sont faits pour la période estivale. (En période hivernale les capacités de production étant trois fois moindres qu'en été il faudrait trois plus de surface de panneaux qu'en été!) En hiver il faut donc éliminer la solution réfrigérateur à compression et faire fonctionner la ventilation du chauffage avec parcimonie ou avoir une source extérieure 230V). Dans l'Europe du Nord un panneau à plat de 100W fournit ~300Wh.

Il faut donc installer 987 / 300 * 100 = 327W soit quatre panneaux de 80W. Dans l'Europe du Sud un panneau à plat de 100W fournit ~420Wh.
Il faut donc installer 987 / 420 * 100 = 235W soit trois panneaux de 80W.En Afrique un panneau à plat de 100W fournit ~600Wh.
Il faut donc installer 987 / 600 * 100 = 165W soit deux panneaux de 80W.Nota : un panneau de 80Wp à une masse d'environ 8kg.

Si on veut utiliser un groupe électrogène en lieu et place des panneaux un groupe de 800W (1000VA) de masse environ 13kg suffira car il pourra alimenter un chargeur IUoU de 30A adéquat pour recharger un banc de 300Ah. L'intensité de charge fournie par un chargeur IUoU doit être égale à 10% de la capacité du banc en Ampères-heure c'est-à-dire la capacité du banc en Ampères-heure divisée par 10 (pour plus d'information sur la charge d'une batterie consulter la norme EN 50342-1). Il devra donc fonctionner pendant environ:
888 (Wh) / 14 (V) / 30 (A) / .8 (rendement charge) = ~ 3h Si on choisit une combinaison panneaux solaires et GE ou pile à combustible, une pile de capacité 600Wh/jour suffira ou en prévision des jours sans soleil une pile de 1200Wh. De même un GE de 800W (1000VA) suffira. Il permettra en outre de faire du bon cafe avec une cafetière de 800W!

3-Détermination du stockage de l'énergie électrique

Choix de la batterie : il faut choisir des batteries type VRLA (valve regulated lead acid) à décharge profonde type gel ou mieux comme l'offre Mercedes AGM (absorbent glass mat) plutôt qu'à électrolyte liquide pour ne pas avoir à être préoccupé par la surveillance du niveau de l’électrolyte.
Pour en savoir plus sur les batteries AGM lire :
http://www.solairedesign.com/techbatterie.htm

ou

http://www.varta-automotive.com/fre/content/produits/agm.html

En effet ces batteries de service se trouvent généralement dans les emménagements.
Or les batteries à électrolyte liquide dégagent de l'hydrogène durant la charge et hydrogène = Hinderburg = risque d'incendie!
Pour limiter ce risque il faudrait les mettre dans des bacs étanches avec dégagement d'air extérieur ce qui n'est pas toujours possible. D'où l'intérêt des batteries AGM dont les bacs sont étanches. Les batteries VRLA ont une durée de vie bien supérieure aux batteries à électrolyte liquide et sont moins sujettes notamment pour les batteries AGM à la mort subite ce qui est appréciable pour les voyages au long cours. Les batteries AGM ont une durée de vie inférieure aux batteries gel mais peuvent utiliser les mêmes chargeurs que les batteries à électrolyte liquide ce qui n'est pas le cas des batteries gel. Certains préfèrent quand même choisir une batterie de démarrage plutôt qu'une batterie à décharge profonde pour des raisons financières pensant faire des économies. Je leur rappelle simplement qu'une batterie de démarrage est prévue pour fonctionner entre 100% et 80% pour une durée de vie de 500 cycles dans ces conditions et qu'en fait ce nombre de cycles sera réduit car elle fonctionnera en général entre 50% et 80% pour les raisons expliquées ci-après et qu'en cas de décharge profonde elle est pratiquement irrémédiablement perdue tandis qu'une batterie à décharge profonde est prévue pour fonctionner entre 100% et 50% pour une durée de vie de 1000 cycles dans ces conditions et peut subir une décharge de 80% sans dommage voir de 100% et être récupérée.
C'est la raison pour laquelle on dit qu'une batterie de 100Ah à décharge profonde a une capacité supérieure à une batterie de démarrage de même capacité théorique.
Une batterie à décharge profonde de 100Ah a une capacité théorique disponible de 50Ah tandis que la batterie de démarrage a une capacité disponible de 20Ah. Donc en cas de choix d'une batterie de démarrage au lieu d'une batterie gel ou AGM on devra choisir une batterie d'une capacité deux fois et demi supérieure (50 / 20 = 2.5). En outre la batterie à décharge profonde pourra fournir au cours de sa durée de vie deux fois plus d'Ampères-heures qu'une batterie de démarrage.
Au total pour que le coût de la batterie de démarrage soit financièrement plus intéressante qu'une batterie gel ou AGM elle devra être cinq fois moins chère.
Poursuivons le calcul. Il faut d'abord transformer les Wh en Ah.
Sachant que W = V x A, 888Wh valent 888 / 12 = 74Ah.
C'est ce que la ou les batteries de servitude devront donc être capables de restituer journellement. Pour des raisons pratiques notamment le temps nécessaire pour exécuter la phase absorption d'une charge, ainsi que la qualité du régulateur de l’alternateur, une batterie de servitude (contrairement à la batterie moteur) est rarement chargée à plus de 80% de sa capacité théorique. C'est pourquoi il faut prendre le temps de faire une charge complète (dite charge d’égalisation avec un courant égal à 5% de la capacité de la batterie en Ah) au moins une fois par mois pour limiter la sulfatation (pour les voyages au long cours un GE de 200W suffit pour réaliser ce complément de charge; sinon raccordement au secteur périodiquement obligatoire) car l'alternateur moteur ne permet pas de réaliser cette phase d'égalisation sur les batteries de servitude car sa régulation n'est pas prévue pour.
Une batterie à décharge profonde ne doit pas être vidée en dessous de 50% de sa capacité théorique car au-delà de 50% le nombre de cycles possibles charge-décharge diminue drastiquement bien qu'on puisse occasionnellement descendre jusqu'à 20% sans l'endommager.
A titre d'exemple une batterie capable de 1000 cycles décharge-charge si le DOD (depth of discharge) est limité a 50% tombera à 300 cycles si le DOD est de 80%.
De même le courant de décharge ne devra pas dépasser C / 20 (capacité de la batterie en Ampères/heure divisé par vingt). Donc on dispose de 80% moins 50%, soit 30% de sa capacité pour les besoins quotidiens. Arrondissons à 1/3. La batterie doit donc avoir une capacité « C » pour des besoins journaliers de N Ampères-heure de « 3 fois N » Ah, soit 74 x 3 = 222 Ah. Pour notre exemple il sera probablement préférable de choisir deux batteries de 110Ah ou la capacité disponible sur le marché qui se rapproche le plus de cette valeur calculée, valeur à choisir préférablement par excès. Les raisons pour choisir deux batteries sont dues d'une part à la capacité massique des batteries : ~2.9kg/Ah. Donc une batterie de 222Ah a une masse de 222 / 2.9 = ~77kg! D'autre part pour des raisons de sécurité si l'une des deux batteries s'effondre on peut espérer que la seconde reste encore disponible. Bien entendu si ces considérations ne sont pas un problème une seule batterie peut se révéler plus économique notamment du coté régulation.

En conclusion un camping-car standard sans réfrigérateur à compression a besoin d'une batterie de 120Ah @ 20h et celui équipé d'un réfrigérateur à compression de deux batteries de 120AH @ 20h.

 

4- Câblage des batteries

Si on ne veut pas avoir de problèmes avec ses batteries il ne faut jamais les faire fonctionner en parallèle . Cela veut dire que les batteries doivent être montées de telle sorte que lorsque l'une d'entre elles se décharge plus vite que les autres ces dernières ne doivent pas pouvoir contribuer à la recharge de la batterie la plus faible. Si cette condition n'est pas réalisée lorsque les batteries commencent à vieillir il y aura en permanence un échange d'énergie entre les batteries et cela accélérera leur vieillissement et explique pourquoi dans certaines installations il faut remplacer les batteries à des fréquences anormales.

Cette échange d'énergie explique pourquoi même en l'absence de consommateurs on peut retrouver ces batteries déchargées plus vite que ce que le phénomène naturel d'autodécharge aurait produit si elles n'ont pas été isolées par l'intermédiaire de coupe-batteries. Cela sera d'autant plus vrai que les batteries sont de types différents, batterie moteur du type démarrage et batteries auxiliaires du type à décharge profonde. La raison de ces transferts d'énergie résulte du fait que deux batteries même rigoureusement identiques au sens de même marque, type, age, capacité, n'ont jamais exactement les mêmes résistances internes et que celles-ci divergent de plus en plus avec le temps. Cela se traduit concrètement par le fait que le résultat de la mise en parallèle de deux batteries identiques ne double pas la capacité utilisable. Par exemple deux batteries de 100Ah en parallèle ne donneront pas une capacité résultante de 200Ah mais seulement de 160 à 170Ah même neuves. En outre si au cours de la charge les batteries sont en parallèle l'une des deux batteries sera chargée éventuellement à 100% et la seconde peut être à 70% ce qui accélérera encore le phénomène de transfert d'énergie entre les deux batteries et à son tour accélérera le vieillissement et le dépérissement des deux batteries. De plus ce sera toujours la même batterie qui sera chargée à100% ou à 70%. La batterie chargée à 70% ne sera donc jamais correctement désulfatée ce qui aussi accélèrera le phénomène de vieillissement et de transfert néfaste d'énergie entre les deux batteries.
Dans le cas de figure considérée on peut affecter l'une des deux batteries aux besoins des emménagements et l'autre au frigo, les deux batteries étant interchangeables. En fait il sera plus simple de mettre en service chaque jour alternativement chaque batterie sur l'ensemble des consommateurs par un jeu de commutateurs adéquats. Chaque batterie sera ainsi en service (simultanément sur panneaux ou chargeur et sur consommateurs) un /jour sur deux.
En outre la batterie de démarrage sera câblée de telle sorte qu'elle ne puisse jamais alimenter les emménagements.

Voir le schéma électrique de cellule camping-car dans le lien suivant :
https://docs.google.com/open?id=0B04ts6R34kF_NjA2Yzg3ZTctNTdkYS00MWNmLTlmMTMtOWI0OGY4Mzg4NWYz

5-Charge des batteries
La recharge d'une batterie à décharge profonde doit être effectuée en trois étapes:

-une première phase appelée boost ou bulk qui s'effectue à courant constant ( en principe pour une batterie à électrolyte liquide à une intensité égale au dixième de la valeur de la capacité C20 de la batterie en Ampères-heure, valeur considérée satisfaisante pour éviter de trop chauffer l'électrolyte; pour une batterie AGM ce courant de charge peut être remonté à C/5 car ce genre de batterie monte très peu en température au cours de la charge; elle peut donc être rechargée plus vite qu'une batterie à électrolyte liquide). Cette phase s'arrête lorsque la tension de la batterie atteint une tension de 14.2V

-une deuxième phase dite d'absorbtion à tension constante de 14.2V au cours de laquelle le courant de charge va régulièrement décroîte. La batterie sera considérée chargée lorsque le courant ne décroîtera plus. Le régulateur de l'alternateur ignore cette phase et saute directement à la troisième phase.

-une troisème phase dite de floating où le chargeur ramène la tension de charge à 13.8V. Au cours de cette phase le chargeur ne fait que compenser l'autodécharge.La meilleure façon de s’assurer qu’une batterie étanche VRLA est vraiment chargée à 100% (aucun accès à la mesure de la densité de chaque élément), est de suivre le courant de charge pendant la phase d'absorption (il faut donc une installation avec un ampèremètre sur chaque sortie du chargeur ou posséder une pince ampèremétrique). Le courant de charge doit diminuer continuellement et se stabiliser par la suite : cela indique que la transformation chimique de la masse active est accomplie et que la batterie est complètement chargée. On considère que si le courant se stabilise pendant une heure la batterie est chargée. (Pour faire une mesure de tension après la fin de charge il faut s'assurer que la batterie ne débite pas et attendre au moins cinq heures et souvent plus avant d'avoir une mesure valable).
Voici deux tableaux qui donnent les états de charge d'une batterie en fonction de son type :

 

Nota : pour évaluer le temps de recharge nécessaire d'une batterie déchargée, il faut compter 1 heure de charge par 0.1V d'écart par rapport à la tension correspondant à 100% de charge.

La charge des batteries est réalisée:
1- à partir des panneaux solaires par l'intermédiaire de régulateurs du type PWM (pulse width modulation) ou mieux MPPT (maximum power point tracking) de chez STECA ou autres. Un jeu de commutateurs permet d’affecter chaque panneau à une batterie ou les deux panneaux à l'une ou l’autre des batteries.
2- à partir de l'alternateur par l'intermédiaire de répartiteurs de charge sans chute de tension (MasterVolt, SurePower, Drifgate, Victron,....) ou (meilleure solution) à partir de l'alternateur via un inverter pur sinus 12V/230V alimentant un chargeur IUoU à sorties multiples (si plusieurs batteries) avec sonde de compensation de temperature et de tension (Victron Phoenix, Mastervolt Ivosmart) ou secteur avec commutateur automatique secteur/inverter. L'alimentation de l'inverter doit être faite par l'intermédiaire d'un relais commandé par le contact de commande D+ de l'alternateur. Si ce contact n'existe pas, Truma en fabrique un désigné "D+ Detector". Au démarrage du moteur l'alternateur rechargera indépendamment les unes des autres la batterie moteur et les batteries cellule. Avec ce système plus besoin de groupe électrogène additionnel de quelque nature que ce soit et de son combustible spécifique (essence, gaz ou méthanol) car on dispose éventuellement en permanence de courant continu aussi bien que de courant alternatif “illimité” du moins tant qu'il reste du DO dans la caisse à combustible! Cette solution a également l'avantage de toujours recharger complétement les batteries ce qui limite les problèmes de sulfatation. Il faut se souvenir qu'une batterie même non utilisée a une durée de vie limitée du fait du phénomène d'autodécharge et cela même si elle est montée en floating donc avec compensation en permanence de l'autodécharge.Pour terminer en ce qui concerne le montage de batteries en parallèle voir le témoignage,
de Maxip ici :
http://www.aidecampingcar.com/forumO/viewtopic.php?t=13126etstart=45
ou de Lamrod ici :
http://users.skynet.be/lamrod/Dossier/couplage%20de%20batteries.htm
ou encore de Christian Couderc ici :
http://www.voilelec.com/notes/ener_bat.php
Pour plus d'information récupérer le livre "Energie sans limites" de chez Victron :
http://www.victronenergy.fr/upload/documents/EnergieSansLimites_rev18_febr-corr%20RJV.pdf
En conclusion en respectant les principes ci-dessus on s'assure une énergie électrique sans souci. Sinon il faut accepter de se retrouver périodiquement sans courant et de faire le bonheur des fabricants et revendeurs de batteries. A chacun de voir où, quel est son intérêt.
Pour faire soi-même un diagnostic complet télécharger les fichiers de calcul bilan-el-camping-car.xls ici :
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0Ak4ts6R34kF_dEVLTW9MRW92NHUtZnVmTk4xbHg0cVE
et calcul_bilan_energie.xls ici :
http://www.seatronic.fr/conseil/calcul_bilan_energie.xls
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