Électricité – Batterie

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Image main Batterie

Les batteries permettent de stocker toute l’électricité dont nous aurons besoin pour vivre. On s’intéresse ici à la batterie que l’on va utiliser pour alimenter tout ce qui nécessite de l’électricité hors véhicule (donc on ne parlera pas de la batterie moteur). On lui donne le nom de batterie auxiliaire, ou batterie de servitude.

Cela parait simple, mais quel type de batterie faut-il prendre ? À quel voltage ? De combien d’ampères-heures ai-je besoin ? À quel prix ? Comment les fixer correctement ? On va tenter de répondre ici à toutes ces questions.

Pour en apprendre plus sur l’électricité dans un van aménagé (théorie, sécurité, moyens d’alimentation, les différents consommateurs d’électricité ou comment nous avons tout installé dans notre van), on a fait plein d’articles qui peuvent être accessibles à partir de cet article introductif.

Quel type de batterie prendre ?

Photo batterie fun
Choisissez le type de batterie qui vous convient !

On parlera ici des types courants de batterie qui sont envisageables et qu’on trouve sur le marché, réunis sous deux catégories : Plomb et Lithium. D’autres types de batterie existent, mais ils ne représentent pas un fort intérêt pour notre utilisation.

Par exemple les batteries de démarrage qu’on utilise pour le véhicule (batterie moteur) ne sont pas du tout adaptées. Elles sont censées rester tout le temps chargées, résistent très mal aux décharges de plus de 20% et sont conçues pour répondre à de forts courants (démarrage), ce n’est pas notre cas.

Il existe également des batteries ouvertes (OLA : Open Lead Acid), qui s’utilisent avec une boîte étanche (car elles peuvent libérer de l’acide liquide) et qui nécessitent de l’entretien : ajout d’eau distillée. Depuis, des batteries sans besoin d’entretien ont vu le jour et c’est uniquement de celles-ci que nous traiterons ici.

Remarque

La capacité d’une batterie est donnée la plupart du temps pour une décharge de 20h. Cette caractéristique est souvent raccourcie sous le nom de « C20 ». Vérifiez bien à l’achat !

Ainsi, pour une batterie de 100Ah à « C20 », on pourra utiliser en continu 5A de courant sur 20h au maximum (car 5A x 20h => 100Ah). Par contre, si on la décharge plus vite, on disposera d’une capacité moins grande, un peu comme si vous vouliez utiliser une pression plus grande au robinet mais que ça provoque des fuites.

En doublant la décharge (décharge sur 10h), il restera environ 80% de la capacité totale, donc 80Ah dans notre exemple, et sur 5h il restera environ 50% (50Ah). Pour de gros courants, cela videra donc très vite les batteries. Ces pourcentages peuvent varier d’une batterie à l’autre.

Ce n’est pas le cas pour les batteries Lithium qui restituent l’intégralité du courant peut importe la rapidité de la décharge.

Batterie Plomb GEL / AGM

  • Les décharges en dessous de 50% impactent le nombre de cycles possibles (et donc réduisent la durée de vie).
  • Rechargement par l’alternateur jusqu’à 80% de la capacité (sans booster).
  • Intensité de charge maximum : Entre 0.1C et 0.2C (pour un parc de batterie de 100Ah => Entre 10 et 20A ! Charger plus endommagera les batteries).
    Edit : voir remarque supplémentaire en dessous.
  • Décharge profonde acceptable à 100% pour GEL, 80% pour AGM (occasionnellement et pas longtemps dans cet état).
  • Haute durée de vie, souvent un peu plus pour GEL que pour AGM.
  • Prix plus élevé pour GEL que pour AGM.
  • Résiste à des températures de -15°C à 50°C (GEL) et de 0°C à 40°C (AGM).
  • GEL : D’après la documentation Victron (source), il peut y avoir 2 technologies différentes : Deep Cycle et Long Life, avec la Long Life qui tient mieux et plus longtemps.
  • AGM : Il existe apparemment certaines gammes (DISCOVER) qui peuvent aller jusqu’à des décharges profondes de 100%. (Source)
  • AGM :  Accepte mieux de grosses intensités de décharge (démarrage par exemple), jusqu’à 4C (ça reste pas bon pour elle, mais c’est moins grave que pour une GEL).

Remarque supplémentaires :

Pour l’intensité de charge maximum, on trouve différentes valeurs à travers les différents témoignages et documents techniques. On vous conseille donc si possible de rester à 0.1C et au grand max 0.2C, et bien sûr de respecter la doc de votre batterie concernant ce point si elle la traite.

Batterie Plomb Calcium / Antimony

On les trouve dans le commerce aussi sous le nom de « décharge lente » ou « Deep Cycle » sans précision GEL/AGM. Les batteries Calcium sont en vérité un peu différentes de la technologie « Antimony » et sont apparues après celles-ci, notamment pour donner moins d’auto-décharge et une meilleur résistance à la corrosion.

  • Peu de programmes de charge intelligents prennent en compte les batteries Calcium. C’est le cas des régulateurs solaires ou d’alternateur par exemple. Difficile donc d’optimiser leur durée de vie.
  • Certaines batteries dans le commerce sont vendues sans fiche technique, il est donc difficile de savoir ce qu’elles représentent.
  • En cas de surcharge, l’hydrogène s’échappe comme dans une batterie liquide.

Batterie Lithium LiFeFO4

  • Aucun risque niveau sécurité (même si les autres, dans de bonnes conditions ne devraient pas poser de problèmes).
  • Intensité de charge jusqu’à C/2 : Recharge rapide potentielle (peut supporter une vitesse maximale de charge 2 fois plus élevée que les batteries plomb) donc bien adapté à du rechargement solaire !
  • Nombre de cycles de charge/décharge très élevé (donc durée de vie très élevée mais pas assez de retours pour le moment pour savoir à quel point, les batteries GEL durant pour l’instant déjà longtemps).
  • Décharges profondes à 80% sans impact sur le nombre de cycles (gros progrès !).
  • Décharge profonde à 100% acceptable occasionnellement.
  • Pèse deux fois moins lourd et prend deux fois moins de place que les batteries Plomb.
  • Température de -30°C à 60°C
  • Prix d’achat très très (très) élevé.
  • Supporte très mal les surcharges, nécessite donc une centrale intelligente de charge (qui prend en entrée le rechargement par alternateur/panneau solaire/chargeur 220V)

Conclusions personnelles

Les batteries Lithium sont bien trop chères pour le moment, et même si elles ont l’air d’être rentables sur le (très) long terme (peuvent-elles vraiment tenir 10, 15, 20 ans ?), elles n’ont pas encore assez de retours concernant l’investissement qu’elles demandent. Cependant, leur prix a tendance à baisser, et elles deviendront peut-être plus accessibles dans quelques années. Sans parler du prix, elles sont incontestablement les meilleures.

Les batteries GEL sont un bon choix, avec peu de risque d’endommagement (surtout si par mégarde ou problème temporaire la capacité tombe en dessous des 20%), et une durée de vie qui sera en moyenne un peu plus haute que les AGM. Nous avons choisi ce type de batterie et en sommes contents jusqu’à maintenant !

Les batteries AGM sont aussi très intéressantes et les plus réputées . En moyenne, elles ont le meilleur rapport qualité/prix.

Enfin, les batteries Calcium/Antimony semblent être une moins bonne alternative : moins robustes et il est plus compliqué de trouver des appareils qui ont des recharges adaptées. Le fait que de grands constructeurs de batteries pour van/camping-car ne proposent pas (plus?) ce type de batterie décourage également leur achat. Attention, certains en sont quand même très contents sur les forums, ce n’est qu’un avis personnel par rapport aux recherches effectuées.

Quel voltage ?

Illustration batterie 12vOn trouve des batteries en 12V et 24V. Pour nous, le 12V nous a paru plus simple car la plupart des appareils marchent plutôt en 12V. Mais il est quand même possible d’en trouver en 24V ! Certains ont aussi des convertisseurs dans leur circuit qui leur permettent de passer de 12V à 24V, ou l’inverse (dans le cas par exemple où l’on a une super offre sur un élément en 24V et qu’on a tout prévu en 12V). Cependant, qui dit convertisseur dit perte (bien que faible) d’énergie pour faire cette conversion. On pense donc que, à choisir, il est quand même plus simple de tout faire en 12V !

Batterie d’occasion ?

Ce n’est pas recommandé. Il est impossible de savoir quel traitement elle a reçu, comment elle a été chargée, déchargée, si elle a subit des décharges profondes, si la charge a respecté les impératifs de cyclage, etc. Si elle n’a jamais  été utilisée et qu’elle est vieille, sa capacité a lentement diminué sans être rechargée, ce qui diminue sa durée de vie. En plus de ça, il sera impossible (ou du moins fortement déconseillé) de connecter deux batteries d’occasion (voir paragraphe suivant).

Connecter plusieurs batteries

C’est pratique, surtout quand on voit le poids d’une batterie (plus facile de porter deux batteries de 40kg qu’une de 80kg). On peut ainsi doubler sa capacité en mettant une batterie identique de même capacité.

Par contre, il faut absolument qu’elles soient identiques ! Il faudra donc les acheter neuves, de même marque, mêmes caractéristiques, même capacité, et dès la première utilisation, les connecter ensemble. Sinon, il va y avoir une légère différence de tension entre les deux et l’une va se vider dans l’autre, bref ça va les endommager prématurément.

Par contre, vous pouvez très bien séparer votre circuit en deux parties (exemple : frigo + lumières + pompe séparés du circuit qui va au convertisseur pour les prises 220V) et utiliser deux batteries différentes qui vont chacune alimenter une partie du circuit. Pour les recharger il faudra soit que chacune ait sa source d’alimentation, soit un système intelligent dit PWM qui va charger alternativement chaque batterie. Par exemple, pour l’alternateur, cela est possible avec un coupleur séparateur 3 batteries (voir article sur les sources d’alimentation).

Photo schéma branchement
Un schéma qui illustre bien le bon branchement à faire (plaisance-pratique.com)

Avec 2 batteries 12V connectées ensemble, il faudra les mettre en parallèle pour rester en 12V. En les mettant en série, on obtiendra l’équivalent d’une batterie 24V. Un truc à savoir également, si on met ses batteries en parallèle, il y a un branchement particulier à faire pour être sûr qu’elles s’usent de façon égale et ainsi optimiser leur durée de vie (lien explication).

Pour optimiser la durée de vie de ces batteries en évitant une potentielle différence de tension entre elles, il faudra choisir des câbles avec un gros diamètre et les plus courts possibles.

Pour plus d’explications sur les circuits en série / parallèle, voir l’article sur les bases de l’électricité.

Quelle capacité choisir ?

Une fois que le voltage est déterminé, il faut savoir de combien d’ampères-heures vous aurez besoin. Cette quantité va représenter la capacité de la batterie. Plus elle sera élevée, plus vous aurez d’électricité disponible et donc vous pourrez rester plus longtemps sans recharger les batteries.

Mais comment déterminer ça ? Pas facile, cela dépend de tout le reste de votre installation, de votre consommation d’électricité et des moyens d’apport en énergie que vous comptez mettre. Nous, on s’est posé la question suivante : quelle sera notre autonomie en électricité dans un cas « extrême » ? C’est-à-dire sans soleil (donc sans apport du panneau solaire), sans bouger (donc sans apport de l’alternateur) et sans accès à une prise 220V pour le chargeur de batterie. L’idée étant que nous puissions nous poser à un endroit perdu pendant deux jours sans manquer d’électricité et de savoir combien de temps nous pourrions tenir non-stop dans le van avec une consommation assez soutenue (par temps de pluie par exemple).

L’exécutable gratuit JouleMeter permet d’avoir une idée de la consommation de son PC

Grâce a l’application gratuite JouleMeter, on peut estimer grossièrement la consommation de nos PC : cela donne donc 50W pour les deux. On divise par 12, cela donne une consommation de 4A pour les PC uniquement. On ajoute à ça frigo, lumières, pompe, téléphones, disons qu’on est à 5A. Sur 14h dans la journée, on arrive donc à 70Ah. Sur deux jours, on est à 140Ah, en prenant à peu près 200Ah au bout de trois jours on serait sur une décharge bien profonde (acceptable exceptionnellement pour des batteries GEL). On se dit que d’un côté on a peut-être un peu sous-estimé les besoins énergétiques, mais d’un autre côté, on a considéré que les panneaux solaires et l’alternateur ne rechargeaient pas du tout, ce qui ne devrait pas arriver. Avec nos 240Ah (on a vu un offre qui nous semblait bien pour des batteries de 120Ah), on se sent donc tranquilles !

Pour estimer un peu vos besoins en électricité, voilà un estimateur plutôt bien fait : Estimateur électricité Forum-Camping-Car.

Image screen site
Sur forum-camping-car.fr, ils donnent un estimateur plutôt pratique !

Où et comment les placer ?

Si on relie ses batteries à l’alternateur du véhicule (pour qu’elles se rechargent en roulant), il faudra les placer à l’avant du véhicule pour que la distance batterie moteur vers batteries auxiliaires soit minimisée. C’est ce qui est recommandé sur tous les systèmes de charge intelligents. Si on relie ses batteries au solaire, il faut que le régulateur solaire ne soit pas loin aussi des batteries ! Pour plus d’informations, voir l’article sur les différentes sources d’alimentation électrique.

Il est essentiel de bien fixer les batteries : autant sur les côtés mais aussi sur le dessus en cas de freinage fort ou d’accident ! (Risque d’explosion, vapeurs toxiques, etc.). Il faut également les placer dans un endroit relativement bien aéré. En effet, elles tiennent moins longtemps à température élevée : leur durée de vie baisse.

Certains font des structures métalliques comme support (exemple article poimobile sur la fixation de leur batteries) : c’est solide et ça permet en effet de laisser passer l’air. Nous avons jugé que ce n’était peut-être pas nécessaire, et nous les avons sanglées (les sangles sont entre 2 arceaux métalliques vissés sur le plancher). Bien qu’elles soient entre la cloison qui sépare la cabine de l’arrière et les sièges, on a rajouté des petites équerres pour éviter tout mouvement vers l’avant ou l’arrière.

Remarque

Attention si vous les fixez comme nous proche de la cabine, que cela n’empêche pas d’enlever la banquette avant ! On a dû tout désinstaller (bien après) et reculer les batteries de quelques centimètres en voyant ce problème (la banquette s’enlève en glissant légèrement vers l’arrière).

Photo fixation batterie sangles
Nous avons sanglé les batteries au plancher, en ajoutant de petites équerres sur les côtés pour éviter un éventuel glissement.

Finalement, nous avons créé un caisson autour des batteries en contreplaqué : ça évite qu’un rayon de soleil puisse taper dessus, ou pire, qu’un élément métallique vienne toucher les deux bornes d’une même batterie. On a laissé quelques trous pour que l’air puisse passer.
Dans l’idéal, il est préférable de réaliser le caisson dans une matière non inflammable.

Bac à batterie pour batterie Plomb ouverte

Il existe des caissons étanches tout en plastique appelés bacs à batterie souvent fournis avec des sangles qui sont principalement recommandés pour les batteries plomb ouvertes.

Courbe de Charge

Enfin, bien charger ce genre de batterie requiert une recharge spéciale en trois temps. Nous parlons ici uniquement des batteries AGM et GEL (voir fiche constructeur pour d’autre type de batterie).

Ce paragraphe est nécessaire pour bien comprendre les tenants et les aboutissants des différentes sources d’alimentation, notamment l’alternateur (voir article).

  • Bulk/Boost : En dessous de 80/85% de la capacité, on augmente petit à petit la tension de la charge. L’intensité se fait quant à elle à régime constant.
  • Absorption : Arrivé à 80/85% et pour les 15/20% restants, la tension reste constante et c’est l’intensité qui diminue petit à petit.
  • Float : La batterie est chargée au maximum. Pour compenser l’auto-décharge, on continue d’envoyer une très faible recharge à tension plus basse que l’absorption (13.6V) et à intensité très très faible.
Graphique courbes de charge
Courbe de charge d’une batterie AGM ou GEL (les valeurs peuvent changer mais les allures de courbe restent les mêmes).

Le courant de charge maximum est habituellement donné entre 0.1 et 0.2 de la capacité de la batterie (donc 10-20A pour 100Ah de capacité), pour des batteries GEL ou AGM. Recharger plus la batterie sera quand même possible, mais l’endommagera plus vite qu’en la chargeant à ce courant de charge maximum. Pour les plomb calcium, c’est les mêmes valeurs et pour les lithium 0.5 (on peut donc les recharger plus vite  !).

Les valeurs de tension pour les différents cycles peuvent varier en fonction de la batterie. Le mieux est de regarder la fiche technique constructeur et de reporter les valeurs sur les régulateurs qui la plupart du temps laissent à l’utilisateur la possibilité de modifier les valeurs mises par défaut.

Tableau valeurs tension Victron
Les valeurs en tension pour les différentes technologies Victron (haut de gamme des batteries)

Les valeurs de tension de charge sont données pour des températures de 20°C. Les régulateurs (solaire, alternateur) sont généralement vendus avec une sonde de température qu’il convient de placer sur la borne négative de la batterie la plus exposée au soleil (source, page 37 du pdf).

Égalisation

Ces constatations proviennent de ce pdf Victron sur l’optimisation du temps de vie des batteries, pages 40 à 44.

À l’intérieur d’une batterie

Une batterie seule est à l’intérieur composée de plusieurs cellules identiques mises en parallèle. Cependant, au cours du temps, ces cellules ne sont plus exactement identiques en tension. C’est pourquoi certains régulateurs hauts de gamme (Victron) ont un mode qui occasionnellement (mensuellement par exemple) effectue une égalisation : ils mettent la batterie sous une tension un peu plus haute que la normale, ce qui remet toutes les cellules à la même tension. Cela améliore un peu plus la durée de vie des batteries. Vous pouvez demander à votre fournisseur de batterie si cela est nécessaire pour la batterie qu’il vous vend.

Sur d’autres sites, on peut voir que pour les batteries GEL et AGM cette égalisation n’est pas nécessaire (source).

Batteries mises en série

Deux batteries mises en série peuvent évoluer différemment. Un dispositif d’équilibreur de batterie (Battery Balancer) peut venir régler cette différence pour s’assurer que les batteries restent exactement à la même tension.

Remarque personnelle

En restant en 12V, il n’est généralement pas nécessaire de mettre ses batteries en série. Reste l’égalisation interne, qui ne concerne que les batteries plomb liquide (non AGM et non GEL). Cela renforce notre idée qu’il vaut mieux ne pas prendre ce genre de batterie pour ne pas avoir à se préoccuper de prendre un dispositif d’égalisation.

Mesurer la capacité

On pensait au départ que la capacité restante dans la batterie était proportionnelle à la tension aux bornes de la batterie. Cela voulait dire qu’en mettant un voltmètre avec un petit afficheur cela suffisait pour connaître l’état des batteries. Finalement, c’est un peu plus compliqué…

Ce sera quand même vrai si vos batteries sont au repos depuis un certain temps (8h quand même), et à 20°C. On trouve alors dans un document Victron ce tableau :

CapacitéTension
100>12.65
7512.45
5012.24
2512.06
0< 11.89

Ce tableau est à prendre avec des pincettes. Je n’ai trouvé qu’un seul document qui en parle, j’aurais aimé trouver davantage de sources concernant ces données… Si quelqu’un en trouve, merci de les laisser en commentaire !

Sinon, comme la consommation d’électricité entraîne une baisse de tension (plus ou moins importante selon le courant), il faut aussi voir le nombre d’ampères consommés à un instant donné. Pour cela, on utilise un shunt, qui va mesurer la quantité d’ampères qui sort et rentre dans la batterie.

En plus de ça, comme cette capacité dépend de la température, il faut une sonde placée sur la batterie (généralement avec une cosse sur une des bornes).

Tout cela explique pourquoi les contrôleurs de batterie sont chers et pourquoi ils sont mieux adaptés que de simples voltmètres. On trouve par exemple chez Victron le BMV qui s’installe au niveau du négatif  de la batterie. Certains régulateurs (solaire/alternateur/220V) ont aussi des fonctionnalités avancées de ce type, car ils doivent connaître avec précision la capacité de la batterie pour respecter au mieux les cycles de charge. C’est pourquoi on trouve généralement sur les régulateurs une sortie vers les éléments du circuit, afin qu’il puisse calculer le débit (courant) sortant.

Prix

On a choisi deux sites qu’on a trouvés en cherchant sur internet (mon-camping-car.fr et newenergyeco.com). Ils proposent des prix peu élevés, pour vous donner une idée des prix de ce genre de batterie en entrée de gamme pour 100Ah.

Attention, cherchez bien sur internet voir si vous trouvez des offres intéressantes. Ces prix représentent la tranche assez basse de prix qu’on peut trouver, mais ne seront pas forcément les meilleurs. Autrement, nous vous déconseillons de prendre des batteries d’occasion, surtout si vous les branchez ensemble.

Sources

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