Électricité – Recharge avec l’Alternateur

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Photo main article

Dans tout véhicule, on trouve un alternateur. Il sert à recharger la batterie moteur pour que celle-ci reste toujours pleine. On peut aussi s’en servir pour recharger ses batteries auxiliaires. Mais là, ça se complique car il existe beaucoup de systèmes différents, et on s’y perd sans vraiment comprendre ce qui justifie leur prix parfois beaucoup plus élevés. On va essayer d’éclaircir tout ça dans cet article en présentant les enjeux et les différentes solutions possibles

Cet article s’appuie sur les notions de cycle de charge des batteries auxiliaires. Ces notions sont détaillées dans un article qui traite des batteries et on vous encourage donc à aller y faire un tour avant d’attaquer celui-ci !

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.

Détails sur l’alternateur

Photo Alternateur

Comment produit-il de l’énergie ?

Dessin Indus Alternateur

L’alternateur marche selon un principe découvert il y a longtemps par Nikola Tesla : quand un aimant tourne à l’intérieur d’une bobine de cuivre, les électrons à la surface du cuivre se déplacent avec la rotation de l’aimant, et cela produit de l’électricité. On peut donc utiliser le mouvement du véhicule (lui même rendu possible par la combustion du carburant dans le moteur) pour produire de l’électricité !

Régulateur et tension fixe

Image régulateur
Régulateur automobile

On en parle moins souvent, mais l’alternateur s’accompagne d’un régulateur, qui permet à l’ensemble de fournir une tension acceptable pour la batterie de démarrage. En sortie du régulateur et avec l’utilisation des systèmes électriques du véhicule, la tension aux bornes de la batterie moteur ne va pas dépasser 14V sur les modèles classiques (pas sur les nouveaux modèles). par exemple sur notre Peugeot Boxer c’est à peu près à 13,6V.

Pour recharger la batterie moteur à 100%, cette tension est suffisante. Comme la batterie du véhicule ne descend pratiquement jamais en dessous de 80% de sa capacité (20% de décharge) en utilisation normale, la recharge est adéquate et il n’y a pas besoin de mettre en place une recharge plus complexe.

La limite de recharge à 80%

Les batteries qu’on utilise généralement dans nos vans aménagés côté habitat ne sont pas de type démarrage mais plus généralement à décharge lente AGM ou GEL. Elles ont besoin d’une tension plus élevée (~14.5V en absorption) que celle de l’alternateur pour se recharger complètement (voir article sur les batteries). Ainsi elles vont pouvoir se charger grâce à l’alternateur jusqu’à environ 80% de leur capacité totale mais pas davantage.

Il existe des systèmes (que l’on nommera dans cet article « optimisés ») qui sont détaillés en dessous qui peuvent relever la tension fournie par l’alternateur et ainsi atteindre les 100% de leur capacité.

À retenir

À la longue, ne jamais atteindre les 100% essoufflera la batterie et sa durée de vie en pâtira.

Le non-respect du cycle de charge

En plus de la limite à 80%, la tension de charge est fixe. Cela recharge, mais ne correspond pas aux courbes de tension idéales de charge préconisées par les constructeurs pour des batteries AGM ou GEL (voir article sur les batteries, section courbe de charge).

Graphique courbes de charge
Courbe de charge d’une batterie AGM ou GEL (les valeurs peuvent changer mais l’allure des courbes reste la même).

Nous n’avons lu nulle part que le fait de ne pas respecter ce cycle et recharger la batterie occasionnellement avec une tension fixe inférieure à la tension de floating (tension en fin de charge), comme le fait un système non optimisé par l’alternateur, détériorait la batterie. Nous ne sommes donc pas certains que ce soit vraiment un problème, hormis le fait que la charge ne sera pas aussi rapide qu’elle pourrait l’être.

Par contre, ne pas respecter les cycles de charge fait que soit la batterie n’atteint jamais 100% (tension trop faible pour la phase d’absorption qui permet la recharge complète), soit la tension est trop élevée en fin de charge et provoque une surcharge de la batterie et sa détérioration.

Une charge à forte intensité

Les alternateurs donnent un courant à forte intensité (beaucoup d’ampères) pour charger les batteries. On peut penser en premier lieu que c’est une bonne chose, les batteries se rechargeront en effet plus vite. Mais le problème est que les constructeurs préconisent un courant de charge de batterie maximum pour ne pas endommager la batterie.

Pour des batteries AGM ou GEL par exemple, c’est aux alentours de 20 à 25% de la capacité de la batterie. Par exemple, si mon parc de batteries est de 200Ah, il ne faudrait théoriquement pas que je recharge ce parc avec un courant de plus de 50A.

Remarque : En discutant sur les réseaux sociaux et forums, certains trouvent même que 20% est un peu trop élevé, et préconisent eux des valeurs qui avoisinent plutôt 10 à 15%.

Les alternateurs de nos vans aménagés dépassent souvent les 100A en courant maximum ce qui dépasse largement ce seuil. Toutefois, en pratique, on mesure des courants largement inférieurs, mais quand même élevés (jusqu’à 70A par exemple).

À quel point cela détériore les batteries et est-ce important de s’en soucier, difficile d’y répondre car il faudrait réaliser de vrais tests poussés et nous n’avons rien trouvé de tel sur internet.

Norme Euro 6

La norme Euro 6 concerne les véhicules récents. Elle est devenue obligatoire pour les constructeurs en 2016. Avec elle, les alternateurs changent leur fonctionnement. Leur courant de charge diminue fortement et donc les solutions pour recharger les batteries auxiliaires avec l’alternateur ne sont plus efficaces pour les mêmes systèmes. Les systèmes non optimisés ne seront donc plus viable. Il existe cependant déjà des solutions qui contournent le problème. Un bon article en parle plus en détails que ce que nous ferons ici.

Alors solutions optimisées ou non ?

Vous l’aurez compris, on peut classer les solutions sous 2 types : optimisées ou non. Celles optimisées vous permettront de recharger vos batteries de la meilleur des façons à 100%, contrairement aux non-optimisées qui rechargeront vos batteries à 80% avec une possible détérioration de celles-ci à la longue.  Comme on ne connait pas l’ampleur de la détérioration que provoque une mauvaise recharge non optimisée, difficile de dire quelle solution est la plus rentable, les solutions optimisées étant le plus souvent plus chères.

Si vous rechargez régulièrement vos batteries sur le 220V (voyage sur de petits week-ends par exemple), ou que vous voyagez l’été avez des panneaux solaires (dont le régulateur respecte les cycles de charge) et que la recharge par l’alternateur sert donc en complément, là une solution non optimisée pour ne pas trop dépenser d’argent peut être à envisager.

Notre conseil 

Si l’alternateur est votre moyen de recharge principal, optez pour une solution optimisée pour ne pas détériorer vos batteries et pour en profiter pleinement à 100%.

Détails sur le +APC

Le +APC, c’est quoi ?

Illustration clef contact

Dans les solutions que nous allons aborder et que vous trouverez sur internet, on parle souvent d’une connexion « +APC ». Au tout début de nos recherches on ne comprenait pas ce que c’était.

Relié un fil au « +APC » du véhicule correspond à trouver un fil ou une connexion dans toute l’électronique du véhicule qui sera alimenté en électricité (donc connecté à la batterie moteur) uniquement à partir du moment où la clef est tournée (que le contact est fait). Par exemple, si le poste radio s’allume et s’éteint en fonction de comment vous tournez la clef de contact, c’est parce qu’il est connecté sur un « +APC ». Même chose pour l’allume cigare.

Ce terme est donc souvent employée dans les notices des systèmes qui ont une connexion à la batterie moteur.

Notre connexion au « +APC »

Trouver un +APC

Pas évident. Soit c’est indiqué dans la doc de votre véhicule, soit il va falloir partir à sa recherche à l’aide d’un multimètre. On a du se confronter au deuxième cas ..

En cherchant de cette façon au niveau de la boite de fusible du véhicule, on n’a rien trouvé pour se brancher. On a donc sorti le poste radio (pas très compliqué), et derrière se trouve des fils de couleurs. Sur certains postes, ils donnent même directement une entrée pour brancher un +APC (destiné à un caisson de basses). Ce n’était pas le cas pour le notre, on a donc testé plusieurs fils au multimètre pour être sûrs de ne pas se tromper. Par exemple le jaune (2 premières photos) ne convient pas car sans le contact on mesure un courant de 12V. Pour le fil rouge (voir les deux dernières photos) avec le contact enclenché : 12V affiché au multimètre et sans le contact : rien. On est bon !

Connecter le +APC

On coupe le fil et on met un sucre (domino) pour reconnecter le fil coupé. Dans une des entrées du sucre on ajoute un nouveau fil qui ira jusqu’à notre panneau électrique. Il faut entourer de tape (scotch d’électricité) pour que ce soit plus propre et éviter de mauvaises connexions. Pas besoin de mettre un gros fil, les dispositifs qui se servent d’un « +APC » contrôle si le courant passe, mais n’en font pas passer beaucoup dedans !

Relier le +APC au tableau électrique

Une fois connecté, reste à passer le fil jusqu’au panneau électrique. On l’insère donc dans le trou de l’auto-radio et on le récupère dessous à peu près au niveau des pédales. Plus précisément sous le tableau de bord central, qui se dévisse en bas avec 2 vis seulement. Puis on le fait passer dans le compartiment batterie. De là, on avait déjà installé une gaine qui passe sous l’endroit où on marche (sol plastique + mousse) de la batterie jusqu’à derrière les sièges au panneau électrique. Et voilà !

Les solutions non optimisées

Dans les solutions non optimisés pour charger à partir de l’alternateur ci-dessous, on ne parlera pas des désavantages décrits juste au dessus qui sont la limite de charge à 80%, le non respect du cycle de charge et le trop fort courant de charge.

On va ici essayer de régler les problèmes que posent une mise en parallèle toute simple des batteries moteur et de servitude (auxiliaires). Ces problèmes sont :

  • La décharge d’une batterie vers l’autre lorsque le moteur ne tourne pas. La batterie moteur n’étant plus alimenté par l’alternateur peut ainsi se décharger dans la batterie auxiliaire ce qui peut, si elle se vide trop, empêcher le démarrage du véhicule. Dans tous les cas laisser deux batteries différentes en parallèle n’est vraiment pas bon pour leur durée de vie. Il faut donc les « séparer » quand le moteur ne tourne pas (et donc ouvrir le circuit entre les deux).
  • La forte demande de courant du moteur au démarrage. Les batteries de démarrage sont conçus pour supporter ces forts courants. Les batteries classiques de servitude (AGM/Gel/Calcium) le sont beaucoup moins. Si ces batteries sont connectées à la batterie du véhicule au moment du démarrage, le courant sera pris de l’ensemble des batteries et ce ne sera donc pas bon pour les batteries auxiliaires.

Le simple coupe-circuit

Photo coupe circuit
Coupe batterie fait pour supporter de gros ampérages.

Il s’agit juste de relier la batterie moteur et les batteries auxiliaires via un fil comprenant un coupe-circuit manuel. Il fonctionne comme un interrupteur.

Utilisation

En théorie lorsque vous couper le contact, il faut ouvrir le coupe circuit pour déconnecter la batterie moteur des batteries auxiliaires, en revanche lorsque vous démarrer le moteur, il faut refermer le coupe circuit afin que les batteries auxiliaires puissent elles-aussi bénéficier de la recharge via l’alternateur.

En pratique on démarre le moteur puis on roule un peu (10min) pour être sûr que la batterie moteur est bien chargée. On ferme alors le coupe-circuit pour lancer la recharge vers les batteries auxiliaires. Avant d’éteindre le moteur, on ouvre le coupe-circuit.

Avantages et inconvénients

Les avantages ? C’est simple à mettre en place et pas chère !

Les inconvénients ? Si vous oubliez d’actionner le coupe circuit, vous n’allez pas recharger vos batteries. Et si vous oubliez de couper la liaison, vous laisserez les batteries en parallèle, moteur arrêté, occasionnant les problèmes cités plus haut.

Sécurité

Partons du principe que vous décidez d’utiliser cette solution. Si vous avez vu l’article sur la sécurité, vous devez savoir que si on raccorde la batterie moteur au circuit principal (donc ici directement aux batteries auxiliaires), il faut impérativement prévoir un fusible sur le fil positif. Reste à voir de quelle intensité le prendre. L’alternateur du véhicule comporte notamment le nombre d’ampère maximum qu’il débite. C’est d’ailleurs la première caractéristique qui vient quand on en parle.

Sur notre peugeot Boxer par exemple, c’est un alternateur 140A. Il faudrait donc un fusible d’au moins 140A pour protéger les fils entre les deux batteries de la surchauffe. Comme c’est un courant élevé, il faudra aussi prévoir des fils de gros diamètre (au moins du 10mm² pour du 140A). Pour plus de précisions sur quel valeur de fusible et quel diamètre de fil prendre, voir l’article sur les préparations et calculs en électricité. (A venir)

Si vous utilisez un coupe-circuit, prenez en un adapté à de fortes intensités (comme celui sur l’image plus haut).

Coupleur intelligent

Ils ont plusieurs nom : relais de charge, coupleur, coupleur séparateur … Leur fonction est assez simple : automatiser un peu plus la solution du coupe-circuit précédente.

Répartiteur de charge à diode

Ils étaient beaucoup utilisés autrefois mais aujourd’hui n’en prenez pas. Leur système est tel que la tension en sortie est rabaissé. Le désavantage de la charge incomplète est donc encore plus important et il existe beaucoup mieux pour le même prix. C’est pourquoi nous n’en parlerons pas plus ici.

Coupleur – Détection de tension

Photo Cyrix

Quand l’alternateur se lance, la batterie de démarrage se charge. Une fois bien chargée, elle atteint une certaine tension (>13,6V) que détecte le coupleur. Il va alors connecter la batterie moteur et les batteries auxiliaires, qui se chargeront à leur tour. Lorsque le moteur s’arrête, la tension diminue petit à petit et le découplage se fait alors automatiquement.

Exemple de système qui agit en fonction de la tension (sans le +APC) : Le Cyrix-CT de chez Victron (Lien doc) qui coûte à peu près 50€ (Lien achat). Il en existe de plusieurs ampérage (120A, 225A, …) : il faudra prendre un ampérage supérieur à celui de votre alternateur (source en anglais). Bien que ce dispositif soit d’une marque haut de gamme (Victron), on peut voir sur la doc technique qu’ils préconisent de le monter avec un « Multi/Quattro/Charger » qui se charge lui de respecter le cycle de charge de la batterie (solution optimisée donc). Le cyrix servant juste à bien isoler la batterie moteur du parc de batterie de servitude.

On peut aussi trouver la gamme SP qui vend les mêmes sortes de coupleur.

Coupleur – détection de vibrations

Pour contourner les problèmes dues aux nouvelles normes (Euro6), on trouve des dispositifs qui connectent les batteries quand ils sentent les vibrations du véhicule. On trouve par exemple le coupleur ESP.

Coupleur Séparateur

Photo coupleur séparateur
Exemple de coupleur séparateur 3 batteries

Ce sont globalement des coupleur à détection de tension, mais avec quelques fonctionnalités supplémentaires. Il en existe sous deux formats : 2 et 3 batteries. On parlera ici des versions que l’on voit le plus sur internet de la marque Innovtech.

Coupleur séparateur 2 batteries (Innovtech)

Le format 2 batteries (Lien) aura principalement l’effet d’un coupleur intelligent. En plus de ça il limitera le courant de charge. Celui d’Innovtech le limite à 70A par exemple. Il dispose aussi de sortie vers circuit 12v avec sécurité de décharge profonde. Si votre batterie tombe en dessous d’un certain seuil (11.5V sur la doc), vous ne pourrez plus utiliser les éléments du circuit pour éviter d’endommager les batteries. Un éclairage pourra être placé à ce but sur une sortie de secours présente sur le coupleur. D’après un forum, dans la pratique le seuil peut être plus haut que sur la documentation, ce qui peut causer des désagréments. (Voir forum)

Coupleur séparateur 3 batteries (Innovtech)

Le format 3 batteries (Lien) a plus d’utilité mais attention. Généralement, même si on a deux batteries auxiliaires, on les laisse tout le temps connectées en parallèle. Elles agissent donc comme une seule batterie. Ainsi, ce système ne sera utile que si vos 2 batteries auxiliaires sont différentes et pas connectées ensemble. Chacune alimente donc une partie différente du circuit. C’est là que ce système se révèle être très pratique car il charge tour à tour chaque batterie (recharge par PWM), sans besoin qu’elles soient branchées ensembles.

Une mauvaise expérience

Franchement, si vous n’avez pas 2 batteries auxiliaires indépendantes,  on vous déconseille de prendre ce dispositif. Pourquoi ? Ces coupleurs séparateurs sont connus pour tomber souvent en panne.

Nous parlons avec connaissance de cause car nous en avons acheté un. Cela ne correspondait pas vraiment à ce qui nous fallait. On a fait une erreur de base en le prenant en croyant mieux maitriser notre circuit. Nos batteries sont en parallèle et sont considérés comme une seule batterie, il était donc inutile de prendre ce dispositif. Il est tombé en panne et on s’en est rendu compte après la fin de la garantie d’un an. En prenant du recul on s’est dit qu’on a utilisé aucune des fonctions qu’il propose, et pour le prix que ça coute il aura mieux valu prendre une solution optimisée (ce que nous avons fait par la suite avec le Carbest Booster plus bas).

Si vous tenez à en savoir plus sur l’utilisation du coupleur séparateur 3 batteries InnovTech notamment, une personne a écrit un super post sur un forum qu’on vous encourage à aller voir.

Les solutions optimisées

On trouvera les potentielles propriétés ci-dessous. Attention toutes les solutions ne vérifient pas toutes les propriétés ci-dessous, mais c’est les principales qu’on retrouvera.

  • Le dispositif comprend bien la charge suivant les cycles IUoUo demandés par la batterie. (cycles d’au moins 3 phases)
  • Les valeurs de tension du cycle de charge correspondent aux valeurs préconisées par votre batterie. Généralement on trouve quand même sur ces dispositifs plusieurs réglages selon le type de batterie. Les batteries GEL ou AGM ne suivant pas strictement les mêmes demandes, c’est toujours mieux de vérifier.
  • Adaptation de la charge en fonction de la température des batteries. Les tensions du cycle de charge sont données pour une température de 20°. Pour prolonger au mieux la durée de la batterie, il faut ensuite adapter la tension en fonction de la température. Une deuxième sonde pour qu’il vérifie automatiquement la température de l’alternateur (sécurité), est donc souvent fourni avec.
  • Les solutions optimisées peuvent demander une connexion à l’alternateur du véhicule, il faudra dans ce cas faire un trou (souvent au niveau du sol de la cabine) pour faire passer les câbles.

On trouve plein de nom différents pour ces solutions : Chargeur DC/DC, Régulateur d’Alternateur, Chargeur d’Alternateur, Chargeur Booster.

On va montrer ici quelques exemples de systèmes, pour se donner une idée des prix et des différentes installations.

Régulateurs et Chargeurs d’Alternateur Sterling

Sterling est une marque qui confectionne deux catégorie de produits appelé « Régulateur d’alternateur » et « Chargeur d’Alternateur ». Ceux-ci correspondent aux solutions optimisées de ce paragraphe. Leur solution est fiable, bien étudiée mais coûteuse.

Pour l’installation des régulateurs l’alternateur, il faut démonter l’alternateur. En plus, il faut s’y connaître un peu pour pouvoir souder les fils au bon endroit. Cela justifie leur prix plus bas. Enfin on trouve difficilement des exemples d’installation sur internet.

Photo Sterling
Chargeur d’alternateur Sterling

Les chargeurs d’alternateur eux s’installent plus facilement mais demandent quand même de visser une cosse au niveau de l’alternateur (sans besoin de le démonter). Ils remplacent le régulateur existant du véhicule (qui sera alors débranché) et rechargent donc la batterie moteur. Ils tiennent en compte la température du parc de batterie auxiliaire pour la charge.

Un autre avantage de ces alternateurs est qu’ils peuvent se connecter à un module de contrôle. Ce module vous permettra de savoir via un écran ce qui se passe sur votre installation en temps réel (courant utilisé, capacité des batteries, ..). Ce module est vendu séparément.

On notera que le courant de charge peut être assez élevé, et que selon la capacité de votre parc de batterie cela peut être trop important (voir plus haut le problème du courant de charge trop élevé).

Un article sur l’installation d’un chargeur d’alternateur Sterling dans un van aménagé : Article Poimobile. Pour info (ils ne le mentionnent pas), c’est ce chargeur, qui coûte 469€ à l’heure où j’écris cet article, sans compter le panneau de commande et contrôle à 260€. Le tout revient donc à 729€. D’après leur expérience, sans panneau solaire ils ont toujours eu assez d’énergie et n’ont pratiquement jamais utilisé leur autre moyen de recharge (chargeur sur 220V).

Chargeurs DC/DC

On peut aussi les trouver sous le nom de chargeur booster. La plupart de ces chargeurs ne demandent pas de connexion à l’alternateur.

Certains modèles peuvent être avantageux car ils réalisent également la fonction de régulateur solaire MPPT. Ainsi avec un seul module vous pourrez recharger à partir du solaire ET de l’alternateur.

Le problème avec ces chargeurs est qu’ils n’ont souvent pas de système pour séparer correctement la batterie de démarrage des batteries auxiliaires. Il faudra donc pour certains rajouter un coupe-circuit manuel ou mieux, un coupleur intelligent (voir solutions non optimisées plus haut).

Exemple 1 – Chargeur CTEK

  • photo Ctek
    Prix : 273€ (Lien)
  • Courant de charge : 20A
  • Batteries auxiliaires jusqu’à 300Ah
  • Comprend le cycle de charge selon le type de batterie
  • Adapte le courant de charge à la température (via une sonde vers la batterie auxiliaire)
  • Peut prendre en entrée jusqu’à 300W de panneaux solaires
  • Pas besoin de connexion à l’alternateur (juste à la batterie de démarrage)
  • Couple et découple la batterie démarrage/auxiliaire selon la tension (quand le moteur tourne donc).

Exemple 2 – Chargeur CARBEST

  • Photo carbest
    Prix : 150€ (Lien)
  • Courant de charge : 20A
  • Batteries auxiliaires jusqu’à 250Ah
  • Comprend le cycle de charge selon le type de batterie
  • Pas besoin de connexion à l’alternateur (juste à la batterie de démarrage)
  • Besoin d’une connexion +APC
  • Couple et découple la batterie démarrage/auxiliaire selon le +APC. Attention donc au cas où on laisse le contact allumé sans démarrer le moteur, cela pourrait décharger votre batterie moteur !
  • On possède ce système et il est super pour notre utilisation ! Même avec nos 400W de panneaux solaires, en hiver ils ne rechargent pas assez pour notre utilisation. C’est là que ce système nous sauve !! Il suffit souvent de faire un peu de route et les batteries seront rechargées complètement. Au pire on fait tourner le moteur à l’arrêt. Les petites LEDs indiquent dans quel phase de charge il est et donc on peut avoir un aperçu de la capacité des batteries. On le recommande !

Sources

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