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Vieux chargeurs et Batteries automobiles.

samedi 6 mai 2006

A la campagne, dans les remises et les étables, aussi dans les brocante on trouve des vieux chargeurs de batterie. Ils étaient utilisés du temps des dynamos ou pour recharger les batteries des tracteurs et des clôtures électriques. C'était avant l'ère de l'électronique dans les années allant de 1945 à 1970.

Ces chargeurs sont inadaptés aux véhicules modernes car ils risqueraient de détruire leur électronique. En effet dans un véhicule moderne l'électronique ne supporte pas de tension supérieure à 16-18 volts. En outre il faut surveiller la charge car ils ne disposent d'aucun contrôle concernant l'état de la charge.

Nous aimons bricoler, alors nous allons moderniser ces antiquités (simplement pour le plaisir et surtout pas pour la rentabilité !).

Préambule :

Cet article n'intéresse pas :

Donc cet article intéresse :

Historique

Autrefois les batteries posaient des problèmes importants. Elle coûtaient cher, elle ne duraient pas longtemps, elles imposaient un entretien fréquent.

Avec l'arrivée des alternateurs d'automobile et l'amélioration de la technique des accumulateurs au plomb, la plupart des problèmes ont disparu. Les batteries durent très normalement 5 ans à 7 ans si le véhicule roule régulièrement.

Problème : décharge complète = mort de la batterie.

Pour un véhicule automobile, la décharge complète de la batterie intervient généralement par une faible consommation pendant une durée prolongée (e.g., plafonniers oubliés) ou par une consommation importante (e.g., feux de croisement, ventilation), moteur à l'arrêt. La tension est alors très faible aux bornes de la batterie, inférieure à 10,5 volts pour une batterie dont la tension nominale est de 12 V.

Les batteries en état de décharge complète doivent être rechargées dans un délai maximum de 48 heures : au-delà, les dommages sont irréversibles.

Une batterie au plomb ne doit jamais être stockée déchargée.

La tension fournie par un accumulateur au plomb est de 2 Volts par élément (une batterie de 12V est donc constituée de 6 éléments). La tension utilisée pour sa recharge ne doit pas dépasser 2,3 Volts par élément (pour une température ambiante de 20°C). La tension minimale d'un accumulateur au plomb déchargé ne doit pas descendre au dessous de 1,75 Volt par élément sous peine de dommages irréversibles.

Sachant que les batteries se déchargent d’elles-mêmes en permanence et que des accessoires, comme les montres, les ordinateurs de bords ajoutent à cette décharge, même si le contactr est coupé.

Sachant qu'une batterie conventionnelle au plomb se décharge naturelement de 1/100 (soit 0,01) volt par jour.

Sachant qu'une batterie (de véhicule inutilisé) doit être entretenue régulièrement, généralement une fois par mois, pour garder une puissance optimale.

La tension de "floating" = tension d'entretien d'une batterie.

Tension à laquelle on peut maintenir en permanence un accu pour être sur qu'il soit chargé au moment où en a besoin : 13,5 volts

 2 types de chargeurs :

Le chargeur d'entretien est un chargeur qui maintient une batterie en charge en lui distribuant une petite intensité.

Ce type de chargeur s'achète "tout construit" il est électronique et piloté par microprocesseur, il coûte dans les 30-45 euros. Il est branché en permanence ou tous les 15 jours. Il délivre des salves de courant de l'ordre de 0,5 à 1 ampère.

Il n'est pas rentable de vouloir construire ce type d'appareil.

Sans publicité aucune voici celui que je possède :

Si cela suffit à vos besoins,

inutile de lire plus loin, voici le lien pour retourner au sommaire :

 Pour ceux qui continuent... En voiture...

Un vieux chargeur (obsolète) récupéré

modernisé

pour charger des batteries déchargées :

C'est le sujet de cet article.

Dans un chargeur ancien il y a un transformateur 220-18 volts, un pont redresseur, une résistance limitatrice, et c'est tout.

Le premier impératif est de délivrer une tension qui ne doit pas dépasser 16 volts sur les bornes de la batterie.

En effet si la batterie se trouvait désolidarisée du circuit de l'automobile le chargeur avec ses 16 volts ne pourrait détruire l'électronique de bord.

Il faut donc une régulation de la tension.

Régulation de la tension :

Parmi tous les systèmes de régulation j'ai opté pour l'utilisation d'un circuit LM317 (à tension réglable) qui pilote 2 transistors 2N3055 dotés de radiateurs conséquents. Mon chargeur délivre 6 ampères.

Rien n'empêche d'utiliser un régulateur fixe, genre 7812, dont on remonte la tension en insérant une zéner dans la patte de masse.

Pour arriver à 18 volts ( en fait 17,7) il faut ajouter une diode 1N4148 dans le circuit).

 Toute diode simple au silicium dans son sens passant accuse une ddp de 0,7 volt.

Radiateurs conséquents.

  Le pilote avec LM317.

Pour être certain que "tout baigne" je règle provisoirement sur 13 volts et je place en sortie une ampoule halogène de phare qui consomme 60 Watts (5 ampères).

Je vérifie que mes transistors chauffent normalement, ils sont trop chauds, alors je double les radiateurs (radiateurs noirs sur la photo).

Je cale ma sortie à 18 volts, car je vais perdre 2 volts dans le circuit de controle de la charge.

Le controle de la charge par comparateur :

Je vais utiliser un amplificateur opérationnel (ampli-op).

Le 741 est le plus courant :

Son rôle est de couper la charge lorsque la batterie atteint 13,5 volts-13,8volts.

Ensuite il restera une toute petite intensité de maintien.

Il s'agit d'un comprateur, non inverseur. Voir la photo

La diode zéner maintient 6,8 volts à la borne inverseuse N° 2. C'est le voltage de référence, abbréviation Vref.

Sur la borne N° 3 un pont diviseur permet de choisir la tension de basculement du comparateur.

Si la tension Vin > Vref le comparateur passe au niveau haut donc environ 11 volts.

Exemple pour comprendre :

 Supposons le potentiomètre Vin réglé à mi-course. La tension à ses bornes sera la moitié de la tension de la batterie. Donc 6 volts quand la batterie est non chargée. Le comparateur est au niveau bas puisque Vin < Vref.

Quand la tension de la batterie atteint 14 volts (chargée) la tension de Vin atteint 7 volts. Comme 7 volts sont > à 6,8 volts (Vref) le comparateur passe au niveau haut.

Voici le principe photocopié depuis mon livre Engineer's mini-notebook (radio Shack) 1985.

Il suffit que niveau haut coupe la charge pour obtenir un chargeur automatique.

Nous allons ajouter une commande de coupure de charge pilotée par le niveau haut du comparateur.

La commande de coupure de charge.

Quand le comparateur est au niveau bas la résistance de 330 ohms polarise le 2N1711 qui polarise à son tour le 2N3055 (darlington) et le courant passe.

Quand le comparateur est au niveau haut le mosfet BS170 devient passant, il met à la masse la base de 2N1711. Donc le 2N1711 ne conduit plus. Le 2N3055 n'est plus polarisé non plus et le courant ne passe plus dans le 2N3055.

Donc la charge est stoppée (arrêtée) c'est ce qu'on voulait.

Le 2N1711 et le VN10KM (BS170) pilotant le 2N3005 de coupure de charge.

Note :

 Le niveau bas n'est pas zéro volt, il est de 0,5 à 2 volts. Si cette tension est trop forte (et donc active encore le transistor 2N1711) vous insérez dans la ligne de sortie une diode zéner de quelque 3 volts. Ainsi un niveau bas à 2 volts redevient 0 volt. (voir option sur le schéma). 

Variantes :

Elles sont inombrables :

Si vous inversez le comparateur en "non inverseur" (il suffit de permuter les bornes d'entrée + et - du 741, bornes 2 et 3) vous obtenez l'extinction de la led au lieu de son allumage. En ce cas vous pouvez piloter directement un MosFet de puissance qui coupe le courant de charge. C'est plus simple mais je n'avais pas de MosFet de puissance.

Note :

Quelquefois je me perds entre l'inverseur et le non inverseur. J'ai mis 2 bouts de fil souple en strap devant 2 et  devant 3 (rouge et blanc).

Ainsi si j'ai le contraire du résultat voulu, je déssoude mes fils et je les croise et j'ai mon résultat. (photo ci-dessous).

Donc ne m'écrivez pas à ce sujet, on a tous le droit de "s'emmêler les pinceaux". Il suffit d'inverser et tout rentre dans l'ordre.

Comparateur.

La prise de terre est soudée au chassis du chargeur.

Pour souder sur une tole de ferraille on la gratte à blanc vif. On met un peu (très peu) de pâte décapante. On chauffe avec un mini chalumeau butane, genre gros stylo. Donc pas avec une lampe à souder. Quand c'est chaud l'étain fond. Ensuite on soude le fil de cuivre avec le fer à souder normal sur la goutte d'étain soudée à la ferraille. Et on ne fait pas comme moi on redonne un coup de peinture pour que cela soit net et ne rouille plus jamais.

Essai et réglage de la coupure de charge.

6 ampères sous 12 volts.

Le chargeur terminé.

NB : Quand le comparateur a agi, il reste une charge résiduelle de 0,5 ampères (sans danger).

Inconvénients de ce chargeur :

Il faudrait une régulation en courant. J'utilise les résistances internes mais électroniquement il y a mieux !).

Il faudrait une sécurité en cas de faux branchement (une diode de puissance en sortie suffit).

Il faudrait une sécurité en cas de surtension. (Une zener 16 volts qui amorce un thyristor de puissance, lequel met l'alimentation en court circuit et fait fondre le fusible, sans mettre la batterie en court circuit donc avant une diode de protection !).

On pourrait imaginer que le courant secteur soit coupé une fois la charge terminée (triac + opto-triac genre MOC3041 sur le primaire, quand une led s'éteint le secteur est coupé). J'ai vu des schémas de ce genre dans des livres.

Liens :

Des liens trouvés sur GOOGLE le 06 Mai 2006 :

Solartech

Batterie-plomb - Wikibooks

FIN.