Arrivé un peu au bout de ma batterie au plomb qui alimente mon sondeur, une Yuasa REC10-12 qui semble donner quelques signes de faiblesse après plus de 5 ans d’utilisation, je me suis posé la question de la remplacer par un accumulateur Li-on.
Avec, sur le papier, comme arguments en faveur d’une batterie au lithium :
Plus légère, autonomie importante (car supportant mieux les décharges profondes), recharge plus rapide.
Malheureusement, en recherchant sur le net, on se retrouve vite un peu dépassé : On trouve de tout, et à tous les prix.
Mais il faut d’abord revenir sur la technologie des batteries, afin de pouvoir mieux cerner le problème.
Une batterie n’est pas un réservoir d’électricité que l’on rempli comme un jerrican avec de l’essence à la station service du coin.
Sans trop pousser dans les détails, un accumulateur électro-chimique que l’on trouve dans nos batteries est un système qui génère de l’électricité par oxydo-réduction entre deux éléments chimiques, et dont la réaction est réversible.
La tension (en volts) produite par la réaction d’oxydo-réduction est dépendante du couple oxydant/réducteur qui produira le transfert d’électrons, et donc, par ce fait, de la technologie de la batterie.
Pour inverser la réaction, et donc « recharger » la batterie, il faut appliquer une tension aux bornes de celle-ci pendant une durée assez importante.
Parmi les systèmes d’accumulateurs les plus courants, nous allons trouver les couples plomb/acide (les fameuses batteries au plomb, avec un acide liquide ou sous forme de gel), Ni/CD nickel/cadmium, NI/MH nickel/métal hydrure, ou encore les batterie au zinc.
Les batteries au lithium, de type li-on, li-po et liFepo4, fonctionnent sur un principe un peu différent, bien que l’on puisse imaginer une certaine similitude de technologie.
Chaque couple oxydant/réducteur produit une tension qui lui est propre.
Sur la base d’une tension moyenne, on trouve :
- Plomb acide : 2,1 volts
- Ni-mh, Ni-cd : 1,2 volts
- Li-ion : 3,6 ou 3,7 volts
- Li-po : 3,7 volts
- LiFepo4 : 3,2 volts
Il faut combiner plusieurs élément en « série » pour augmenter la tension : Pour une batterie de 12 volts au plomb, on couplera 6 éléments (6 x 2,1 volts = 12,6 volts).
La capacité de la batterie, c’est à dire la taille du réservoir d’énergie, est dépendante de la capacité des éléments de base servant à constituer la batterie.
En couplant 6 éléments au plomb de 2 volts/100Ah, on obtient une batterie de 12 volts/100Ah.
Si l’on souhaite augmenter la capacité de la batterie, il faut soit des éléments de base plus importants, soit coupler deux batteries en les câblant en parallèle. Dans le cas d’un couplage en parallèle de deux batteries de 100Ah, on obtiendra un ensemble fournissant toujours 12 volts, mais avec une capacité doublée (200Ah).
De la même façon, si l’on désire obtenir 24 volts, on mettra en série deux batteries de 12 volts (ce qui revient à mettre en série 12 éléments de 2 volts cqfd).
Pour info :
La décharge d’une batterie induit une légère chute de tension : Toujours dans le cas d’une batterie au plomb, la tension maximum par élément est de 2,35 volts, et au minimum de 1,8 volts, (soit 14,1 volts maxi et 10,8 volts mini pour notre batterie de 12 volts avec 6 éléments). Une batterie au plomb en bon état et bien chargée ne devrait pas afficher moins de 13,8 volts à ses bornes.
Afin de ménager notre batterie au plomb, et ainsi ne pas diminuer sa durée de vie théorique, il ne faut jamais descendre au dessous de 11 volts (tension mesurée à vide) lors de l’utilisation d’une batterie de 12 volts. Une batterie affichant moins de 10,8 volts est bonne pour le recyclage en déchetterie.
C’est sur cette base que fonctionnent tous les systèmes d’accumulateurs électrochimiques, avec parfois quelques « arrangements » :
Un accu Ni-Mh ne fourni que 1,2 volts, alors que la pile alcaline équivalente produit 1,5 volts.
Un accu Ni-mh au format pile 9 volts ne produira que 7,2 volts, car, pour raisons d’économies, on ne couple que 6 éléments en série, ce qui explique que certains appareils prévus pour fonctionner avec une pile électrique de 9 volts ne donnent pas de bon résultats avec un accu Ni-Mh.
Mais revenons à notre batterie au lithium. Parmi les trois technologies actuellement disponibles, je me suis, pour ma part, intéressé aux batteries li-on.
Un accu Li-on, comme n’importe quel autre accu, se caractérise par ses dimensions, sa tension nominale et sa capacité, c’est à dire sa réserve d’énergie.
L’élément de base le plus courant pour les batteries Li-on est le 18650. Il s’agit d’un élément normalisé en dimensions : 18 mm de diamètre, 65 mm de longueur, 0 = corps cylindrique.
C’est souvent ce type d’accu que l’on va trouver dans les batteries d’ordinateurs portables, de vélos électriques, d’outillage électro-portatif, etc, …
Les principaux fabricants de ce type d’accu sont Panasonic/Sanyo, LG, Samsung et Sony. Il existe aussi quelques fabricants chinois, mais il est difficile de les identifier parmi toutes les marques d’accu les plus obscures les unes que les autres qui fleurissent sur le net. Sans oublier les copies et autres contrefaçons des grandes marques reconnues.
Un élément li-on fourni 3,6 ou 3,7 volts en moyenne (suivant la technologie), avec une tension pouvant varier entre 4,1/4,2 volts à pleine charge et 3 volts une fois « vidée ». Il est important de noter qu’une décharge trop profonde, amenant une tension inférieure 2,5 volts par élément, détruira irrémédiablement l’accumulateur. De même, une tension de charge supérieure à 4,1 ou 4,2 volts peut entraîner un gonflement ou une explosion de l’accumulateur.
Ces types d’accumulateurs nécessitent pour leur fonctionnement la mise en œuvre d’un circuit électronique dédié, le BMS (battery management system), qui va réguler la charge et la décharge, permettant ainsi de respecter ces impératifs en protégeant les accus. Il faudra également utiliser un chargeur spécifique à cette technologie.
D’une manière générale, il existe deux types d’accus 18650 : ceux qui vont permettre une décharge instantanée importante, mais avec une réserve d’énergie limitée, et ceux qui auront une capacité à fournir intensité instantanée plus limitée, mais avec une plus grande réserve d’énergie.
A noter que toutes les déclinaisons intermédiaires sont possibles, sans compter le prix qui peut également intervenir en fonction des caractéristiques. Le type d’accu à choisir dépend de l’utilisation finale souhaitée.
Chez les fabricants sérieux, un accu capable de fournir 30A instantané sera limité à 2000mAh de capacité, alors que l’on pourra espérer jusqu’à 3500 mAh pour un accu limité à 10A.
Méfiez vous de certains produits aux caractéristiques trop alléchantes : Leurs capacités annoncées ne tiennent pas plus la route que les promesses pré-électorales d’un homme politique une fois élu. Les fabricants sérieux ne revendiquent pas plus de 3400 mAh pour leurs 18650.
Les caractéristiques finales d’une batterie Li-on résulteront d’un assemblage d’éléments de base 18650 couplés en série et en parallèle. Le couplage en série est dénommé « S », et le couplage en parallèle « P ».
Si l’on souhaite obtenir 12 volts à partir de la technologie Li-on, il faudra coupler plusieurs éléments 18650 en série.
Dans la version « économique », on trouvera des couplages 3S, soit 3 éléments en série : La notion de 12 volts est ici un peu galvaudée, car (3,7 volts x 3) ne produira que 11,1 volts en moyenne, avec une variation entre 9 volts au plus bas et tout juste 12,3 volts au plus haut.
Mon sondeur est prévu pour fonctionner entre 10 volts et 20 volts. Un système Li-on 3S n’est pas vraiment adapté, car bien avant la fin du cycle de décharge, sa tension aura chuté en deçà de la tension d’alimentation mini de mon sondeur.
Il me faut donc un assemblage 4S au minimum (et j’ai même envisagé un 5S).
Avec un couplage 4S, ce sont donc 4 éléments qui seront mis en série, ce qui donnera une tension mini de 12 volts, et de 16,8 volts au maxi. Ces “blocs” de 4 éléments en série seront ensuite couplés en parallèle afin d’obtenir la capacité désirée.
A noter que que l’on trouve vraiment tout et n’importe quoi sur les sites de vente en ligne, et qu’il faut être très perspicace pour ne pas se faire avoir.
Un bon exemple ici : -> [youtube_sc url=”https://www.youtube.com/watch?v=VsMvlEnfDQ8″]
Armé de tous ces renseignements, je me suis mis en quête d’un fournisseur semblant sérieux (en tout cas sur le papier), tant sur les caractéristiques annoncées que sur le prix.
C’est bien sûr sur un site asiatique bien connu que j’ai finalement trouvé ce qui m’ a semblé un produit correct, et correspondant à mon cahier des charges, le tout pour un budget que j’ai jugé raisonnable.
Une batterie annoncée pour 4S, soit 4 éléments en série, ce qui donne sur le papier 15V (3,7V x 4), et affichée pour une capacité de 12 Ah. Cette batterie est livrée en coffret plastique rigide et étanche, et avec son chargeur dédié.
Ses caractéristiques semblent cohérentes, mais il est impossible de savoir combien de packs sont assemblés en parallèle pour obtenir 12Ah. Tout au plus, au vu du poids de la batterie, peut on envisager un couplage 4P, soit 4 packs 4S en parallèle, ce qui, avec des éléments de 3000mAh, pourrait théoriquement donner 12Ah.
Le sondeur Garmin Striker 7 SV est censé consommer 1,5A nominal (donnée constructeur). Force est de constater que cette valeur varie fortement suivant l’utilisation du sondeur. En effet, je me suis rendu compte, par exemple, que la fonction « side » consommait plus d’énergie que la fonction down ou traditionnelle.
Pour vérifier ceci, il me faudrait un ampèremètre pour courant continu que je ne possède pas. Mes constatations sont donc basées sur des relevés qui peuvent sembler un peu empiriques, j’en conviens.
Avec ma batterie au plomb de 10Ah, je pouvais compter sur 5 à 6 heures d’autonomie, sachant que j’ai préréglé mon sondeur pour qu’il s’éteigne lorsqu’il détecte une tension d’alimentation inférieure à 11 volts. Certains vont me faire remarquer qu’il faudrait mesurer cette tension à vide, et non en charge. Mais avec 1,5A de consommation nominale, la chute de tension induite est somme toute assez faible, et je me permets ici de ne pas en tenir compte. Dans tout les cas, cette astuce me permet de ne pas risquer de descendre en dessous des 10,8V fatidiques pour ma batterie au plomb.
Avec ma batterie li-on de 12 Ah, j’avais espéré avoir gagné un peu d’autonomie. Je comptais pouvoir disposer de 8 heures devant moi, mais je me suis rapidement rendu compte que j’arrivais tout juste à 6 heures d’utilisation avant coupure. A noter que cette coupure est directement produite par la batterie elle même lorsque sa tension chute en dessous de 12 volts.
Pour comprendre le pourquoi du comment, il va falloir procéder à quelques investigations.
En premier lieu, démontage en règle.
La réalisation semble de bonne facture
On aperçoit ici le circuit électronique de régulation (BMS)
Il y a bien 16 accus 18650. Il s’agit bien d’un assemblage 4S-4P
Voilà l’explication à mon problème : Les accus (ici, des accus génériques sans marque apparente) ont une capacité nominale de 2.55Ah. Avec 4 accus en parallèle, on obtient donc 10.2 Ah. Soit une capacité réelle inférieure de 20% par rapport celle annoncée !!!
De plus, autre petit souci :
Un fois chargée, la batterie devrait afficher une tension à vide assez proche de 16.5 volts.
Or pour ma part, j’arrive péniblement à 14 volts. Y aurait-il un ou plusieurs éléments défectueux au sein de ma batterie ?
Le chargeur livré avec la batterie est il en cause ? Difficile à savoir, car il semble bien prévu pour la recharge d’accus Li-on. Il débite bien 16.8 Volts, et il ne m’est pas possible de vérifier facilement si ce chargeur n’est pas une simple alimentation régulée.
Les chargeurs réputés affichent souvent des infos quant à leur fonctionnement, sachant qu’un bon chargeur Li-on doit pouvoir fournir au minima deux types de charge, avec une fonction de tension constante en fin de cycle de chargement, ce qui est le cas pour ce chargeur que l’on peut trouver sur le net :
Que dire de plus ?
Certains produits de provenance chinoise ne tiennent pas toujours leurs promesses, et cela semble être souvent le cas pour les batterie lithium.
Non pas que ma batterie Li-on ne fonctionne pas : Elle semble fournir ses 10Ah sans aucun problème (en tout cas pour l’instant).
Simplement, on m’a vendu une 12Ah qui n’en est pas une, et je l’ai un peu en travers.
J’ai payé cette batterie avec le chargeur une soixantaine d’euros, ce qui finalement n’est pas si cher pour une 10Ah, mais ce n’est pas une bonne affaire.
On peut trouver une Yuasa Rec10-12, qui est une excellente batterie de cyclage, à moins de 40 euros, et avec laquelle vous n’aurez pas de mauvaise surprise.
J’ai par contre gagné 2 kg. Cette différence de poids est certainement importante pour celui qui fait du vélo, mais sur un bateau de 300kg, est-ce vraiment utile ?
De plus, autre paramètre à prendre en compte : Les accus Li-on s’usent même lorsque l’on ne s’en sert pas, et leur durée de vie, pour des accus de grande marque, est limitée à 4 à 5 ans.
Je n’ose pas imaginer la durée de vie de mes accus “chinois”…
Je ne saurais que vous recommander de vous méfier de ces batteries, et même de ne pas les acheter si vous ne voulez pas aller au devant de quelques déceptions.
La solution pour se procurer une batterie lithium à un budget raisonnable semble être le DiY, mais cela demande de solides connaissances en électricité, et avec un résultat pas forcément garanti.
AB
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