Bases de la charge des batteries plomb-acide et chargeurs

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Catalogue de chargeurs de batteries plomb-acide et plomb-acide scellé 6V, 12V, 18V, 24V, 36V, 48V	GenuineB&B Sealed Lead Acid Batteries	Foire aux questions sur les batteries de voiture

Charge de batterie SLA

Table des matières

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• Bases
  • Rendement coulométrique
  • Tension minimale
  • Charge cyclique par rapport à la charge de veille
  • Compensation de température
• Charge de nuit
  • Transformateurs non régulés-.non régulés
  • Charge conique
  • Charge à tension constante
  • Charge à courant constant
• Charge rapide
  • Options de charge rapide
  • Chargeurs à trois étapes

Bases

Les batteries au plomb ont parcouru un long chemin. Elles ont un nombre incroyable d’heures de travail dans la recherche, la science et la technologie de fabrication. La haute tension, la robustesse, l’infrastructure et le faible coût feront en sorte qu’elles resteront en place pendant longtemps.

Poids Nous avons visité au moins 10 usines en Chine. Une chose intéressante que j’ai apprise est que vous pouvez juger une batterie au plomb étanche par son poids. Ils ont dit : « Si vous voulez une batterie moins chère, pas de problème, nous utiliserons simplement des plaques plus fines et moins de plomb. » Bien sûr, les plaques plus fines se briseront plus vite et auront une durée de vie plus courte. C’est le compromis à faire. Toutes les usines de batteries en Chine ont la même marge bénéficiaire de base, donc si la batterie est nettement moins chère, vous savez maintenant pourquoi. Vous pouvez juger de la qualité d’une batterie au plomb étanche par son poids.

Efficacité coulométrique. C’est l’efficacité de la charge de la batterie basée uniquement sur le nombre d’électrons que vous poussez à l’intérieur. Si vous comparez les watts entrants aux watts sortants, vous devez tenir compte du fait que la tension de charge de la batterie est supérieure à la tension de décharge de la batterie. L’efficacité de charge coulométrique des batteries plomb-acide noyées est généralement de 70 %, ce qui signifie que vous devez injecter 142 ampères-heures dans la batterie pour chaque 100 ampères-heures que vous en retirez. Cela varie quelque peu en fonction de la température, de la vitesse de charge et du type de batterie.

Les batteries au plomb étanches ont un rendement de charge plus élevé, selon la tension de charge en vrac, il peut être supérieur à 95 %.

Tension minimale
Tout ce qui est supérieur à 2,15 volts par cellule chargera une batterie au plomb, c’est la tension de la chimie de base. Cela signifie également que rien en dessous de 2,15 volts par cellule ne fera de charge (12,9V pour une batterie de 12V) Cependant, la plupart du temps, une tension plus élevée que cela est utilisée car elle force la réaction de charge à un taux plus élevé. La charge à la tension minimale prendra beaucoup de temps. Lorsque vous augmentez la tension pour obtenir une charge plus rapide, la tension à éviter est la tension de dégazage, qui limite la hauteur de la tension avant que des réactions chimiques indésirables ne se produisent. La tension de charge typique se situe entre 2,15 volts par élément (12,9 volts pour une batterie 12V 6 éléments) et 2,35 volts par élément (14,1 volts pour une batterie 12V 6 éléments). Ces tensions sont appropriées pour être appliquées à une batterie entièrement chargée sans qu’elle ne soit surchargée ou endommagée. Si la batterie n’est pas complètement chargée, vous pouvez utiliser des tensions beaucoup plus élevées sans dommage, car la réaction de charge a la priorité sur toute réaction chimique de surcharge jusqu’à ce que la batterie soit complètement chargée. C’est pourquoi un chargeur de batterie peut fonctionner à 14,4 à 15 volts pendant la phase de charge en vrac du cycle de charge.

La batterie au plomb de base est ancienne et beaucoup de méthodes de charge différentes ont été utilisées. Dans l’ancien temps, lorsque la tension était difficile à réguler avec précision, les batteries au plomb-acide inondées étaient importantes parce que l’eau peut être remplacée. La chimie de l’acide de plomb est assez tolérante à la surcharge, ce qui permet aux organisations de marketing d’obtenir des chargeurs extrêmement bon marché, même les batteries d’acide de plomb scellées peuvent recycler les gaz produits pour éviter d’endommager la batterie tant que le taux de charge est lent. Nous offrons une gamme de chargeurs allant de peu coûteux à très sophistiqués, selon les exigences du client, mais tous les chargeurs que nous vendons sur étagère sont des chargeurs sophistiqués hautement régulés qui ne peuvent pas surcharger la batterie.
Charge cyclique contre charge de veille.
Certaines batteries au plomb sont utilisées dans un état d’attente dans lequel elles sont rarement cyclées, mais maintenues constamment en charge. Ces batteries peuvent avoir une très longue durée de vie si elles sont chargées à une tension d’entretien de 2,25 à 2,3 volts/cellule (à 25 degrés C) (13,5V à 13,8V pour une batterie de 12V). Cette faible tension permet d’éviter que la batterie ne perde de l’eau pendant une longue charge flottante. Ces batteries qui sont utilisées en mode cyclique de décharge profonde peuvent être chargées jusqu’à 2,45 volts/cellule (14,7V pour une batterie de 12V) pour obtenir le taux de charge le plus élevé, tant que la tension est ramenée à la tension de flottement lorsque la charge est terminée. Tableau des tensions pour la charge d’utilisation cyclique. Les tensions plus élevées (au-dessus de la tension de gazage)ne doivent être utilisées que sur des batteries inondées dont l’eau peut être remplacée :

Température de la batterie	Tension de charge par cellule	Tension de charge. Tension pour une batterie de 12V	Tension de gazage par cellule	Tension de gazage pour une batterie de 12V
-20 °C *	2.67 à 2,76	16,02 à 16.56	2,97	17,82
-10 °C *	2,61 à 2,70	15,66 à 16,2	2,65	15,9
0 ° C *	2.55 à 2,65	15,3 à 15,9	2,54	15,24
10 °C	2,49 à 2,59	14,94 à 15,54	2.47	14,82
20 °C	2,43 à 2,53	14,58 à 15,18	2,415	14,49
25 °C	2.40 à 2,50	14,40 à 15,00	2,39	14,34
30 °C	2,37 à 2,47	14,22 à 14,82	2,365	14.19
40 °C	2,31 à 2,41	13,86 à 14,46	2,33	13,98
50 °C	2,25 à 2.35	13,5 à 14,10	2,30	13,8

Tableau de tension pour la charge en mode veille :

Température de la batterie	Tension de charge par cellule	Tension de charge pour une batterie 12V	Tension de gazage
-30 °C *	2.44	14,6
-20 °C *	2,34 à 2.38	14,04 à 14,28	2,97
-10 °C *	2,32 à 2,37	13,92 à 14,22	2,65
0 °C	2.30 à 2,35	13,8 à 14,1	2,54
10 °C	2,28 à 2,33	13,68 à 13,98	2.47
20 °C	2,26 à 2,31	13,56 à 13,86	2,415
25 °C	2,25 à 2,30	13.5 à 13,8	2,39
30 °C	2,24 à 2,29	13,44 à 13,74	2,365
40 °C	2,22 à 2.27	13,32 à 13,62	2,33
50 °C	2,20 à 2,25	13,2 à 13,5	2.30

* Notez qu’une batterie entièrement déchargée gèle solidement à environ 0 °C, une batterie entièrement
chargée gèle à environ -72 °C. C’est pourquoi une batterie déchargée ne prendra pas la charge par temps de gel.

Chargeurs non régulés à base de transformateur

Ce sont les chargeurs absolument les moins chers du marché. Ils se composent d’un transformateur mural et d’une diode. Le transformateur est conçu pour fournir 13 à 14 volts sur une plage de courant raisonnable. Le plus gros problème de cette approche est que lorsque le courant diminue, la tension monte à 15, 16, 17, voire 18 volts. À ces tensions élevées, l’électrolyse de l’eau dans la batterie commence. Il ne faut pas les laisser charger une batterie au compte-gouttes ou en mode flottant, ils doivent être débranchés lorsque la batterie est complètement chargée. Les batteries plomb-acide étanches peuvent recycler les gaz générés tant qu’elles sont surchargées à moins de C/3. Cependant, laisser la batterie surchargée, même à C/10, corrodera les plaques si elle est laissée pendant des semaines.
Le transformateur est conçu de manière à limiter le courant lorsque la batterie est en mode absorption. Lorsque la tension de la batterie augmente, le courant diminue pour recharger la batterie. Parce que le transformateur est utilisé pour contrôler le courant et la tension, ces chargeurs sont généralement lourds et chauffent.
Note à nos clients OEM : même si nous soutenons nos clients OEM avec des chargeurs à transformateur non régulé pour les aider à rester compétitifs en termes de coûts, beaucoup de nos nouveaux clients viennent à PowerStream parce que quelqu’un d’autre leur a vendu un chargeur non régulé sans leur expliquer les compromis, et les plaintes des utilisateurs finaux les ont obligés à chercher un meilleur chargeur. La plupart du temps,les plaintes proviennent de clients commerciaux plutôt que de clients consommateurs.Nous préférons offrir les chargeurs régulés,précis et peu coûteux qui utilisent la conversion de puissance à découpage.

Chargeurs coniques

Une autre façon peu coûteuse de charger une batterie d’accumulateurs au plomb scellée est appelée charge conique. Soit une tension constante, soit un courant constant est appliqué à la batterie par une combinaison de transformateur, de diode et de résistance. Les chargeurs non régulés mentionnés ci-dessus sont des chargeurs coniques. Une meilleure alternative, et pas très chère, est un chargeur conique régulé. Ceux-ci ne laissent pas la tension monter au-delà de la tension de charge de maintien, ils peuvent donc être utilisés pour entretenir une batterie. Ils n’endommagent pas la batterie s’ils sont laissés en charge trop longtemps (même s’ils sont laissés sur la batterie en permanence), et ils ne changent pas leurs caractéristiques de charge si la tension de ligne devait changer.

Les chargeurs coniques régulés sont très utiles lorsque vous avez besoin d’une batterie de secours de 12V ou 24V. Un chargeur conique en parallèle avec la batterie, en parallèle avec la charge fait une batterie de secours efficace. Vous devez vous assurer que le chargeur conique est conçu pour fournir un courant continu égal à celui de la charge, plus un reste pour la charge de la batterie. Il est également important que la limite de courant du chargeur conique soit la méthode de coupure de tension, et non la méthode du hoquet ou d’autres méthodes PWM. Un exemple de chargeurs coniques régulés de type à commutation appropriés qui peuvent être utilisés dans des applications de sauvegarde de la batterie est ici

Il existe deux façons de fabriquer un chargeur régulé. La première consiste à utiliser un transformateur et un circuit de régulation de tension linéaire. Cela présente les inconvénients du poids et de la chaleur, mais cela reste peu coûteux. La seconde utilise une alimentation à découpage moderne dans un boîtier mural ou de bureau. Ces commutateurs haute fréquence à faible puissance sont étonnamment bon marché, efficaces et petits. Ils prennent rapidement le relais pour la recharge de nuit des équipements grand public. Un exemple de chargeur conique à commutation est présenté ici .

Chargeurs à courant constant

Un chargeur plus sophistiqué et pas beaucoup plus cher utilise un circuit électrique pour contrôler le courant de charge. Cette méthode est utile pour récupérer des batteries qui ont souffert d’un stockage prolongé sans charge, mais elle est capable de surcharger une batterie s’il n’y a pas une fonction de limitation de la tension, généralement du transformateur. C’est pourquoi ces chargeurs sont limités à une charge lente. Ce chargeur passera à un mode à courant constant lorsque la désulfatation est nécessaire, et à un chargeur de précision à plusieurs étages à d’autres moments.

Chargeurs à tension constante (Taper plus limite de courant)

Un circuit qui est réglé pour la tension de charge maximale autorisée, mais qui a une limite de courant pour contrôler le courant d’absorption initial peut produire un très beau chargeur. Ce type de chargeur peut à la fois charger à un taux raisonnable et maintenir la batterie à pleine charge sans dommage. Cependant, tous les chargeurs à tension constante ne sont pas égaux, car la tension maximale est fonction de la température. Un chargeur à compensation de température est un peu plus cher et devrait être utilisé lorsque la température varie considérablement de la température ambiante et que la batterie est sur flotteur en permanence. Les grands chargeurs à Un exemple de chargeur conique de type à commutation est ici sont des chargeurs à tension constante.

Chargeurs à impulsions

J’ai un classeur de 3 pouces rempli de brevets de charge à impulsions, les plus anciens datant d’environ 1900, qui utilisaient un moteur pour faire tourner des électrodes afin d’effectuer les impulsions nécessaires. Les premiers brevets tentaient d’éliminer les bulles des plaques des cellules inondées qui étaient surchargées en raison du manque total de contrôle de la tension des chargeurs de cette époque. Nous avons conçu et expérimenté des chargeurs à impulsions, et n’avons trouvé aucun avantage par rapport à un chargeur moderne à désulfatation. Certains brevets montrent une structure cristalline différente formée lors de la charge par impulsions par rapport à la charge en courant continu, ce qui est intéressant, mais pas nécessairement pertinent, en particulier pour les batteries modernes à mat de verre absorbé.

Chargeurs rapides

Les chargeurs rapides sont des unités de plus grande puissance, conçues pour se charger en moins de 4 heures. Ces chargeurs nécessitent une terminaison de charge active et disposent souvent de fonctions avancées telles que le test de la batterie, la récupération des mauvaises batteries et la maintenance automatique. Il est sûr de charger rapidement toutes les batteries au plomb avec les algorithmes modernes de charge rapide.

Courbes de charge typiques des chargeurs rapides PowerStream.
Ce chargeur démarre à 8 ampères et maintient un courant quasi-constant jusqu’à ce qu’il soit presque plein.
C’est l’algorithme fondamental des chargeurs rapides PowerStream pour les batteries au plomb. La courbe montrée est pour un chargeur de batterie de 24 volts (12 cellules), mais la courbe est similaire à d’autres tensions. Le moment du changement de phase dépend de la taille de la batterie que vous utilisez. Au point 1, la batterie est testée. Si elle est mauvaise, un algorithme de rajeunissement est lancé. Si la batterie est bonne, le chargeur passe en mode de courant constant jusqu’à ce que la tension atteigne 2,3 volts/cellule, ce qui permet de charger la batterie au courant le plus élevé disponible dans le chargeur sans le surcharger. Ensuite, au point 2, la tension de sécurité la plus élevée est atteinte et le chargeur passe en mode de tension constante jusqu’à ce que le courant tombe à environ 10 % de la valeur initiale, indiquant une charge complète nominale. Lorsque cela est détecté, au point 3, le chargeur passe en mode de charge flottante à environ 2,3 volts/cellule pour terminer le remplissage et entretenir la batterie. À cette tension, la batterie est à l’abri d’une surcharge, et également à l’abri d’une sulfatation, c’est pourquoi on l’appelle aussi le mode d’entretien.

Des exemples de chargeurs rapides sont présentés à l’adresse/scooter.htm
Les détails exacts du courant et du temps dépendent de la taille du chargeur et de la taille de la batterie.

Chargeurs d’entretien, de garde ou ‘tender’

Tout chargeur à plusieurs étages qui possède un mode ‘float’ peut être utilisé pour entretenir les batteries pendant la ‘saison morte’. Particulièrement utiles sont les petits chargeurs à commutation peu coûteux qui consomment très peu d’énergie excédentaire , ou les petits chargeurs à faible puissance qui peuvent désulfater automatiquement les batteries au plomb.

Chargeurs de batterie de forte puissance

Les grosses applications de batterie telles que les chariots élévateurs, les flotteurs et les voiturettes de golf ont traditionnellement utilisé ce que l’on appelle des redresseurs pour charger leurs batteries en raison du prix relativement bas pour des niveaux de puissance importants. Le « redresseur » se compose d’un transformateur et d’un pont de diodes et éventuellement d’une électronique de contrôle ou de lecture. Ces chargeurs fonctionnent bien, mais la tension peut ne pas être bien régulée, ce qui est compensé par l’utilisation de batteries inondées dont l’eau peut être complétée. Ces chargeurs ne conviennent pas aux batteries plomb-acide scellées car leur eau ne peut pas être remplacée. Et la technologie moderne du switchmode a permis de fabriquer des chargeurs de batteries au plomb-acide bon marché et bien régulés, comme ce chargeur 8000 watts 48V.

Chargeurs de batterie à entrée CC

Il existe plusieurs raisons de charger des batteries au plomb-acide scellées à partir de sources d’alimentation CC. Les panneaux solairesrequièrent un type spécial de chargeur appelé contrôleur de charge solaire. Ceux-ci sont capables de prendre n’importe quelle puissance disponible des panneaux solaires, de conditionner cette puissance et de la transférer à la batterie. Ces chargeurs sont spécialement conçus pour faire face à l’incertitude de la puissance d’entrée disponible.

Dans d’autres cas, vous pourriez avoir une source de 24 volts et vouloir charger une batterie de 12 volts,charger un fauteuil roulant de 24 volts à partir d’une source de 12 volts, ou d’autres combinaisons de charge de batterie à entrée CC. Il s’agit de convertisseurs CC/CC avec limitation de courantretournement de tension et souvent charge à plusieurs étages.

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Chargeur lourd 60A

		Exemples de chargeurs de batterie à entrée CC
Tension d’entrée	Tension de batterie	Lien	Notes
12V	6V	.
12V	12V		Chargeur à étages multiples
12V	12V		Chargeur conique
	12V
	12V			Heavy duty 800Watt, 60 ampères
24V	12V
24V	12V		Du travail lourd, industriel
24V
36V	24V		Entrée 32V, 36V, 38V
48V	12V

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