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 Batteries en parallèle :

Beaucoup de camping-caristes pensent avoir leurs batteries raccordées dans un mode dit "parallèle" mais encore est-il bon de savoir si réellement ces batteries sont câblées en parallèle, c'est-à-dire physiquement parlant, avec les bornes positives (+) communes sur un même câble et les bornes négatives (-) aussi ou reliées à la masse commune du châssis (comme sur la Photo 01) .

                                      Photo 01 :   raccordement en parallèle de deux batteries identiques

Ce mode de raccordement reste fortement déconseillé .

On ira jusqu'à dire " INTERDIT " car tôt ou tard, les batteries iront à leur perte voire leur destruction totale .

Le raccordement de la Photo 01 est théorique et ne doit pas être réalisé pour une utilisation permanente .

Et cela ... beaucoup de camping-cariste ne le savent pas ! ... ou bien le découvrent plus tard, à leur dépend .

Dans certains cas, vous pourriez tenter occasionnellement de les raccorder ainsi, mais à condition ...

                                                            - que les batteries soient neuves,

                                                            - que les batteries soient de même capacité, de même marque,

                                                            - qu'il ne s'agisse pas d'une utilisation permanente mais occasionnelle .              

( ... mais nous n'en voyons pas l'intérêt ! )

La raison ? ... un problème de  résistance interne  de chacune des batteries ! ... mais voyons ci-après ...

 En courant continu, tel le 12 volts présent dans nos installations électriques, il faut éviter de raccorder en parallèle des tensions (contrairement aux mises en série qui peuvent s'additionner sans problème) . Occasionnellement, dans certaines conditions, si ces tensions apparaissent rigoureusement identiques : tout cela, à cause des courants de fuite incontrôlés et incontrôlables circulant dans la boucle formée par ces deux batteries .

Par ailleurs, c'est bien ce que recommandent tous les fabricants de batteries ou revendeurs avec les conditions suivantes à respecter :

                                            - si les batteries sont neuves,

                                            - si les batteries sont de marque et de type identiques,

                                            - si les batteries sont issues du même lot de fabrication ! .

Autant dire que dans la réalité les trois conditions ne sont JAMAIS remplies, à l'exception de la seconde condition parfois, quand vous décidez soit de remplacer une batterie défectueuse soit de rajouter une seconde batterie pour en augmenter la capacité de stockage .

En ne respectant pas ces trois conditions, la durée de vie de vos batteries est réduite de moitié voire moins encore, mais rappelez-vous tout de même que ce montage n'est acceptable que pour une demande de puissance ponctuelle .

Aux trois conditions exigées ci-dessus pourrait s'ajouter une quatrième :

                                           - que leur tension aux bornes soit rigoureusement identique .

Dans le cas de deux batteries neuves, cette condition peut être avérée mais dans le cas d'un ajout ou d'un remplacement d'une batterie, les tensions ne seront jamais identiques car avec le temps les plaques internes d'une batterie s'usent ou plutôt se sulfatent, la résistance interne des éléments augmentent et les tensions apparentes aux bornes des batteries diffèrent : d'où les conditions énumérées ci-dessus jamais vérifiées !

Une batterie, au cours de son utilisation, subit des décharges et charges successives entraînant inévitablement la sulfatation des plaques (voir article Définitions) ainsi que la perte de la capacité de charge, une augmentation sensible de sa résistance interne d'où une baisse sensible de la tension aux bornes : tous les paramètres sont liés entre eux ... il en découle donc des exigences impossibles à respecter si l'on veut connecter deux batteries en parallèle .

Résistance interne d'une batterie :

 La résistance interne correspond à la somme de la résistance électrique des matières solides (électrodes, connexions) et de la résistance électrolytique (solution acide dans laquelle sont plongées les électrodes) .

La résistance interne d’une batterie dépend donc :

• de sa capacité (plus le nombre et la surface des plaques augmente, plus la surface d’échange augmente => plus la résistance interne diminue),
• de l’état de charge (lors de la décharge, du sulfate de plomb se forme sur les plaques => la résistance interne augmente),
• de la température (la baisse de la température augmente la viscosité de l’électrolyte => la résistance interne augmente),
• de la densité d’électrolyte (% d'eau et % d'acide pendant la décharge et la charge).

Typiquement, la résistance interne des batteries est comprise entre 5 mΩ et 50 mΩ (0.005Ω et 0.050Ω) . Les fabricants de batterie cherchent cependant à obtenir une résistance interne la plus faible possible car s'il y a résistance interne il y a aussi chute de tension indésirable lors d'un débit conséquent de courant électrique selon la Loi d' Ohm .

 
  fig.01                              fig.02                                                                           fig.03

Une batterie peut être représentée comme sur la figure 01, par un générateur de tension E en série avec sa propre résistance interne Rs : l'ensemble, en électricité théorique, est appelé dipôle actif : cependant l'équation U = E - Rs x I n'est valable que si le générateur débite un courant I sur une charge extérieure comme sur la figure 02 .

En effet, la différence de potentiel ( d.d.p. ) aux bornes de la batterie, la tension U que l'on mesure quand celle-ci n'a pas de charge, est égale à la force électromotrice ( f.e.m. ) générée par ses éléments internes E : pas de charge, donc pas de courant débité, donc pas de chute de tension, on en conclue qu'à vide la tension aux bornes de la batterie est égale à la f.e.m. de cette dernière ( U = E ) .

Lorsqu'on applique une charge, aux bornes de la batterie (voir fig 02), celle-ci fournit un courant I variable en fonction de la charge et la tension aux bornes de la batterie diminue telle que U < E : cette chute de tension apparente aux bornes est due à la résistance interne de la batterie . Si ensuite, on retire cette charge, la tension aux bornes de la batterie retrouve sa valeur initiale .

La résistance interne d'un accumulateur est toujours très faible (de l'ordre de quelques millièmes ou centièmes d'ohm) et négligeable en général, dans les applications numériques ou lorsque la batterie est neuve .

Cette faible résistance interne présente d'ailleurs un inconvénient : quand les deux bornes sont accidentellement, réunies par un conducteur lui-même peu résistant, la résistance totale du circuit reste très faible : l'intensité du courant débité est considérable, l'accumulateur, mis ainsi en court circuit, est rapidement hors d'usage (voir fig.03) .

Un exemple concret : une batterie dont la résistance interne est de l'ordre de 50 mΩ débitera un courant de court-circuit de 12V / 0,05 = 240A et pour une résistance de 5 mΩ un courant 2400A !!! ... autant dire que votre batterie sera détruite avant même d'atteindre ces valeurs .

Que se passe-t-il quand on relie deux batteries en parallèle ?

Rappel : en électricité linéaire que dit la Loi d'Ohm :

La différence de potentiel ou tension U (en volts) aux bornes d'une résistance R (en ohms) est proportionnelle à l'intensité du courant électrique I (en ampères) qui la traverse : ce qui donne l'équation suivante  U = R x I , mais aussi I = U / R et aussi R = U / I .

 

Ci-dessous, la représentation schématique d'une résistance parcourue par un courant :

 

fig.04 :  ... avec U et I orientés en sens opposés

Par convention, pour un courant électrique, la flèche indique le sens de circulation, du positif vers le négatif .

Pour une tension représentant une différence de potentiel, le potentiel le plus élevé est matérialisé par la pointe de la flèche ; de ce fait la tension et le courant sont orientés en sens opposés .

Revenons à nos batteries en parallèle ...

Généralement, pour augmenter votre autonomie d'énergie, vous êtes amené à rajouter une batterie neuve en plus de celle d'origine .

Selon la représentation schématique ci-dessous, supposons que la batterie neuve est E2 avec une résistance interne Rint2 et la batterie d'origine E1, avec une résistance interne Rint1 .

 fig.05 :

Les valeurs des forces électromotrices E1 et E2 et celles des résistances internes Rint1 et Rint2 sont supposées différentes puisque l'on a vu précédemment que ces paramètres se modifiaient avec l'âge de la batterie . En l'absence de charge extérieure, connectée entre les points A et B (éclairage éteint, rien ne fonctionne dans le camping-car) nous allons avoir un courant de circulation dans cette boucle formée par les 2 batteries en parallèle dont il est facile d'en déduire la valeur .

Prenons comme exemple :

- une batterie usagée fournissant 11.8V à vide et une batterie récente fournissant 12.8V, soit juste 1 volt d'écart entre les 2 batteries .

La résistance interne de la batterie usagée serait de 50 mΩ et celle de la batterie neuve d'environ 5 mΩ  .

La loi d'Ohm généralisée donne comme résultat :

I (A) = E1 (V) - E2 (V) / R1 (Ω) + R2 (Ω)   soit   I (A) = 12.8 - 11.8 / 0.055   soit   1V / 0.055 = 18,18 A

... un courant non contrôlé de 18.18A ce n'est pas négligeable !!!

Ce courant circule de la batterie la plus chargée vers la batterie la plus déchargée jusqu'à ce qu'il y ait équilibre entre la charge des deux batteries et que  E1 = E2 : lorsque les deux forces électromotrices ont des valeurs identiques, le courant de circulation disparaît mais votre batterie neuve s'est déchargée au profit de l'ancienne .

En vérité, la situation à l'équilibre n'est jamais atteinte car c'est sans compter sur le phénomène d'auto-décharge des batteries et sur une batterie ancienne ce phénomène est plus marquant .

Phénomène d'auto-décharge ... qu'est-ce que c'est ?

Toutes les batteries au plomb sont soumises à des phénomènes d'auto-décharge plus ou moins importants .

L’origine de l’auto-décharge provient des réactions secondaires se produisant au niveau des électrodes .

Ces réactions secondaires sont nombreuses et plus ou moins prépondérantes les unes par rapport aux autres .

Au niveau de chaque électrode, des réactions d’oxydoréduction peuvent se produire naturellement : en effet, l’anode constituée de plomb (Pb) peut réagir avec les ions H₃O⁺ présents dans l’électrolyte et également, la cathode composée d’oxyde de plomb (Pb0₂) peut réagir avec l’eau H₂0 présente dans l’électrolyte . Les réactions chimiques sont omniprésentes à l'intérieur de votre batterie, que celle-ci soit en service ou stockée, dès lors que l'électrolyte est en contact avec les plaques internes .

           fig.06 : le phénomène d'auto-décharge est sensible à la température ambiante de la batterie

En conclusion, s'il y a auto-décharge il en résulte forcément un déséquilibre des valeurs et le courant de circulation dans la boucle formée par les deux batteries montées en parallèle fluctue jusqu'à s'interrompre définitivement quand les batteries sont H.S. !!!

Donc, on comprend aisément, qu'en l'absence d'un coupleur électronique de sécurité, les deux batteries finiront par s'auto-détruire .

Rappelons que le coupleur électronique sépare les batteries quand la tension aux bornes atteint 11,6 V afin d'éviter la décharge profonde de la batterie .

          fig.07 :  sur le graphique ci-dessus le point critique se situe bien à 11.6V (décharge profonde)

Autre inconvénient d'une recharge incontrôlée :

Quand une batterie est en charge par un processus autre qu'un chargeur de batterie ou un régulateur de charge, la batterie est chargée aux environs des 90% par un courant non régulé et les 10% restants, les plus importants, ne sont pas assurés correctement .

En effet la charge d'une batterie doit respecter les trois phases essentielles qui sont la charge à courant constant puis la charge à tension constante et enfin la mise en floating : ces trois étapes sont importantes pour assurer la longévité de vos batteries .

Elles as surent notamment la "déposition" du plomb sur les électrodes mais aussi l'homogénéisation de l'électrolyte car dans le fond de la cuve, suite à la décharge précédente de la batterie, la densité de l'électrolyte est plus importante qu'à la partie haute des plaques, et maintient un courant de charge suffisant pour compenser les pertes dues à l'auto-décharge .

Une batterie de cellule à décharge lente chargée exclusivement par l'alternateur et de la batterie de démarrage du véhicule n'a pas une grande espérance de vie !

C'est pour cette raison qu'il ne faut pas lésiner sur la qualité du chargeur de batterie embarqué dans votre cellule ou le régulateur de charge de votre panneau solaire : choisissez pour votre chargeur une technologie du type CC/CV (courant constant/tension constante) ou IUoU et pour votre régulateur une technologie PWM voire mieux mais plus chère MPPT .

Les chargeurs de batterie à bas prix sont rudimentaires et composés d'un transformateur et d'un pont réducteur, dépourvus de cette électronique nécessaire à la bonne charge de vos éléments .

fig.08 :  la tension d'un élément varie en fonction de la masse volumique de l'acide quand celui-ci est en charge : la charge complète étant de 2.1V pour une masse volumique de 1250 environ .

fig.09 :  ce graphe est intéressant parce qu'il montre comment la résistivité de l'électrolyte varie en fonction et de la température à l'intérieur de la cuve et de la concentration en acide sulfurique lors d'une charge ou décharge de la batterie .

Autre origine d'un déséquilibre entre deux batteries :

Mais cette résistance interne a son importance, si faible soit-elle, dès lors qu'on rajoute une seconde batterie éloignée de la première : la résistance des câbles qui relient cette batterie, qui peut être du même ordre que la résistance interne des batteries, peut aussi influencer sur le montage en parallèle et créer un déséquilibre entre les deux batteries .

La résistance des conducteurs, la section des câbles qui les relient, font que les tensions aux bornes de la charge, le +12V de votre utilisation, peuvent différer .

Si vous tenez absolument à brancher votre seconde batterie en parallèle avec celle d'origine, en plus des conditions citées précédemment, respectez le couplage comme ci-dessous :

 Bon  ... et Bon

                                           Bon aussi ...

       ...   Mauvais

 ... et voici le résultat ...

 ... ou ça !

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