03 . Les modes de charge
3 . Différents modes de charge
I . Les modes de charge PWM et MPPT :
1 . Le mode PWM :
La Modulation de Largeur d' Impulsions (MLI) ou en anglais, Pulse Width Modulation, soit PWM, est une technique couramment utilisée pour synthétiser des signaux continus à l'aide de circuits électroniques à fonctionnement tout ou rien, ou plus généralement à états discrets .
Le principe général est qu'en appliquant une succession d'états discrets pendant des durées bien choisies, on peut obtenir en moyenne sur une certaine durée, n'importe quelle valeur intermédiaire : le graphique ci-dessous en est une illustration .
Photo 01 : suivant la largeur des impulsions et l'espacement temps entre chacune d'elles, la tension moyenne en sortie est plus ou moins importante .
La Modulation de Largeur d’ Impulsions (PWM) est une méthode très rapide et efficace qui permet d’atteindre l’état de pleine charge d’une batterie solaire (ou à décharge lente) .
Contrairement aux contrôleurs plus anciens qui n’agissaient sur le courant de charge que par ON ou OFF (ce qui est suffisant pour restaurer l’état de charge d’une batterie à environ 70 à 80%), le régulateur à technique PWM vérifie constamment l’état de charge de la batterie pour ajuster la durée et la fréquence des impulsions de courant à lui délivrer .
Si la batterie est déchargée, les impulsions de courant sont longues et presque ininterrompues .
Quand la batterie est presque entièrement chargée, les impulsions deviennent de plus en plus brèves et espacées .
Par sa nature même, cette technique achève la dernière portion du processus de la recharge (la plus complexe et certainement la plus importante) et diminue ainsi considérablement la sulfatation des plaques ( voir l'article Recharge incontrôlée ou le dossier Batterie ) car le courant de charge de la batterie est pulsé à haute fréquence : c'est le principe des appareils dits "regénérateurs" .
2 . Le mode MPPT :
Ce mode de charge est issu de l'évolution des régulateurs de charge solaires ou photovoltaïques . (voir article suivant Choix du panneau solaire )
Le Maximum Power Point Tracking (MPPT) en anglais ou Recherche du Point de Puissance Maximum, (RPPM) en français, est un mode de charge plus "pointu" que le précédent PWM ; les prix de ces modules sont sensiblement plus élevés .
Le régulateur MPPT ou tracker MPP, est un principe permettant de suivre, comme son nom l'indique, le point de puissance maximale d'un générateur électrique non linéaire .
Les systèmes MPPT sont généralement associés avec les générateurs photovoltaïques ou encore avec les générateurs éoliens .
Photo 02 : Les systèmes MPPT sont à la recherche permanente de la puissance maximale . Comme la puissance donnée P (en Watts) est le produit de la tension de sortie U (en Volts) par l'intensité du courant I (en Ampères) soit P = U x I , sur le graphique ci-dessus le point de tracking ne sera pas le point A où l'intensité du courant est supérieure ni le point B où la tension est plus élevée mais le point MPP où le produit U x I est le plus important . ( voir aussi l'article 5 . Régulateur pour panneau photovoltaïque )
II . Le mode de charge IUoU :
3 . Le chargeur de batterie sur secteur :
Le chargeur utilisé dans notre fourgon est un chargeur intelligent à microprocesseur du type IUoU, c'est-à-dire à régulation de courant de charge et de tension . Ce type de chargeur contrairement au chargeur standard de batterie de démarrage, augmente la longévité des batteries à décharge lente .
Dans un chargeur de batterie standard, le courant au début de la charge est très important, au-delà des caractéristiques imposées par la batterie, puis décroît légèrement en fonction de la recharge de la batterie mais reste maintenu en permanence quelque soit l'état de charge .
Ce processus est très mauvais pour la régénération des plaques, des électrodes : il en va de même avec les régulateurs de charge des panneaux solaires, il est préférable d'installer des régulateurs PWM (Pulse With Modulation) ou MPPT (Max Power Point Tracking) .
Dans un chargeur IUoU, signifiant à courant constant puis à tension constante, le mode de charge s'effectue en 3 phases (voir Photo 03) .
1) En phase 1 : la charge s'effectue en courant constant I . Le courant ne varie pas mais la tension augmente progressivement jusqu'à atteindre les 14 volts, soit 80% de charge .
On appelle cette phase, la phase " bulk ".
2) En phase 2 : la tension reste constante pour terminer les 20% de charge restants et l'intensité du courant décroit progressivement jusqu'à se stabiliser : la batterie est supposée rechargée complètement (100%), le chargeur coupe toute charge et laisse la batterie se stabiliser pour mesurer sa tension de repos .
On appelle cette phase, la phase d'absorption ou la phase " boost ".
3) En phase 3 : le chargeur applique de nouveau une tension constante égale à la valeur de repos de la batterie pleine et ce de façon définitive jusqu'à la prochaine charge .
On appelle cette phase, la phase d'entretien ou floating dont le but est de compenser les pertes d'auto-décharge sans surcharge de la batterie .
Photo 03 : en ordonnée la variation du courant (en rouge) et celle de la tension (en bleu) et en abscisse le temps en heures .
Dans ce mode de charge, il existe une quatrième phase qui est celle de scrutation : elle permet de régler les paramètres de la phase de floating .
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