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Monter plusieurs batteries de cellule dans le camping-car: solutions, schémas

L'autonomie électrique est l'un des talons d'Achille de nos camping-cars.

Ce problème devient sensible quand les besoins en électricité augmentent:
- utilisation d'un réfrigérateur à compresseur,
- utilisation en saison peu ensoleillée
- utilisation d'appareils énergivores: ordinateurs, appareils médicaux tel que génératrice contre l'apnée du sommeil, ...

On peut alors agir sur 2 axes: augmenter les sources de courant:
- panneaux photovoltaiques (PPV),
- groupe électrogène,
- éolienne,
- pile à combustible (PAC),
- utilisation du moteur et de son alternateur.

Ou augmenter la capacité de stockage de cette énergie:
- remplacer la batterie par une plus grosse,
- compléter la batterie par une voire 2 autres batteries.

La lecture de Estimer ses besoins en électricité vous aidera à définir vos besoins. Egalement, si vous ne maitrisez pas les unités électriques volts, ampères, ampères.heures, watts, Watts.heures : Tutoriel Electricité, premières notions pour débutants.

Dans le présent article, nous appellerons B0 la batterie du porteur, B1, B2, B3,..., Bx les batteries de la cellule.
Pour nos calculs, nous supposerons que les batteries ont une tension nominale de 12 volts, et une capacité de 100 Ampères.heures, qui est une valeur courante.

Les contraintes



Ecart entre batterie porteur et batterie(s) cellule


Depuis longtemps, il se dit qu'il ne faut pas dépasser 10% de différence de capacité (Ah) entre batterie du porteur (batterie de démarrage, B0) et batterie(s) cellule (batterie à décharge lente, Bx ).

Dans la réalité, beaucoup d'entre nous roulent avec un écart de l'ordre de 200% sans que cela pose de problème. De plus, les alternateurs modernes sont largement dimensionnés.
Nous ne tiendrons donc pas compte de cette contrainte.

Par contre, veiller rigoureusement à ne pas avoir une liaison permanente entre B0 et Bn (bricolage d'un précédent propriétaire, relais de coupleur bloqué...).

2 batteries raccordées en parallèle


La solution la plus simple et pratique est d'avoir 2 batteries. On penserait ajouter une batterie à la batterie existante. C'est une idée à proscrire.

Le simple fait de cabler 2 batteries en parallèle de façon permanente peut entrainer la destruction de celles-ci, si elle ne sont pas rigoureusement identiques et dans le même état.

En effet, le moindre écart de tension (à vide), ou différence de potentiel, fera que la batterie ayant la tension la plus élevée se déchargera dans l'autre. Ces mouvements de courant, non controlés, entraineront un vieillissement prématurés des batteries.

Adaptation des chargeurs


Si on double la capacité des batteries, on devrait logiquement doubler la puissance des chargeurs.
Dans la pratique, on conservera son chargeur secteur (Shaubdt), ainsi que son alternateur, ou pile à combustible.

On pourra par contre agir sur l'installation photovoltaique. On optimisera l'installation en choisissant 10A de puissance solaire (soit 10 * 12 volts = 120 watts) par tranche de 100 Ah de batterie.
Donc, par exemple, un panneau de 240 watts-crete environ, 20 Ampères, alimentant un régulateur solaire de même puissance (20 A), pour 200 Ah de batteries.
La technologie MPPT, apportant un gain de production de 30% en période hivernale, sera un choix judicieux.
Voir Solaire photovoltaique.

Une grosse batterie, ou 2 petites ?


Pour augmenter la capacité globale, on peut remplacer la batterie existante par une plus grosse, ou la compléter.
On peut légitimement se poser la question: une batterie de 200 Ah, ou 2 de 100 Ah ?

La première solution simplifie radicalement le problème: plus d'histoire de série/parallèle, d'équilibrage du circuit, de coupleur/séparateur, meilleur rendement global.

C'est une très bonne solution. Cependant, je lui préfère la seconde, pour les raisons suivantes:
- approvisionnement facile en batteries 100 Ah. 115 euros ttc pour une Banner Energy Bull ouverte, en promo chez les accessoiristes.
- manipulation plus facile (2 x 25 kg au lieu de 50 kg !)
- plus facile à caser.

Mais si vous trouvez une 200 Ah à 230 euros, facile à loger, n'hésitez pas.

Montage série

Branchement série ou parallèle ?



Schéma 1. Le branchement série, où l'on branche le + d'une batterie sur le moins de l'autre, n'est pas celui qui convient, à moins d'utiliser 2 batteries de 6 volts;

Ce peut être le cas de batteries utilisées sur des engins de manutention.

En série, on additionne les tensions (12 + 12 = 24 volts), la capacité reste la même.



Montage parallèleSchéma 2.
Pour nos camping-cars, on choisira le branchement parallèle.

Ici, la tension ne se cumule pas, et reste à 12 volts quelque soit le nombre de batteries (de 12 volts).

Par contre, on cumule les capacités: 100 Ah + 100 Ah = 200 Ah.

Idem pour la puissance disponible. Pour préserver l'existence d'une batterie à décharge lente, je préconise de ne pas dépasser une intensité de 20% de sa capacité. Exemple, pour une batterie de 100 Ah, ne pas dépasser une consommation de 20A (soit 240 watts).

A l'inverse, une batterie de démarrage de 100Ah encaissera sans souffrir une consommation de 500%, soit 500 ampères, 6000 watts !

Bref, 2 batteries de cellule de 100Ah permettront sans souffrir donc une consommation de 40A, soit 480 watts.

Solution couplage temporaire



On a vu plus haut que la connexion permanente de plusieurs batteries en parallèle ne pouvait se faire que sous certaines conditions.

Par contre, on peut choisir de n'utiliser qu'une batterie à la fois.

Electricite Coupe-batterie 300 A Electricite Coupe-batterie 300 A Coupe-batterie unipolaire 300 Ampères, avec sa clef.<br />
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Cela peut se faire, par exemple, avec un sélecteur manuel. C'est une pratique courante dans la marine.

Quand une batterie est vide, l'opérateur (vous) bascule manuellement sur une autre batterie en meilleure condition.

De même, il faudra gérer manuellement la charge de telle ou telle batterie. Tenté ? On voit vite l'inconfort de cette solution, et les risques inhérents aux oublis.

Le coupleur-séparateur automatique (CS) se charge de cela automatiquement.
Du moins pour l'utilisation.

Ici, je ne parle pas du CS entre B0 et B1 (batterie porteur / batterie cellule), mais uniquement d'un coupleur-séparateur B1 / B2.

Son fonctionnement: Par défaut, il connecte B1 au circuit. En période de charge (solaire ou autre), dès que la tension dépasse un certain seuil (13,5 volts environ), il couple les 2 batteries, et ainsi B2 bénéficie aussi de la charge.
Dès que la tension de B1 descend au dessous d'un certain seuil (11,5 v), il coupe B1 pour mettre B2 dans le circuit.

C'est l'un des modes de fonctionnement rencontré sur les coupleurs du marché.

L'une des batteries étant prioritaire, elle sera plus utilisée que l'autre, et son vieillissement accéléré.
De même, imaginons B1 = 13 v, B2 = 11 v. Le soleil donne, la tension sur B1 atteint 13,5 V, le coupleur couple les 2 batteries... dont la différence de potentiel (2,5 v) est importante.

Ceci n'est pas très gênant si le courant de charge est fort. Par contre, s'il faibli, les batteries resteront couplées, et l'une se déchargera dans l'autre, entrainant un vieillissement prématuré.

Autre inconvénient: Nos batteries à décharge lente n'aiment pas les forts appels de courant. Or quand elles ne sont pas couplées, la batterie en service doit répondre seule à cet appel, qui la fatigue, alors qu'à 2, l'effort serait mutualisé.

En résumé, je suis défavorable à la solution du coupleur-séparateur:
- elle est compliquée (cablage)
- elle est couteuse; le coupleur coute environ 80 euros, avec une durée de vie limitée;
- elle ne mutualise pas le courant des batteries, pour répondre aux forts appels de courant;
- elle n'est pas équilibré, et entraine un vieillissement des batteries.

Son seul avantage est de permettre d'utiliser des batteries de caractéristiques, ages et états différents.

Solution du couplage permanent



C'est la solution la plus simple, efficace et fiable, si l'on respecte quelques règles.

Ses avantages:
- simplicité du cablage
- mutualisation des batteries, qui fonctionnent toutes en même temps pour répondre à la demande;
- pas d'électronique
- pas de gestion manuelle

Se défauts ? Vieillissement rapide des batteries si l'on n'a pas bien compris et appliqué les 2 règles de base.

A noter que c'est la solution retenue et appliquée par les constructeurs quand leur camping-car comporte 2 batteries cellule: Esterel, LeVoyageur... et ce depuis longtemps.

Première règle: utiliser des batteries identiques



Pourquoi ? pour ne pas avoir de différence de potentiel (de tension) entre les 2 (ou plus) batteries qui entrainerait un courant destructeur.

Donc, choisir des batteries:
- de la même marque, et du même modèle (et donc de la même technologie)
- du même age
- dans un état identique

En somme, choisir des batteries neuves (donc dans le même état), achetée au même endroit, au même moment, sur la même palette.
L'idéal est de pouvoir vérifier qu'elles appartiennent au même lot. Il est probable que le n° de lot figure sur les batteries, le constructeur en a besoin pour sa traçabilité.

Cette contrainte de similarité des batteries implique, en cas de remplacement, de remplacer toutes les batteries

Seconde règle: équilibrer le branchement



Cette seconde règle, fondamentale, est bien souvent méconnue. Naturellement, on raccordera nos batterie selon le schéma de branchement parallèle affiché plus haut.

En théorie, il est valable. Mais il faut prendre en compte la résistance des cables. Bien que très faible, car on aura choisi des cables de forte section, cette résistance est suffisante pour inciter le courant à choisir le chemin le moins résistant.

Sur le schéma ci-contre, j'ai volontairement éloigné les 2 batteries, dans un but pédagogique. Le cablage du haut est celui que nous aurions choisi naturellement.
Mais il est mauvais et c'est celui du bas qu'il faut appliquer.
Schéma 3.
En haut, le montage spontané, entrainant en déséquilibre des batteries


En effet, mesurons le chemin parcouru par le courant pour traverser B1 (en haut du schéma ci-dessous), et celui qui parcoure B2 (en bas). J'ai surligné en vert le chemin du courant.

Les circuits ne sont pas équilibrés. Le courant traversera davantage la batterie B1 que la B2. Ceci est valable autant pour la charge que la décharge.

Schéma 4.
le chemin parcouru par le courant, nettement plus courant dans B1 que dans B2. B2 sera moins sollicitée.

Prenons maintenant le cas du schéma ci-dessous, avec le bon câblage. On peut constater que le courant, dans les 2 cas, parcoure la même distance. Les 2 chemins verts ont la même longueur (donc la même résistance).

Il se repartira donc équitablement entre les 2 batteries.
De fait, elles travailleront autant l'une que l'autre, vieilliront équitablement. Ceci réduira le risque de déséquilibre si destructeur.
Schéma 5.
Avec ce cablage, les 2 chemins sont de même longueur, c est l équilibre.

On peut objecter que cela induit une longueur supplémentaire de cable. Dans la pratique, les batteries sont voisines, et les longueurs de cables non impactées.

Les longueurs de fil noir (-) et de fil rouge (+) sont différentes ? ça n'a aucune importance, ce qui compte est la longueur du circuit.

Et pour 3, voire 4 batteries stationnaires ?


Le principe de circuit bien équilibré s'applique également, sans difficulté, et ça reste simple.
Schéma 6.
montage de plus de 2 batteries

Avec la solution de couplage temporaire, il faudrait montrer les coupleurs-séparateurs en cascade. Cout, complexité. Vraiment sans intérêt.

Voici ci dessous un exemple de cablage de plusieurs batteries de service avec chargeur secteur, régulateur photovoltaique, centrale de distribution (Schaudt), respectant l'équilibrage du circuit.
Schéma 7.
Schéma de cablage d un camping-car avec plusieurs batteries de service, régulateur solaire avec protection tension faible, chargeur et centrale Schaudt.

Il n'y manque que les fusibles.

Remarques:
- Ce cablage profite de la fonction de protection des batteries contre la tension faible, qu'intègre le régulateur solaire Tracer (Solaire Tracer Régulateur MPPT). C'est pourquoi la centrale est raccordé sur celui-ci.

- La prise allume-cigare est un exemple d'appareil non protégé par le Tracer.

- On peut ajouter une pile à combustible, un groupe électrogène, le régulateur d'une éolienne... à la place ou à coté de la prise allume-cigare.


Section des cables


Sur une installation existante, par exemple avec une batterie de 80 Ah, que l'on remplacerait par 2 batteries de 120 Ah, soit 240 Ah, on devra s'assurer que la section des cables est suffisante.

En fait, la section des cables ne dépend pas de la capacité des batteries, mais de la puissance instantanée consommée, et de la puissance de la charge.

Le fait d'installer 2 batteries n'influence pas la puissance des consommateurs. Par contre, si l'on a augmenté la puissance de l'installation solaire, on veillera a adatper la section des cables entre panneaux solaires et régulateur, et entre régulateur et batterie.

Pour calculer la section: Calcul de section des cables electriques


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N° Article : 327
Article lu 63067 fois.
Créé le 09-09-2014 à 17h34.
Modifié le 05-04-2017 à 22h34.

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