Pourquoi une séparation est nécessaire
Une batterie auxiliaire a deux tâches qui s'excluent mutuellement. La première consiste à fournir de faibles courants pendant plusieurs jours tout en subissant une décharge profonde. La seconde consiste à délivrer plusieurs centaines d'ampères pendant quelques secondes, puis à être immédiatement rechargée. Une batterie qui fait les deux fait les deux mal — et dans le pire des cas, vous vous retrouvez le matin avec une batterie si déchargée que le moteur ne démarre pas.
C'est pourquoi la batterie de démarrage dispose de son propre circuit. Elle n'est utilisée que pour démarrer, reste sinon chargée et n'est pas sollicitée par l'équipement électrique de bord. La batterie de servitude s'occupe de tout le reste. La question est simplement de savoir comment les deux sont chargées par la même source sans se décharger mutuellement.
C'est précisément la fonction de l'organe de séparation : laisser passer le courant de charge dans les deux sens, mais restreindre le courant de décharge à son propre circuit. Trois types de conception résolvent ce problème avec plus ou moins d'efficacité.
Les trois méthodes
Diode de séparation
Une diode ne laisse passer le courant que dans une seule direction. Deux diodes situées après l'alternateur alimentent les deux bancs de batteries sans qu'une puisse se décharger dans l'autre. Le composant est passif, ne possède aucune pièce mobile et ne tombe pratiquement jamais en panne.
Le prix à payer est d'ordre physique et inévitable : une chute de tension d'environ 0,7 volt se produit à chaque diode au silicium. Sur les 14,4 volts de tension de charge, seuls environ 13,7 volts arrivent à la batterie — cela suffit pour une charge d'entretien, mais pas pour une charge complète. Un banc de batteries au plomb sur une diode de séparation non compensée ne sera jamais complètement chargé et subira une sulfatation. Cela ne peut être compensé qu'avec un régulateur mesurant la tension directement aux bornes de la batterie et augmentant la puissance de l'alternateur en conséquence.
Relais de couplage
Un relais de couplage — également appelé VSR ou ACR selon le fabricant — mesure la tension et ferme un contact de puissance dès qu'il détecte une charge. Si la tension chute, il s'ouvre. Les seuils de commutation typiques se situent autour de 13,2 à 13,7 volts pour la fermeture et 12,4 à 13,1 volts pour l'ouverture, avec à chaque fois un délai de quelques secondes pour éviter les battements dus à des pics de charge momentanés.
Avantage par rapport à la diode : aucune chute de tension notable, et il fonctionne avec n'importe quel chargeur simple sans sonde de température. L'inconvénient décisif réside dans le fonctionnement lui-même : tant que le relais est fermé, les deux bancs de batteries sont simplement montés en parallèle. Ils voient la même tension et reçoivent la même courbe de charge — ce qui ne fonctionne bien que si les deux possèdent la même technologie et un état de charge similaire.
NoteUn relais de couplage peut rester collé si un chargeur reste durablement au-dessus du seuil de fermeture en phase d'entretien. Dans ce cas, les bancs de batteries sont reliés en permanence et la séparation n'existe que sur le papier. Vérifiez en fonctionnement si le relais s'ouvre réellement lorsque la charge est coupée.
Chargeur convertisseur (B2B)
Un convertisseur de charge — également appelé chargeur batterie-à-batterie, B2B ou booster de charge — prélève le courant d'un circuit pour générer sa propre tension de charge régulée pour l'autre. Les deux bancs de batteries sont ainsi isolés électriquement : chacun reçoit sa propre courbe de charge, indépendamment de ce qui se passe de l'autre côté.
Trois conséquences en découlent. Premièrement, les technologies mixtes fonctionnent correctement — un démarreur AGM et une batterie de servitude LiFePO4 sont la norme, pas l'exception. Deuxièmement, il est possible de limiter le courant imposé à l'alternateur. Troisièmement, l'alternateur ne voit jamais le BMS de la batterie au lithium : si le BMS coupe, l'alternateur continue de fonctionner sur la batterie de démarrage, évitant ainsi la redoutable déconnexion de charge.
Le prix : un coût plus élevé, un appareil actif avec consommation propre et dégagement de chaleur, et une puissance de charge limitée au courant nominal du convertisseur.
| Critère | Diode de séparation | Relais de couplage | Convertisseur de charge |
|---|---|---|---|
| Perte de tension | env. 0,7 V par diode | négligeable | aucune, régulation propre |
| Courbe de charge propre par banc | non | non | oui |
| Technologies mixtes | inadapté | inadapté | adapté |
| Courant de charge limitable | non | non | oui |
| Protection contre la déconnexion BMS | non | non | oui |
| Consommation propre | chaleur par chute de tension | courant de bobine à l'état fermé | pertes du convertisseur, env. 8–12 % |
| Complexité | faible | faible | moyenne |
Les seuils de commutation et les pertes sont des plages typiques ; les indications fournies par chaque appareil sont prioritaires.
Calcul : dimensionnement du convertisseur de charge
L'erreur de conception la plus courante est de choisir le convertisseur en fonction du temps de charge souhaité plutôt qu'en fonction de ce que l'alternateur peut fournir en continu. Le calcul se fait en trois étapes.
- Déterminer la puissance continue de l'alternateur. Un alternateur de série ne fournit son courant nominal que brièvement et à froid. Une valeur réaliste en continu dans le compartiment moteur est d'environ 50 pour cent du courant nominal — soit environ 45 A pour un courant nominal de 90 A.
- Déduire la consommation de bord. Ce qui fonctionne pendant que le moteur tourne — instruments, réfrigérateur, pilote automatique — doit être soustrait. Avec 15 A, il reste 30 A.
- Prendre en compte les pertes du convertisseur. Un convertisseur de charge consomme légèrement plus en entrée qu'il ne délivre en sortie. Avec un rendement d'environ 90 pour cent et une tension de sortie légèrement supérieure, 30 A en sortie consomment environ 35 A en entrée.
Dans cet exemple, un convertisseur de charge de 30 A en sortie est la taille appropriée. Un appareil de 60 A ferait fonctionner l'alternateur en permanence à la limite et le ferait surchauffer, sans pour autant recharger le banc de batteries plus rapidement — l'énergie manquante ne peut être transmise plus vite. Pour obtenir réellement plus de courant de charge, il faut un alternateur plus puissant, pas un convertisseur plus gros.
AvertissementDe nombreux convertisseurs disposent d'un limiteur de courant d'entrée réglable. Utilisez-le. Sans limitation, seule la résistance thermique de l'alternateur décide du résultat — et celle-ci ne se manifeste qu'une fois que le régulateur ou le bobinage est endommagé.
Exceptions et cas particuliers
Technologies mixtes. Un démarreur AGM et une batterie de servitude LiFePO4 nécessitent des tensions de charge différentes et, surtout, une fin de charge distincte : le plomb demande une charge d'entretien, le lithium non. Un relais de couplage ne peut pas gérer cette différence, car il met les bancs de batteries en parallèle pendant la charge. L'un des deux sera donc traité de manière incorrecte en permanence — généralement la batterie de démarrage, car la courbe de charge est réglée sur la batterie de servitude.
Lithium en servitude, quel que soit le démarreur. Ici s'ajoute l'argument de la déconnexion de charge : si le BMS coupe pendant que l'alternateur tourne, ce dernier se retrouve sans consommateur. Un convertisseur de charge résout ce problème naturellement, car l'alternateur travaille toujours sur la batterie de démarrage.
Deux bancs de batteries au plomb identiques. Le cas classique pour lequel le relais de couplage a été développé. C'est ici la solution la plus adaptée, économique et robuste.
Aide au démarrage. Certains relais de couplage disposent d'un bouton permettant de connecter les bancs de batteries manuellement pour démarrer avec la batterie de servitude. Cela est judicieux avec deux bancs de batteries au plomb. Avec une batterie de servitude au lithium, cela ne l'est pas : le courant de démarrage dépasse régulièrement ce que le BMS laisse passer, et une coupure en plein processus de démarrage n'est jamais un moment idéal.
Erreurs typiques
- Diode de séparation sans compensation. 0,7 volt en moins signifient un banc de batteries partiellement chargé en permanence.
- Relais de couplage avec des technologies mixtes. Il ne peut pas reproduire les différentes courbes de charge.
- Convertisseur de charge surdimensionné. L'alternateur est la limite, pas le convertisseur.
- Limitation du courant d'entrée non réglée. Le réglage d'usine correspond rarement à l'alternateur existant.
- Organe de séparation non protégé par fusible. Les deux lignes de connexion nécessitent chacune un fusible proche de leur batterie, pas seulement un fusible commun.
- Connexion à la masse oubliée. Les deux bancs de batteries doivent être sur un point commun de masse, sinon le courant circule par des chemins non désirés.
- Le relais ne se coupe jamais. S'il reste bloqué, il n'y a plus de séparation — et la batterie de servitude vide entraîne la batterie de démarrage dans sa décharge.
Aide à la décision
Deux bancs de batteries au plomb identiques, installation simple, petit budget : relais de couplage. Installation existante avec diode de séparation et régulateur avec sonde : peut rester, sinon remplacer. Technologies mixtes, lithium impliqué, ou alternateur devant être protégé : convertisseur de charge — dans ces cas, ce n'est pas seulement une solution plus confortable, c'est la seule techniquement correcte.
