Réflexion sur nos batteries

 Pourquoi VW a choisi cette étonnante configuration avec 3 batteries AGM Stop and Go pour son California ? Pour un ingénieur en électricité, ce choix technologique de mettre en parallèle deux batteries et aberrant et VW en ajoute une 3ème… De plus les batteries AGM supportent mal les décharges importante, elles sont prévues uniquement pour les démarrages. De plus, avec les normes Euro5 et Euro6 elles ne sont jamais chargées convenablement. Et pour la dynamique du véhicule, c’est plutôt étrange d’ajouter 3 fois 22.8 kg de plomb du même côté que le conducteur. Avec en plus l’eau et le gaz. Mon California penche de 5-6mm à gauche et sûrement 1 cm une fois au volant.

La raison de ce choix est une suite de compromis technique et économiques. Au montage du California, il faudrait plus de temps pour mettre une batterie sous le siège passager par exemple. Le remplacement du relais de séparation par un régulateur performant augmenterait le prix. Et si techniquement la solution est défavorable, cela fonctionne plutôt bien. L’autonomie en énergie d’environ 1000Wh suffit pour un jour, voire un peu plus. C’est comme pour la réserve d’eau, pour la capacité du frigo, notre camper-van est fait pour bouger. Et si on se pause, c’est de préférence dans un camping pour bénéficier des sanitaires et d’une prise électrique ou alors sur un spot sympa juste pour une nuit. Voilà, je pense, le cahier des charges des concepteurs. Et c’est une réussite, la preuve ils les produisent en 3×8 sans arriver à répondre à la demande.
 

En attendant...

Oui en attendant nos batteries AGM inappropriées pour la partie camper perdent 10% de capacité par année et  comme le prétend un vieux dicton selon lequel les piles ne meurent pas, elles sont tuées. Les fréquentes décharges leur donnent une espérance de vie très limitée, 3 ans au pire. Mais ne les changez pas avant les signes de faiblesses, avec un peu de chance elles vieilliront encore quelques années, certes plus vite essoufflées qu’une petite jeune. 

Durée de vie d’une AGM

Quelques 250 cycles avec des décharges de 80% mais augmente à 450 cycles pour des décharges de 60% et supporte jusqu’à 1500 cycles si on utilise que 20%
La durée de vie varie de 3 ans au pire à peut-être 7-8 ans si presque constamment en charge et pratiquement jamais déchargée, ceci à une température idéale de 20°C
Elle perd 60% d’espérance de vie à 30°C est ne survit pas, déchargée, à trois-quatre semaines, si on la laisse dans cet état.
Utilisée chaque jour ou seulement 1-2 mois par année change évidement sa durée d’efficacité. Si votre California reste inactif de long mois, assurez-vous que les batteries ne soient jamais déchargées. Idéalement laisser la prise branchée. 
Des panneaux photovoltaïques préservent l’autonomie et la charge des batteries. Avec 200W installé sur le toit, mes AGM sont chargée à 100% dès 10 heures du matin et ne subissent jamais de décharge profonde. Et pourtant elle vieillisse trop vite.

Un peu de théorie en passant

Par principe on ne connecte pas en permanence des batteries en parallèle, car même née le même jour sur la même chaine de production, il y a d’infimes différences. Si on mesure la résistance interne directement en bout chaine, sur le même lot, des variations de 8% sont courantes. En connectant deux batteries identiques ou plus en parallèle, cette différence de résistance interne va faire circuler un courant qui décharge nos batteries. Et comme elles vieillissent vite, vous l’aurez compris, nous devons changer nos batteries en même temps et avec des identiques évidemment. Nous en avons trois… Mais celle du moteur, nommée « Start » n’est connectée avec ses soeurs seulement si l’alternateur charge. La batterie start est identique aux deux autres. Mais elle ne supporte pas de décharge néfaste, bien que le Stop & Go lui raccourcit hélas sa vie.
Si on la change avant ses copines ou l’inverse, la/les  plus vielles, déjà fatiguées, elles perdent 10% de capacité par an et les nombreux cycles on augmenté la résistance interne et diminué la capacité d’absorption. Résultat, elle sera saturée plus vite et ne pouvant plus emmagasiner d’énergie, elle va monter en tension. L’alternateur voyant la tension max attente vers 14.8V coupera le courant. Déjà avec le système Stop & Go, l’alternateur réserve 20% de place pour faire des économies de carburant. Si en plus une des batteries perturbe aussi la charge, les belles batteries toutes neuves resteront sur leur faim.
 
Ce type de batterie n’est pas destinée aux décharges importantes, mais aux démarrages du moteur en 1-2 seconde. Elles ne survivront pas à plus de 400 décharges importantes. Vous me direz avec mon California, le frigo ne vide pas plus de 40 fois par an les batteries, j’ai donc 10 ans devant moi… C’est peut-être vrai, mais les petits cycles de tous les jours contribuent au vieillissement. Plus les autres décrépitudes dues à l’âge comme la sulfatation qui recouvre plus ou moins rapidement les surfaces de plombs selon l’importance des décharges et le temps d’attente avant la recharge.

On considère que la capacité utile d’une batterie au plomb est comprise entre 30% et 50% de sa capacité réelle. Si les cycles sont plus profonds, il en résulte une dégradation rapide de la batterie et une durée de vie fortement limitée.

En pratique, cela signifie par exemple qu’une batterie au Plomb ayant une capacité réelle de 75 Ah aura une capacité utile de 37 Ah.

Seulement 30 à 50% de la capacité est utilisable.

booster de charge

Durant la basse saison, en particulier dans les régions reculées, trouver un camping ouvert n’est pas toujours chose aisée. Par conséquent, la batterie doit pouvoir être chargée rapidement en cours de route également. Ce qui nous mène à l’alternative « booster de charge” 

Sur les California T5 & T6 aux normes Euro 5 ou Euro 6, les batteries auxiliaires sont à peines alimentées en cours de route, puisque l’approvisionnement en courant est bridé dès que la batterie du véhicule est chargée à 80%. 

Il faut donc faire appel à un booster de charge. Celui-ci garantit un courant de charge démultiplié et remet ainsi la batterie d’aplomb en un rien de temps. Des boosters de charge sont proposés par différents fabricants, dans diverses catégories de performances et de prix. Il est important de choisir le dispositif approprié aux capacités des batteries. 

J’ai opté pour le convertisseur de charge de Votronic VCC 1212-30. De construction compacte, il s’installe directement à côté de la batterie sous le siège conducteur. A la place du relais de séparation ou en série avec lui. Avec le capteur de température très recommandable, l’appareil coûte environ 180 francs. Avec un courant de charge d’env. 30 A, nos batteries sont à nouveau parées pour une plus grande autonomie.
 

Votronic VCC 1212-30

  • Le convertisseur de charge efficace garantit une capacité de charge élevée, déjà sur de courtes distances.
  • Charge complète lorsque vous parcourez de plus longues distances Elle augmente / réduit la tension au niveau requis pour une charge précise de la batterie avec la ligne caractéristique de charge optimale.
  • Les pertes de câbles et les fluctuations de tension importantes du générateur, connues des véhicules Euro 6 (alternateurs intelligents), sont entièrement compensées.
  • Le bilan énergétique de la batterie auxiliaire est considérablement amélioré, sans intervention dans le circuit de démarrage.
  • La tension de charge est exempte de pics et est contrôlée de telle manière que la surcharge des batteries est exclue.
  • Fonctionnement entièrement automatique: L’unité est connectée en permanence aux batteries et elle est automatiquement activée par le générateur en marche du véhicule. La décharge de la batterie en cas d’arrêt du moteur est évitée.
Avec le solaire les batteries sont préservées. s'ils permettent la charge complète.

Il y a un vieux dicton selon lequel les piles ne meurent pas, elles sont tuées. Les bonnes pratiques de gestion sont votre assurance contre les défaillances précoces, quelle que soit la technologie utilisée.

 

Une batterie au Plomb doit être chargée régulièrement à 100% pour ne pas diminuer prématurément sa durée de vie. Ce n’est pas un problème si la batterie est connectée toute une nuit sur un chargeur. Sur nos véhicules, l’alternateur ne recharge pas complètement nos batteries. De même avec les panneaux solaires si l’activité solaire n’est pas suffisante durant la journée pour recharger . Ou encore l’utilisation du véhicule sans « attendre » que la charge soit terminée engendrera des cycles incomplets.

Il résulte de ces cycles de charges incomplets une diminution prématurée de la durée de vie de la batterie de l’ordre de 30 à 40%.

Comment mesurer la capacité de mes batteries ?

Mes deux batteries auxiliaires de 75 Ah chacune  du California ont trois ans. Elles ne sont jamais déchargées à plus de 30 % car les panneaux photovoltaïques  les préservent des fortes décharges qui sont provoquées par la consommation du frigo. Apparemment, elles sont toujours performantes. Mais j’aimerais vérifier.

Protocole du test: 

  • Batterie chargée, la débrancher et mesurer la tension après 12 heures.
  • Brancher une résistance (une ampoule de 35 W d’environ 2.9 A sous 12 V (semblable au frigo qui consomme 3 A)
  • Prendre régulièrement la mesure, débrancher la résistance et attendre environ 10minutes que la tension se stabilise.
  • Ne pas dépasser une DOD de 75% (profondeur de décharge) Le but est d’estimer son état, pas de tuer la batterie.

Mesures:

  • Après 4 heures: 12.52 Volts soit à 50% de capacité. Seulement 11.5 Ah de consommation 
  • Après 8 heures: 12.13 Volts soit à 25% de capacité. Seulement 23 Ah de consommation 
  • Après 9:30 la batterie est déchargée avec seulement 12.07 Volts. Aller plus bas serait suicidaire. 
  • Résultat: je n’ai plus que 12 Ah d’utilisables sur les 38 Ah normalement disponibles dans la plage utilisable entre 100 et 50%

Vous pouvez estimer la capacité restante de vos batteries très simplement: laissez une journée le California branché à une prise. Attendez une demi-journée sans consommation ni charge. Branchez une lampe sur l’allume-cigare à l’arrière du California. Divisez sa puissance en W par 12 = le courant en A

Vérifier régulièrement la tension affichée sur la console ou mieux avec un voltmètre digital. A 12.5 V soit 50% de charge restante vous stoppez l’expérience. En multipliant les heures par les ampères vous obtenez la capacité utile disponible.

Soit par exemple: lampe de 50W = 50/12 = 4.2 A environ avec la console en service. Si après 18 heures la tension affichée est de 12.5 V c’est parfait les batteries sont comme neuves.

Si après 9 heures les 12.5 V sont déjà atteints, vos batteries ont perdu 50% de capacité.

 

Hélas, il faut les changer.

C’est donc le moment où l’on parcourt Internet à la recherche de batteries à bon prix. Les plus courageux commandent n’importe où au meilleur prix sans tenir compte de l’économie régionale et de l’impact sur le bilan carbone et malheureusement pour eux, sans s’assurer des conseils et compétences de l’agence  VW. Les plus prudents s’informent, font la différence entre les affirmations débitées sur les forums et les informations sérieuses.Le bon choix ?
Il existe de très bonnes batteries AGM à décharge profonde entre autres les Varta qui équipent d’origine le California. Le plus sage est de changer les batteries à l’agence VW pour disposer de la garantie si par malheur les deux nouvelles batteries avaient une infime différence de résistance interne.
 
 
En conclusion: Il est très important que ces deux batteries soient de même série et de même date de production. Et évidemment de les changer en même temps. 

Varta LA80 Professional AGM 80Ah

 Ma préférence serait les Varta LA80 Professional AGM 80Ah
Référence: 840 080 080  
Dimension: L 315 x l 175 x h 190 mm
et j’en prendrais 3 en même temps.

Professional Dual Purpose AGM, les avantages clés

  • Batterie conçue pour les camping-cars, caravanes et bateaux modestement équipés
  • Longévité: Jusqu’à quatre fois plus résistante au cyclage que les batteries humides conventionnelles (jusqu’à 400 cycles pour une DOD de 50%)
  • Une autodécharge minimale qui en fait le choix idéal pour un usage saisonnier
  • Technologie AGM pour une remarquable résistance aux chocs et vibrations
  • Idéale pour les applications mixtes (démarrage et servitude)

Autres solutions, les gels ou les lithiums ?

A mon avis, changer les batteries AGM auxiliaires du California par des batteries gel n’est pas intéressant. Le seul avantage du gel est  plus d’autonomie (ce n’est pas rien) contre une série de problèmes de compatibilité avec le système de charge et d’incompatibilité avec la batterie de démarrage qui doit, elle,  être absolument du type AGM2 pour le système Stop and go et la puissance de démarrage que les gels ne possèdent pas.

Pourquoi ? La tension max est de 14.4V pour les gels. Si la tension de charge est supérieure de 0.7V,  le gel se liquéfie et provoque leurs destructions très rapides. Le circuit de charge du California est réglé sur 14.8V donc incompatible.

Mais il y a une solution, en remplaçant le relais de couplage par un convertisseur de charge comme le Votronic VCC 1212-30A ainsi chaque partie, démarrage et camper  est optimalisées. Moi, j’ai fait mon choix, j’ai déjà installé le booster Votronic et je prendrais une seule batterie Lithium LiFePO4 de 100Ah à la place des deux AGM de 75Ah d’origine. Les gels sont trop délicates, ne supportent pas les vibrations, une surcharge les détruits trop facilement, elles n’aiment pas le froid, elles sont plus chères que les AGM.

Technologie lithium fer phosphate

Apparue en 1996, la technologie Lithium Fer Phosphate, abrégé LiFePO4 ou LFP, est en train de supplanter, dans le domaine de l’autonomie embarquée, les autres technologies Lithium du fait de ses atouts techniques. Les batteries LiFePO4 présentent l’intérêt d’être les plus sûres parmi les batteries au lithium-ion traditionnelles notamment la technologie Lithium Cobalt Oxyde (LCO), Nickel Manganèse Cobalt (NMC) ou Nickel Cobalt Aluminium (NCA) à la chimie plus difficilement maitrisable.

Les batteries lithium fer phosphate peuvent remplacer les batteries plomb pour toutes les applications. Elles sont particulièrement intéressantes dans les applications d’énergie embarquée de par le gain poids/encombrement.

Surtout, une batterie LFP est la chimie de premier choix pour une utilisation dans un camping-car ou un fourgon aménagé en raison de sa robustesse.

Lire l’article complet ici – EnerMoov’

Pourquoi pas des lithiums ?

  • 2 fois plus d’énergie disponible 
    • AGM utilisable à 50% idéalement à seulement 30% pour sa longévité 
      • 2 x AGM 80Ah = 160Ah Énergie utilisable: 160 Ah x 0.5 = 80Ah ou 80Ah x 12V = 960 Wh
    • LiFePO4 utilisable à 100% idéalement ne pas dépasser 80% 
      • 1 x Lithium 100 Ah Énergie utilisable: 100Ah x 0.8 = 80Ah ou 80Ah x 12.8V = 1024 Wh  (1280Wh selon constructeurs, car utilisable à 100% sans risque)
  • Énergie utilisable
    • la décharge des AGM provoque une baisse de tension et la perte de capacité s’accélère avec un courant important;
    • LiFePO4: l’énergie disponible est constante pendant la décharge, que le courant soit faible ou très important.
  • durée de vie 3 fois plus longue
    • AGM entre 3 et 5 ans et entre 400 et 1500 cycles. 
    • LiFePO4 plus de 10 ans et plus de 5000 cycles. 
  • poids
    • AGM 22.5 kg x 2 batteries, 45 kg
    • LiFePO4 13.5 kg
  • Prix sur 10-12 ans
    • AGM Varta à 200€ ou 220 CHF/pièce soit 3-4 échanges des 2 batteries + la batterie Start qui devrait aussi être changée en même temps. C’est une estimation pour des batteries fréquemment sollicitées. 
    • LiFePO4 1500 CHF/pièce   
    • un propriétaire de California équipé en technologie AGM aura remplacé 8 batteries 12V 75Ah, quand le camping-car équipé d’un unique élément LiFePO4 12V/100Ah devra envisager son premier remplacement.
    • Le surcoût initial d’une batterie LiFePo4 sera plus que compensé par une durée de vie prolongée, une fiabilité supérieure et une efficacité excellente.
  • En installant deux LiFePO4 de 100Ah à la place des AGM l’autonomie et multipliée avec au maximum 2500Wh et permettrait de se passer de panneaux solaire sur le California
    • Avec 2500 Wh le frigo pourrait fonctionner en continu pendant 50 heures. En pratique et suivant la température, il fonctionne en moyenne 10h par jour.
  • Sécurité lors de la charge
    • AGM: pas de problème si le régulateur de charge est adapté
    • LiFePO4: chaque élément, au nombre de quatre, est contrôlé individuellement par le système BMS et coupe automatiquement la charge si le régulateur n’est pas adapté.
  • Problèmes avec la température
    • AGM: énergie max à 20°C perte importante au froid comme au chaud.
    • LiFePO4: perte à la décharge de 20% à -20°C, mais pas de perte de 0 à +50°C. Attention, pas de charge possible en dessous de 0 voir de +5°
 
Il est donc possible de mettre une LiFePO4 à la place des deux AGM sans modifier le système de recharge. Mais je ne le ferais pas. Les paramètres de sécurité BMS sont placés aux extrêmes, c’est suffisant, mais pas optimalisé. L’important est de bien contrôler la charge en rapport avec la température de la batterie. Le courant de charge idéal ne pourra jamais être atteint, car il est de 0.5 C soit 50A pour une Lithium de 100Ah. Mais la tension ne devrait pas dépasser 14.4V (la protection BMS s’ouvre qu’a 15.6V) donc laisser l’alternateur surcharger le lithium est néfaste sur sa durée de vie. Et au prix exorbitant d’une neuve, mieux la soigner délicatement. Pour moi, c’est déjà OK avec le régulateur Votronic VCC1212-30A qui est déjà installé. 
Devrait-on aussi changer le chargeur 230V ? Oui si vous brancher la prise dès que vous arrêtez le moteur. Non si ce chargeur est utilisé très occasionnellement. C’est mon cas avec les panneaux solaires, je ne l’utile jamais.
 
Pour les amoureux du Sud, le comportement d’une lithium sera bien meilleur, car l’AGM panique à plus de 30°C et la décharge est linaire avec le lithium alors qu’elle s’accélère avec les AGM. Le froid est plus problématique pour la charge, car il empêche les ions de lithium de se diffuser correctement dans la structure de carbone de l’anode de la cellule. Ainsi, du métal de lithium se forme sur l’anode et c’est IRRÉVERSIBLE. Il en résulte une basse de capacité au mieux. Heureusement, sur le California elle serait à l’intérieur. Mais les AGM et Gel ne sont pas mieux loties dans le froid.
 
 

Les batteries au lithium sont fabriquées en Chine pour environ 300€ à partir de 4 cellules plus un système de surveillance BMS intégré et parfois avec une connexion Bluetooth pour la contrôler. Hélas les revendeurs profitent de la demande importante pour s’attribuer des marges malhonnêtes. 

Peut de constructeur propose un format compatible avec la norme DIN soit une fixation solide par le pied de la batterie. La hauteur et la longueur sont aussi un problème. Pour ces raisons ma préférence se portait sur la marque RELiON. Hélas plus disponible. Mais lisez plus bas, la solution de rechange idéale existe…

RELiON RB100-D 12.8V 100Ah

Ma préférence serait une RB100-D de ReLiON 12.8V 100Ah 
Dimension: L 335 x l 174 x h 191 mm, 13.7 kg
et j’en prendrais une à la place des 2 AGM d’origine.

Les avantages clés des batteries rechargeables au lithium fer phosphate:

  • Beaucoup plus léger que les batteries plomb-acide / gel / AGM conventionnelles. Dans notre cas, c’est 31 kg de moins! 
  • Durée de vie jusqu’à 10 fois plus longue que les batteries standard.
  • Efficacité 99% d’efficacité de chargement / déchargement
  • Système de gestion de batterie (BMS)  installé, entièrement automatique.
  • Technologie lithium LiFePO4 sûre
  • Également disponible en tailles DIN.
  • Grande densité d’énergie
  • Nombre élevé de cycles
  • Grâce au système BMS intégré, les batteries RELion sont conçues pour être chargées avec des chargeurs de batterie conventionnels. Étant donné que le profil de charge de la batterie LiFePO4 est très similaire à celui d’une batterie plomb-acide / AGM, aucun chargeur spécial n’est requis. Vous pouvez facilement remplacer la batterie existante par une RELion.

Références et liens

Mes références sont les sites des constructeurs Varta, Victron et des spécialistes du solaire et aussi les vendeurs: Swiss-batteries, solarkontor.de etc. Bien que j’ai une formation dans le domaine qui m’impose la prudence,  je ne suis pas un spécialiste et n’ai aucune pratique professionnelle depuis bien longtemps. Les AGM n’existaient pas encore. Faites donc comme moi, vérifier !

Mais la batterie ne rentre pas dans son support...

Sous le siège conducteur un support de batterie aux normes DIN est soudé au bâti. Sa dimension permet l’installation d’une batterie de 315 x 175 x 195 mm. Il n’est pas possible, sans une petite intervention, de mettre une batterie  de 335 mm de long.
 
L’image ci-contre montre à droite la partie modifiée par rapport à l’origine non modifiée à gauche. Facilement réalisable avec  l’outil multifonctions Bosch. Par contre cela prend du temps pour enlever le bâti du siège, modifier le support de batterie et laisser sécher la peinture. 

L’intégration dans l’espace confiné sous le siège conducteur ne pose aucun problème. Les cosses de raccordement se positionnent à la même place, juste un coup de lime à la cosse négative qui force un peu. Le cache en caoutchouc recouvre la batterie afin de protéger les contacts.

C’est parfait, plus qu’à remonter le bâti et raccorder le toute dans le California.

Aucune transformation nécessaire pour le remplacement de la batterie arrière. Mais pour moi, une seul batterie suffit avec les panneaux solaire.

Besoin d'assistance ?

Si vous êtes peu ou pas bricoleur, je suis disponible pour étudier avec vous les aménagements souhaités. Bien sûr, les éléments modifiés sont hors garantie VW.  

Nouveauté: batterie au Lithium LiFePo4 pour VW California

Ce printemps, j’en ai installé une dizaine avec un convertisseur de charge Votronic. Cette solution de rechange n’a que des avantages.

Voir mes offres dans la boutique.

Installation du convertisseur de charge

Trois solutions proposées: 

  • En conservant le relais de couplage pour une modification moins invasive.
  • En remplaçant le relais, car il n’y a pas de raison de revenir en arrière. 
  • sur Beach, en branchant simplement le Votronic à la place du relais. Je fournis le matériel.

Lithium sur T6.1 ?

VW a ajouté sur le T6.1 California une unité de contrôle spéciale pour gérer la partie camper et la gestion des batteries. 

Je n’ai pas trouvé la possibilité de configurer les réglages avec VagCom. Maintenant, le changement des batteries de démarrage comme les auxiliaires du camper nécessite de brancher “la valise VagCom”. Le choix LiFePo4 n’est pas disponible pour le moment. Il faut espérer que VW comprend enfin la supériorité du lithium et modifie le logiciel en conséquence.

Désolé © 2019 Jean-Daniel Borgeaud