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.
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
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.
Un peu de théorie en passant
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.
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.
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.
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.
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.
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)
- AGM utilisable à 50% idéalement à seulement 30% pour sa longévité
- 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 11 kg
- Prix sur 10-12 ans
- AGM Varta à 200€ ou 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 environ 1200 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°
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.
Je ne reviens pas sur les avantages du lithium à la place des AGM. Juste les points intéressants:
- 11 kg contre 23kg pour une AGM
- Tension constante pendant la décharge
- nombre de cycle de 5000 à 7000 contre 400 à 700 pour l’AGM
- durée de vie de 10-12 ans parait-il alors qu’une AGM perd 10% de sa capacité par année selon le constructeur Varta
- capacité utilisable à 98% alors que pour les AGM on recommande 50% voir 80% max.
- protection intégrée par élément contre la surcharge, la décharge, les court-circuit et rééquilibrage automatique entre les éléments.
- NON, et pour plusieurs raisons importantes, c’est déjà techniquement pas intelligent de coupler des batteries au plomb en parallèle, car la résistance interne des batteries est toujours un peu différente et un courant circule inévitablement entre elles. C’est une des raisons qui oblique de changer les batteries AGM en même temps par des identiques de même année, de même série et déjà entièrement chargée les deux avant de les coupler ensemble.
- NON, car la résistance interne des LiFePO4 est très faible, donc un courant important pouvant attendre 200A et recharger notre lithium en 30minutes ! C’est un très grand avantage.
- Mais aussi un problème si le matériel n’est pas dimensionné:
- Par exemple, l’alternateur risque de bruler en fournissant un courant max. déjà à bas régime alors que la ventilation n’est pas efficace.
- Les fils entre la batterie du moteur et les batteries aux. risque le coup de chaleur si les fusibles ne fondent pas avant.
- NON, car on ne couple pas des types de batteries différentes ensemble, elles ne peuvent être chargées correctement.
- NON, la courbe de charge et la tension max n’est pas adaptée, risque de destruction prématurée du lithium.
- NON, les protections BNS des éléments LiFePO4 sont des garde-fous mini et max. Il faut une charge optimisée avec des appareils prévus ou réglable pour le LiFePO4.