Contrôleur de batterie et gestion de l'énergie

Comment contrôler l'état de son parc de batteries solaires au plomb

Sur un site autonome, la bonne gestion de l’énergie est un gage de longévité pour les batteries solaires et est aussi un point de sécurité, notamment à bord d'un voilier qui a besoin d'assurer le fonctionneent de ses appareils de navigation. Ce point peut parfois être considéré à la légère mais pourtant il existe des équipements simples et peu onéreux pour apporter ce service.

Le contrôleur de batterie va fournir, une fois paramétré, une lecture précise de ce qui se passe énergétiquement au niveau de l'installation.

Sur de nombreuses installations, la gestion de la batterie se limite à un affichage ou un contrôle effectué avec un voltmètre, un ampèremètre et un voyant de charge. Le voltmètre indique la tension des batteries, l’ampèremètre le courant (produit ou consommé) et le voyant de charge, le bon fonctionnement de l’alternateur.

Peut-on faire confiance à un simple voltmètre-ampéremètre ? De façon très limité oui, mais ils ne permettent pas de connaître avec précision les valeurs réelles de capacité restantes dans les batteries.

Prenons deux exemples sur les batteries au plomb de 12V : chargées à 100%, elles ont une tension voisine de 12,65 volts, déchargées à 50% une de 12,25 volts et déchargées à 100% une tension de 11,85 volts. Cette faible différence de tension ne peut être mise en évidence par tous les voltmètres. Côté production de courant, un ampèremètre ne peut pas indiquer de façon très précise un courant généré par un alternateur de plusieurs dizaines d’ampères ni celui d’un panneau solaire de quelques ampères. Il en est de même côté consommation. En pratique, ce sont des moyens de contrôles et non de mesures.

Les solutions : mesures ou gestions

Battery monitor Victron Energy pour installation solaire ou embarquée

Pour que les mesures ne soient pas qu'un simple contrôle, il faut que ces appareils indiquent des valeurs significatives.  On peut connaître les valeurs instantanées (tensions, courant) produites et consommées, mais l’indication la plus significative est de savoir avec précision l’état des batteries pour bien gérer son énergie et, là, seul un contrôleur (encore appelé gestionnaire), est à même de le faire.

Le principe du contrôleur de batterie type BMV 700 Victron Energy :

L’objectif d’un gestionnaire ( ou contrôleur ) est de donner toutes les informations sur l’énergie  du parc batterie, celle produite (chargeur, éolienne, panneaux solaires, etc.) et consommée (électricité, confort, électronique, etc.) et d’en déduire l’état des batteries. Le courant de charge, celui que l'on injecte dans la batterie est un élément variable, il tient compte de la capacité de la batterie et de son état. Il devient encore plus complexe lorsque l'on a plusieurs sources fournissant en même temps du courant, comme par exemple : un alternateur d'arbre, une éolienne, des panneaux solaires, etc. Côté consommation, il en est de même, par exemple : un réfrigérateur ou un pilote n’ont pas une consommation constante.

Le contrôleur doit tenir compte de tous ces paramètres pour pouvoir afficher les données essentielles : tension, courant (produit et consommé), faire la différence et en déduire le courant réel rentrant (ou sortant) dans les batteries ainsi que la capacité réelle restant dans les batteries.

Complexe ? Oui voire impossible si on devait faire les calculs manuellement. Mais, avec ces outils électroniques cela ne pose pas de difficulté si on prend le temps de bien les configurer. En effet, plusieurs points importants seront à prendre en compte pour la bonne programmation du gestionnaire. Il s'agira de tenir compte du rendement CEF (  coefficient d'efficacité de charge pour tenir compte de l'ancienneté des batteries ) et de l'indice de Peukert (plus on décharge rapidement une batterie, plus sa capacité apparente diminue ). Ces 2 derniers points seront à la base d'une lecture exacte de l'état du parc batterie.

Pour le câblage, c'est très simple car en pratique, une résistance de faible valeur (shunt) et de haute précision est placée entre les batteries et les circuits électriques (production et consommation) sur le pôle négatif. Le passage du courant (consommé ou produit) dans ce shunt provoque une petite chute de tension. Cette tension est envoyée vers le contrôleur qui calcule en permanence la différence entre le courant entrant dans la batterie et le courant sortant. Ce dernier affiche ensuite toutes les informations.

Faites le vous-même :

Afficheur et shunt contrôleur de batterie BMV 700

Un contrôleur n’est pas un gros investissement et son installation peut être aisément réalisée.

L'ensemble est constitué d'un calculateur avec afficheur et d'un shunt. Le montage se résume à placer le shunt en série dans la ligne batterie. D'un côté, il est relié à la borne de la batterie (négative pour la plupart des marques ) de l'autre à la ligne principale où arrivent les différents producteurs et le départ vers les consommateurs (tableau électrique). Sur le shunt, deux petites vis permettent de raccorder le câble de mesure qui est directement relié au contrôleur. Ce montage ne pose aucune difficulté. Une fois installé, reste à le configurer en fonction de son parc de batteries.

Schéma de câblage , installer le shunt sur le pôle négtif de l'installation de façon à ce qu'il " lise "l'énergie entrante et sortante.