Présentation
Les Nickel Cadmium
Ils sont plus particulièrement aujourd’hui réservés aux appareils qui demandent des consommations de courant importantes. Malheureusement les jours du Ni-Cd sont comptés. Depuis 1er juillet 2006 une directive Européenne interdit la commercialisation dans le grand public d’éléments d’accus contenant du Cadmium.
Le Nickel Métal Hydride
Le Ni-Mh est aujourd’hui la technologie ayant un rapport qualité prix longévité le meilleur.
Les seuls défauts majeurs de cette technologie comparée au Ni-Cd sont :
Sa résistance interne plus élevée qui oblige à effectuer une phase de rodage des éléments lorsqu’on a besoin de leur faire débiter de forts taux de courant.
Sa fragilité, car le Ni-MH ne supporte pas la surcharge, ce qui oblige à utiliser des chargeurs automatiques beaucoup plus performants qu’avec le Ni-Cd.
L’utilisation de chargeurs intelligents impose de charger rapidement des accus Ni-MH (Temps de charge entre 1h et 5h) pour que la détection de fin de charge se fasse correctement
Le déroulement de la charge
La charge des accus au Nickel doit se faire à courant constant sous une tension minimale disponible d’au moins 1,45 V (Ni-Cd) à 1,6V (Ni-Mh) par élément. En dessous de cette tension minimale l’accu ne se chargera pas complètement.
Durant la charge la tension de la batterie va augmenter d’abord rapidement puis plus lentement en marquant un palier de tension. Enfin la tension va ré augmenter jusqu’à atteindre un maximum de tension. Là, la tension va cesser d’augmenter. La charge est alors terminée.
A partir de là, si la batterie reste alimentée avec le même courant : Il y aura surcharge. Comme l’accumulateur ne peut plus stocker d’énergie, toute la puissance qui lui est transmise est dégagée en chaleur. L’élément s’échauffe alors. Il y a, à ce moment là, la production d’hydrogène et d’oxygène dans les éléments.
Le début d’élévation de la température de l’accu va faire légèrement diminuer sa résistance interne et provoquer une petite baisse de tension aux bornes de l’accu. C’est cette baisse de tension que l’on appelle le Delta peak ou -DV ou delta V.
Les quatre termes “Delta Peak”, “-dV/dt” ou “DV” ou “Delta V” indiquent cette variation de la tension de l’accu qui devient négative après la fin de la charge.
La valeur du Delta peak est d’environ 15mV pour le NiCd mais de 8 mV pour le NiMh.
Il faut bien avoir à l’esprit que le but est de couper la charge au plus près du sommet de la courbe de charge. Donc détecter au plus tôt la fin de charge pour éviter, autant que faire ce peu, la surcharge qui est créatrice d’effet mémoire pour les deux technos et destructrice pour le NiMh.
Les chargeurs dernier cri à base de processeur s’attachent à détecter le sommet de la courbe pour arrêter la charge au bon moment
La question que beaucoup se posent
Pour calculé un temps de charge, si on utilise un chargeur ( si on peut appeler ça un chargeur) basique livré avec les répliques cheap.
Capacité de la batterie : par le courant de charge= temps de charge.
Exemple :1000mA : 500mA = 2 heures de charge
Une rumeur court sur le net au sujet d’un coefficient de 1,4. Donc ça nous donne 2,8 heures de charge. Il est évident que je suis contre l’application de ce coefficient qui donne un résultat empirique. Trop de variable.
Les différentes vitesses de charge
La charge normale
La charge normale se fait au taux de C/10. C étant la capacité de l’accu.
A ce taux :
– le delta peak se détecte bien pour le Ni-Cd mais difficilement pour le Ni-Mh.
La charge accélérée
La charge accélérée se fait au taux de C/5.
A ce taux :
– le delta peak est détecté pour les deux technologies.
– La surcharge est altérante pour les éléments.
La charge rapide
La charge rapide se fait au taux de 1C.
A ce taux :
– le delta peak est très bien détecté par les deux technologies.
– la surcharge est destructrice pour les éléments.
La charge ULTRA rapide
La charge ultra rapide se fait au taux de 2C
A ce taux :
– le delta peak est très bien détecté par les deux technologies.
– la surcharge est extrêmement destructrice pour les éléments.
Comment bien recharger mon accumulateur ?
Une seule solution : Pour bien charger vos accus il faut un bon chargeur.
La durée de vie de vos batteries sera essentiellement proportionnelle à la qualité de votre chargeur.
Le problème c’est qu’un bon chargeur c’est cher, voire très cher.
Donc tout dépend de l’utilisation que vous faites de vos accus. Si elle est intensive, vous avez tout intérêt à investir dans un chargeur de qualité.
On distingue donc en gros cinq types de chargeurs
Les chargeurs de base, lents et peu cher :
Ils se présentent souvent sous la forme d’une super-prise sur laquelle on vient enficher les éléments d’accus. Ce sont des chargeurs simples qui souvent chargent l’accu tant qu’il reste branché à 1/10ème du courant nominal. Avec ce genre de chargeur il y a un risque de surcharge, car la charge est conseillée en 14h mais il n’y a pas de coupure automatique. L’avantage ils ne sont pas chers mais les accus entretenus avec auront une espérance de vie limitée. Bien que ça fonctionne ces chargeurs sont à déconseiller pour la technologie NiMh et ils sont générateurs d’effet mémoire pour le Ni-Cd.
Les chargeurs en temps rapides sans déchargeurs :
On trouve de plus en plus ces petits chargeurs, qui ressemblent aux précédents. Mais ceux ci se coupent automatiquement au bout du temps théorique de charge d’un accu préalablement vidé. Généralement ces chargeurs chargent en quelques heures (2 à 5). Donc inutile de vous dire que là aussi il y a un fort risque de surcharge. Si vos accus ne sont pas vidés quand vous les mettez en charge, ils seront en surcharge à la fin du cycle du chargeur. Et comme le courant de charge est beaucoup plus élevé que dans le cas précédent, l’effet de surcharge est plus dévastateur. Pour le NiCd il y a création d’effet mémoire et vieillissement prématuré. Pour le NiMh il y a destruction partielle des éléments.
Ces chargeurs sont appelés les ‘TUEURS de Ni-Mh’…
Les chargeurs en temps avec déchargeurs :
Ces chargeurs décharge l’accu avant de le charger. Il applique alors un temps de charge correspondant au taux du courant de charge. La décharge préalable permet d’éviter la surcharge en fin de cycle, comme pour les chargeurs précédents. On trouve souvent ce genre d’appareil livré avec les caméscopes. La charge est de bonne qualité mais elle impose une décharge systématique, qui forcément use la batterie de façon inutile.
Les chargeurs à détection de fin de charge :
Là on entre dans les chargeurs évolués qui sauront recharger votre accu sans décharge préalable inutile et qui garantiront une très bonne qualité de charge sans surcharge. Certain appliquent en fin de charge un courant d’entretien qui permet d’affiner la charge de l’accu et compenser l’auto décharge.
Les chargeurs haut de gamme :
Qui regroupent toutes les fonctions précédentes, ils proposent des modes d’entretiens des accus avec des cycles de charge et décharge enchainés. Ils sont généralement équipés d’un affichage LCD pour afficher les menus et les mesures, et sont parfois capables d’envoyer des fichiers vers un PC via une liaison RS232.
Attention, pour les charges accélérée et rapide :
si vous ne possédez pas un chargeur à détection et coupure automatique de la fin de charge ( delta peak ), La batterie doit être impérativement complètement déchargée avant la charge. Pour la charge Ultra rapide, la détection de fin de charge automatique est absolument indispensable.
Seuil minimum de décharge
Quand on parle de décharger complètement une batterie cela sous entend bien sûr de ne pas descendre en dessous de 1 V / élément.
Ceci est la tension minimum en dessous de laquelle l’élément ne doit jamais descendre sous peine de destruction partielle, voire complète. Cette tension est une valeur de tension à vide, donc sans débit. Quand la batterie fourni un fort courant la tension peut descendre à 0,8V par élément pendant la décharge.
Pour une décharge optimale, il faut se conformer aux indications données par le constructeur en fonction de la technologie et des caractéristiques de l’accu. En fonction de leur technologie les accus peuvent débiter plus ou moins de courant pour une même capacité.
Par exemple, à capacité équivalente, un accu Ni-Cd sera capable de débiter beaucoup plus de courant qu’un accu Ni-MH.
La résistance interne
Plus la capacité est élevée plus la résistance interne est faible. Les accus Ni-Mh ont en moyenne une résistance interne un peu supérieure au Ni-Cd. Ceci destine donc cette technologie aux applications nécessitant des appels de courant importants.
Mais la résistance interne dépend aussi beaucoup du modèle de l’accu, en gros, de sa qualité de fabrication. A cause de cela il est pratiquement impossible de donner des valeurs moyennes génériques. Il faudra regarder la valeur au cas par cas. Dernière remarque cette valeur n’est pas toujours fournie par le fabricant, surtout dans les modèles grand public, donc méfiance si c’est un critère important pour votre application.
En fonction de la valeur du courant de décharge, la tension de l’élément va diminuer.
Cette diminution de la tension nominale quand on fait débiter de forts courants aux accus est liée à la résistance interne des éléments au Nickel. Comme tout générateur d’électricité un accu présente une résistance interne due à ses composants chimiques et aux réactions qu’ils génèrent. Un accu n’est malheureusement pas un générateur parfait. Cette résistance interne est plus faible pour la technologie Ni-Cd que pour la technologie Ni-MH. C’est pour cela que la technologie Ni-Cd est préférée au Ni-MH pour les applications demandant de fort courants, comme les outils électro-portatif ( perceuses sans fil et consort)
* Résistance Interne d’un accu Ni-Cd : 50 à 200 mΩ
* Résistance Interne d’un accu Ni-MH : 200 à 300 mΩ
Ceci est traduit mathématiquement par la loi de Pouillet :
U = E – r x I
avec :
* U : tension aux bornes de l’accu
* E : Tension à vide (sans débit) de l’accu
* r : Résistance interne de l’accu
* I : Courant débité par l’accu
