4. Fonctionnement
4.1. Algorithme de charge
La gamme Smart IP43 Charger est composée de chargeurs de batterie intelligents à plusieurs phases, spécialement conçus pour optimiser chaque cycle de charge et maintenir la charge sur de longues périodes.
L’algorithme de charge à plusieurs phases inclut les phases de charge individuelle décrites ci-après :
Bulk
La batterie est chargée avec le courant de charge maximal jusqu'à ce que la tension atteigne la tension d'absorption configurée.
La durée de la phase Bulk dépend du niveau de décharge de la batterie, de sa capacité et du courant de charge.
Une fois la phase Bulk terminée, la batterie est chargée à environ 80 % (ou > 95 % pour les batteries au lithium-ion) et elle peut être remise en service si nécessaire.
Absorption
La batterie est chargée à la tension d’absorption configurée avec le courant de charge diminuant doucement au fur et à mesure que la batterie se rapproche de sa pleine charge.
La durée de la phase Absorption par défaut est adaptative et varie intelligemment en fonction du niveau de décharge de la batterie (déterminé à partir de la durée de la phase de charge Bulk).
La durée de la phase Absorption adaptative peut varier d’un minimum de 30 minutes jusqu’à un maximum de 8 heures (ou selon la valeur configurée) pour une batterie profondément déchargée.
Sinon, une durée d’absorption fixe sera sélectionnée. Si le mode Lithium-ion est sélectionné, il s’agit de la valeur automatique par défaut.
La phase Absorption peut également prendre fin plus tôt en fonction de la condition du courant de queue (si elle est activée), c’est-à-dire quand le courant de charge chute en dessous du seuil du courant de queue.
Remise en état
La tension de la batterie essaye d’atteindre la tension de remise en état configurée tandis que le courant de sortie du chargeur est limité à 8 % du courant de charge nominal (par exemple : maximum de 1,2 A pour un chargeur de 15 A).
La remise en état est une phase de charge en option pour les batteries au plomb ; il n’est pas recommandé de l’utiliser de manière régulière/cyclique, mais uniquement si nécessaire. Une utilisation inutile ou excessive réduirait la durée de vie de la batterie en raison d’un dégazage excessif.
Une tension de charge supérieure durant la phase de remise en état peut récupérer/inverser la dégradation de la batterie due à la sulfatation qui est généralement causée par un processus de charge inadéquat, ou si la batterie reste profondément déchargée pendant une longue période (si effectuée à temps).
La phase de remise en état peut également être appliquée à l’occasion aux batteries à électrolyte liquide pour égaliser les tensions des cellules individuelles et éviter la stratification de l’acide.
La phase de remise en état prend fin dès que la tension de batterie atteint la tension de remise en état configurée, ou après une durée maximale d’une heure (ou selon le paramètre configuré).
Notez que sous certaines conditions, il est possible que la phase de remise en état prenne fin avant que la tension de remise en état configurée soit atteinte : si par exemple le chargeur alimente plusieurs charges à la fois, si la batterie n’était pas entièrement chargée avant que ne commence la remise en état, si la durée de la remise en état est trop courte (définie à moins d’une heure), ou si le courant de sortie du chargeur est insuffisant par rapport à la capacité de la batterie ou du parc de batteries.
Float
La tension de batterie est maintenue à la tension Float configurée pour éviter toute décharge.
Dès que la phase Float commence, la batterie est entièrement chargée et prête à l’emploi.
La durée de la phase Float est également adaptative, et elle varie entre 4 et 8 heures en fonction de la durée de la phase de charge d’absorption, moment où le chargeur détermine que la batterie doit passer à la phase de veille.
Veille
La tension de batterie est maintenue au niveau de tension Veille configuré, soit légèrement réduite par rapport à la tension Float pour minimiser les dégazages et prolonger la durée de vie de la batterie pendant que celle-ci n'est pas utilisée et qu'elle est soumise à une charge continue.
Rafraîchissement
Pour rafraîchir la batterie et éviter qu'elle ne se décharge toute seule lentement alors qu'elle est en état de veille pendant une longue période, une charge d'absorption d'une heure s'exécutera automatiquement tous les 7 jours (ou selon le paramètre configuré).
Les voyants lumineux affichent l’état de charge actif ; voir l’image ci-dessous :
Il est également possible d’utiliser un appareil compatible Bluetooth (tel qu’un téléphone portable ou une tablette) avec l’application VictronConnect pour visualiser l’état de charge actif ; reportez-vous aux sections « Surveillance > VictronConnect > Écran État » et « Surveillance > VictronConnect > Écran Graphique » pour plus d’informations.
4.2. Modes de charge :
Il existe 3 modes de charge intégrés (Normal, Élevé et Li-Ion), ainsi qu’une phase de remise en état optionnelle qui peut être incluse (sauf pour le mode Li-ion).
Les modes de charge intégrés, associés à la logique de charge adaptative, conviennent parfaitement aux types de batteries les plus courants, tels que les batteries au plomb à électrolyte liquide, AGM, à électrolyte gélifié et LiFePO4.
Le mode de charge requis peut être sélectionné via le bouton MODE du chargeur ou un appareil compatible Bluetooth (tel qu’un téléphone portable ou une tablette) avec l’application VictronConnect ; reportez-vous à la section « Configuration > Configuration à l’aide du chargeur » ou « Configuration > Configuration via Bluetooth » pour plus d’informations.
Si nécessaire, il est possible de procéder à une configuration avancée avec des paramètres définis par l’utilisateur à l’aide d’un appareil compatible Bluetooth (tel qu’un téléphone portable ou une tablette) et de l’application VictronConnect ; reportez-vous aux sections « Configuration avancée > Paramètres avancés » et « Configuration avancée > Paramètres du mode expert » pour plus d’informations.
Toutes les configurations sont stockées et ne seront pas perdues lorsque le chargeur sera débranché de la prise secteur ou de la batterie.
4.2.1. Tension de charge
Les réglages de tension de charge pour chaque phase de charge sont modifiés en fonction du mode de charge intégré sélectionné ; reportez-vous au tableau ci-dessous :
Avis
Pour garantir une charge correcte, la longévité de la batterie et un fonctionnement sûr, il est important de sélectionner un mode de charge adapté au type et à la capacité de la batterie en cours de charge ; reportez-vous aux recommandations du fabricant de la batterie.
La fonction de compensation de température de la gamme Smart IP43 Charger optimise automatiquement la tension de charge nominale/configurée en fonction de la température ambiante (sauf en mode Li-ion ou si elle est désactivée manuellement) ; reportez-vous à la section « Fonctionnement > Compensation de la température » pour plus d’informations.
4.2.2. Mode de remise en état
Si cette option est activée, la phase de remise en état est incluse dans le cycle de charge. Elle doit être utilisée uniquement si nécessaire comme mesure de correction ou de maintenance. Reportez-vous à la section « Fonctionnement > Algorithme de charge » pour plus d’informations.
Lorsque le mode de remise en état est activé, le voyant RECONDITION s’allume et clignote pendant la phase de remise en état.
Le mode de remise en état peut être activé et désactivé via le bouton MODE du chargeur ou un appareil compatible Bluetooth (tel qu’un téléphone portable ou une tablette) avec l’application VictronConnect ; reportez-vous à la section « Configuration > Configuration à l’aide du chargeur » ou « Configuration > Configuration via Bluetooth » pour plus d’informations.
4.2.3. Mode faible intensité
Si ce mode est activé, le courant de charge maximal est limité à 50 % du courant de charge nominal maximal ; reportez-vous à la section « Spécifications techniques » pour plus d’informations.
Le mode courant faible est recommandé pour charger des batteries de faible capacité avec un chargeur à courant élevé ; une charge avec un courant de charge excessif peut entraîner une dégradation prématurée de la batterie et une surchauffe.
En général, le courant de charge maximal pour les batteries au plomb ne doit pas dépasser ~0,3C (plus de 30 % de la capacité de la batterie en Ah) et le courant de charge maximal pour les batteries LiFePO4 ne doit pas dépasser ~0,5C (plus de 50 % de la capacité de la batterie en Ah).
Lorsque le mode courant faible est activé, le voyant LOW clignote.
Le mode courant faible peut être activé et désactivé via le bouton MODE du chargeur ou un appareil compatible Bluetooth (tel qu’un téléphone portable ou une tablette) avec l’application VictronConnect ; reportez-vous à la section « Configuration > Configuration à l’aide du chargeur » ou « Configuration > Configuration via Bluetooth » pour plus d’informations.
Avis
Il est également possible de régler la limite du courant de charge sur une valeur définie par l’utilisateur entre le courant de charge nominal maximal et la limite minimale du courant de charge (25 % du maximum) à l’aide d’un appareil compatible Bluetooth (tel qu’un téléphone portable ou une tablette) avec l’application VictronConnect ; reportez-vous à la section « Configuration avancée > Paramètres avancés » pour plus d’informations.
Lorsque la limite du courant de charge est réglée sur ou en dessous de 50 % du courant de charge nominal maximal, le voyant LOW clignote.
4.3. Compensation de température
La gamme Smart IP43 Charger dispose d’une fonction de compensation de température qui optimise automatiquement la tension de charge nominale/configurée en fonction de la température ambiante (sauf en mode Li-ion ou si elle est désactivée manuellement).
La tension de charge optimale pour les batteries au plomb varie de manière inverse à la température de la batterie. La compensation automatique de la tension de charge en fonction de la température évite d’avoir à configurer une tension de charge spéciale dans des environnements chauds ou froids.
Durant la mise sous tension, le chargeur mesurera sa température interne, et il utilisera cette valeur de référence pour la compensation de température. Cependant, la mesure de température initiale est limitée à 25 ºC, car on ne peut pas savoir si le chargeur est encore chaud suite à une utilisation antérieure.
Comme le chargeur produit de la chaleur quand il est en marche, la mesure de température interne n'est utilisée de manière dynamique que si l'on considère que cette mesure est fiable : lorsque le courant de charge a baissé à un niveau faible/négligeable, et que le temps adéquat s'est écoulé pour que la température du chargeur se stabilise.
Pour une compensation plus précise de la température, les données de température de la batterie peuvent provenir d’un contrôleur de batterie compatible (tel qu’un BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) via VE.Smart Networking - reportez-vous à la section « Fonctionnement - VE.Smart Networking » pour plus d’informations.
La tension de charge configurée est liée à une température nominale de 25 °C, et une compensation de température linéaire intervient entre les limites de 6 °C et 50 °C en fonction du coefficient de compensation de température par défaut de -16,2 mV/°C pour les chargeurs de 12 V (-32,4 mV/°C pour les chargeurs de 24 V) ou de celui paramétré.
Reportez-vous au graphique ci-dessous pour la courbe de température par défaut en fonction de la tension de charge pour les chargeurs de 12 V :
Avis
Le coefficient de compensation de température est défini en mV/°C et il s’applique à l’ensemble de la batterie/du parc de batteries (et non à chaque cellule de batterie).
Si le fabricant de la batterie spécifie un coefficient de compensation de température par cellule, il faudra le multiplier par le nombre total de cellules en série (il y a généralement 6 cellules en série dans une batterie au plomb de 12 V).
4.4. VE.Smart Networking
La gamme Smart IP43 Charger est dotée de la capacité VE.Smart Networking, qui permet la connectivité Bluetooth et la communication entre plusieurs produits Victron.
Cette fonction puissante permet aux chargeurs de recevoir des données précises sur la tension de la batterie (Volt-sense), le courant de charge (Current-sense) et la température de la batterie (Temp-sense) à partir d’un contrôleur de batterie compatible (tel qu’un BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) et/ou à plusieurs chargeurs de fonctionner à l’unisson avec une charge synchronisée pour améliorer le cycle de charge.
Un seul contrôleur de batterie compatible (tel qu’un BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) fournira des données de tension, de température et/ou de courant à tous les chargeurs au sein du réseau VE.Smart commun.
Plusieurs chargeurs compatibles dans un réseau VE.Smart commun (avec ou sans contrôleur de batterie) synchroniseront également leur algorithme de charge (ce que l’on appelle charge synchronisée).
Avis
Un seul contrôleur de batterie (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) peut être inclus dans un réseau VE.Smart.
Toutes les connexions du contrôleur de batterie (câbles de détection de tension, sonde de température et shunt de courant) et les chargeurs d’un réseau VE.Smart commun doivent être connectés à la même batterie/au même parc de batteries.
Le nombre maximum d’appareils autorisés dans un réseau VE.Smart est de 10.
La communication via VE.Smart Networking nécessite que tous les appareils soient situés à portée Bluetooth les uns des autres. Les systèmes dont le signal Bluetooth entre les appareils est faible ou intermittent rencontreront des problèmes de connexion. La puissance du signal entre les appareils peut être vérifiée sur la page VE.Smart Networking de VictronConnect.
Plusieurs chargeurs dans un réseau VE.Smart commun doivent avoir les mêmes paramètres de charge, puisque le chargeur « maître » peut changer de manière dynamique, n’importe quel chargeur pouvant devenir le « maître ».
Les chargeurs multiples au sein d’un réseau VE.Smart commun ne doivent pas nécessairement être du même type ou modèle, ils doivent simplement être compatibles avec la fonction VE.Smart Networking (ce qui inclut les chargeurs Blue Smart, les chargeurs Smart IP43 et les chargeurs solaires MPPT compatibles avec VE.Smart Networking).
Certains appareils plus anciens peuvent ne pas être compatibles avec VE.Smart Networking ou présenter des limitations ; reportez-vous au tableau « Compatibilité des produits avec VE.Smart Networking » dans le manuel VE.Smart Networking pour confirmation.
4.4.1. Détection de la tension
Voltage Sense utilise les données de tension de la batterie qui sont mesurées avec précision directement aux bornes de la batterie (ou très près) et les transmet au chargeur ; le chargeur utilise ensuite ces données de tension pour augmenter de manière dynamique la tension de sortie et compenser précisément la chute de tension dans le câblage et les connexions entre le chargeur et la batterie.
Cela permet à la batterie d’être chargée avec la tension exacte configurée dans le chargeur, au lieu d’une tension inférieure due à la chute de tension dans le câblage et les connexions.
La chute de tension est proportionnelle au courant de charge et à la résistance du câblage/des connexions (V=IxR), de sorte que la chute de tension varie au cours d’un cycle de charge et peut être très importante lors de la charge à des courants de charge plus élevés par le biais de câblages et de connexions dont la résistance n’est pas optimale ; dans ce scénario, la détection de la tension sera particulièrement bénéfique.
Notez que la détection de la tension ne permet pas d’utiliser des câbles ou des connexions de valeur nominale inadéquate. Pour un fonctionnement fiable et sûr, le câblage et les connexions doivent tous avoir une valeur nominale appropriée et être dimensionnés en fonction de l’application ; reportez-vous à la section « Installation > Câblage » pour plus d’informations.
4.4.2. Charge synchronisée
La capacité de charge synchronisée permet à plusieurs chargeurs compatibles d’être combinés ensemble dans un réseau VE.Smart commun, permettant aux chargeurs de fonctionner à l’unisson comme s’ils étaient un seul grand chargeur.
Les chargeurs synchroniseront l’algorithme de charge entre eux, sans qu’aucun matériel ou connexion physique supplémentaire ne soit nécessaire, et changeront simultanément d’état de charge.
La charge synchronisée fonctionne en donnant systématiquement la priorité à tous les chargeurs et en en désignant un comme « maître », qui contrôle ensuite la phase de charge de tous les autres chargeurs « esclaves ». Si le chargeur « maître » initial est déconnecté du réseau VE.Smart pour une raison quelconque (hors de portée Bluetooth, par exemple), un autre chargeur sera systématiquement réaffecté comme « maître » et prendra le contrôle ; ce processus peut également être inversé si la communication avec le chargeur « maître » initial (qui a une priorité plus élevée) est rétablie. Le chargeur « maître » ne peut pas être sélectionné manuellement.
La charge synchronisée ne régule pas et n’égalise pas la sortie de courant de plusieurs chargeurs, chaque chargeur ayant toujours le contrôle total de sa propre sortie de courant. Par conséquent, la variation de la sortie de courant entre les différents chargeurs est normale (elle dépend principalement de la résistance du câble et des conditions de charge) et il n’est pas possible de configurer une limite de sortie de courant pour l’ensemble du système. Pour les systèmes où il est important d’avoir une limite de sortie de courant pour l’ensemble du système, envisagez d’utiliser un dispositif GX avec DVCC (contrôle de tension et de courant distribué) au lieu de VE.Smart Networking.
La charge synchronisée peut être configurée avec différents modèles de chargeurs, à condition qu’ils soient compatibles avec VE.Smart Networking (ceci inclut les chargeurs Blue Smart IP22, les chargeurs Smart IP43 et les chargeurs solaires MPPT SmartSolar compatibles). La charge à partir des chargeurs solaires n’est pas prioritaire par rapport aux chargeurs à alimentation secteur, de sorte que dans certaines installations (notamment en fonction de la résistance du câble et des conditions de charge), il est possible que l’énergie solaire soit sous-utilisée.
La charge synchronisée peut également être utilisée en conjonction avec un contrôleur de batterie (BMV, SmartShunt, Smart Battery Sense ou VE.Bus Smart Dongle) pour fournir des données de tension, de température et/ou de courant aux chargeurs dans un réseau VE.Smart commun ; reportez-vous aux sections « Fonctionnement > VE.Smart Networking > Détection de la tension / Détection de la température / Détection du courant » pour plus d’informations.
En l’absence d’un contrôleur de batterie fournissant des données de détection de courant (nécessite un BMV ou un SmartShunt), le courant de charge de chaque chargeur individuel est combiné par le « maître » et référencé par rapport au réglage du courant de queue.
4.5. Démarrer un nouveau cycle de charge
Un nouveau cycle de charge commencera quand :
La condition Re-bulk configurée est satisfaite (typiquement en raison d’une charge importante) :
Le paramètre « Méthode Re-bulk » est réglé sur « Courant » et « Courant Re-bulk » sur désactivé (configuration par défaut) : La sortie de courant doit être maintenue à la sortie de courant maximale pendant quatre secondes.
Le paramètre « Méthode Re-bulk » est réglé sur « Courant » et le paramètre « Courant Re-bulk » est configuré avec une valeur définie par l’utilisateur : La sortie de courant doit dépasser la valeur « Courant Re-bulk » configurée pendant quatre secondes lorsque le chargeur est en phase Float ou Veille.
Le paramètre « Méthode Re-bulk » est réglé sur « Tension » et le paramètre « Compensation de la tension Re-bulk » est configuré avec une valeur définie par l’utilisateur : La tension de la batterie doit tomber en dessous de la valeur « Tension Re-bulk » configurée pendant une minute.
Le bouton MODE est pressé ou utilisé pour sélectionner un nouveau mode de charge.
VictronConnect est utilisé pour sélectionner un nouveau mode de charge ou pour changer la fonction du mode « alimentation » au mode « chargeur ».
VictronConnect est utilisé pour désactiver et réactiver le chargeur (via l’interrupteur dans le menu des paramètres).
Les bornes distantes sont utilisées pour désactiver et réactiver le chargeur (à partir d’un interrupteur externe ou d’un signal BMS).
L’alimentation CA a été isolée et reconnectée.
4.6. Estimation du temps de charge
Le temps nécessaire pour recharger une batterie à 100 % de son état de charge dépend de la capacité de la batterie, de la profondeur de décharge, du courant de charge ainsi que du type et de la composition chimique de la batterie, qui ont un effet significatif sur les caractéristiques de charge.
4.6.1. Composition chimique plomb-acide
Une batterie au plomb atteint normalement un état de charge (SoC) d’environ 80 % lorsque la phase de charge Bulk est achevée.
La durée de la phase bulk Tbulk peut être calculée avec la formule Tbulk = Ah / I, où I est le courant de charge (à l’exclusion de toute charge consommatrice) et Ah est la capacité de la batterie vidée sous les 80 % d’état de charge.
La durée de la phase d’absorption Tabs varie en fonction de la profondeur de la décharge ; jusqu’à 8 heures d’absorption peuvent être nécessaires pour qu’une batterie profondément déchargée atteigne un état de charge de 100 %.
Par exemple, la durée nécessaire pour recharger une batterie au plomb de 100 Ah complètement déchargée avec un chargeur de 10 A serait d’approximativement :
Durée de la phase Bulk, Tbulk = 100 Ah x 80 % / 10 A = 8 heures
Durée de la phase d’absorption, Tabs = 8 heures
Durée totale de la charge, Ttotal = Tbulk + Tabs = 8 + 8 = 16 heures
4.6.2. Composition chimique lithium-ion
Une batterie lithium-ion est normalement bien au-dessus de 95 % d’état de charge (SoC) lorsque la phase de charge Bulk est achevée.
La durée de la phase Bulk Tbulk peut être calculée avec la formule Tbulk = Ah / I, où I est le courant de charge (à l’exclusion de toute charge consommatrice) et Ah est la capacité de la batterie vidée sous les 95 % d’état de charge.
La durée de la phase d’absorption Tabs nécessaire pour atteindre 100 % d’état de charge est généralement inférieure à 30 minutes.
Par exemple, la durée de charge d’une batterie de 100 Ah entièrement déchargée si elle est rechargée avec un chargeur de 10 A à un état de charge SoC d’environ 95 % est Tbulk = 100 x 95 % = 9,5 heures.
Par exemple, la durée nécessaire pour recharger une batterie lithium-ion de 100 Ah complètement déchargée avec un chargeur de 10 A serait d’approximativement :
Durée de la phase Bulk, Tbulk = 100 Ah x 95 % / 10 A = 9,5 heures
Durée de la phase d’absorption, Tabs = 0,5 heure
Durée totale de la charge, Ttotal = Tbulk + Tabs = 9,5 + 0,5 = 10 heures
4.7. Sorties isolées multiples
Les modèles de Smart IP43 Charger à 1+1 et 3 sorties sont tous deux équipés d’un isolateur de batterie FET intégré et de plusieurs sorties isolées.
Les sorties isolées multiples permettent à un seul chargeur de charger plusieurs batteries individuelles qui sont à un niveau de tension/état de charge différent sans flux de courant entre les batteries, et avec le courant de charge intrinsèquement distribué entre toutes les batteries en fonction de leur niveau de tension/état de charge et de leur capacité.
Les modèles de chargeurs à 1+1 sorties peuvent fournir le courant nominal total à partir de la sortie principale, et la sortie de démarrage/auxiliaire est limitée à un maximum de 4 A ; cependant, le courant combiné de toutes les sorties est limité au courant nominal total.
Les modèles de chargeurs à 3 sorties peuvent fournir le courant de sortie nominal total à partir des 3 sorties ; cependant, le courant combiné de toutes les sorties est limité au courant de sortie nominal total.
Avis
Les sorties isolées multiples ne sont pas régulées individuellement, un algorithme de charge (cycle de charge et tension de charge) est appliqué à toutes les sorties ; par conséquent, toutes les batteries devront être compatibles avec l’algorithme de charge commun (généralement le même type de composition chimique).