Batterie de démarrage : Pertinence du diagnostic des testeurs Midtronics
Pourquoi le remplacement de la batterie de démarrage doit être réalisé alors qu’en apparence tout va bien et que le véhicule démarre bien ?
1 – Contraintes de puissance au démarrage
Le démarreur est dimensionné en fonction de la puissance nécessaire au démarrage du moteur thermique.
La batterie est dimensionnée en fonction de la puissance nécessaire au démarreur.
Il en découle que le « courant de démarrage à froid » de la batterie aux normes EN, DIN, CCA … est directement lié à la puissance nécessaire au démarrage.
Il s’ajoute à ce principal paramètre, la capacité de réserve en Ampères Heure, qui bien que moins sensible, permet d’adapter la batterie au niveau d’équipement électrique du véhicule. Plus vous avez d’équipements énergivores, plus vous avez besoin de réserve de capacité, cela pour éviter de décharger la batterie en dessous des 85% de sa réserve de capacité.Sous ce seuil, la batterie subit une aggravation de sa dégradation naturelle (sulfatation) et un vieillissement prématuré qui raccourcit sa durée de vie, ainsi qu’une décharge mettant en risque le bon démarrage du véhicule.
Au lancement du démarreur, sa vitesse de rotation étant nulle, le courant nécessaire est très important. (au moins 2 fois supérieur au courant d’entrainement au point de fonctionnement)
Dans l’exemple ci-dessus, le courant d’appel est de 575A au moment du début de rotation du démarreur. La tension d’alimentation aux bornes du démarreur chute à 5.5V.
Le démarreur prend de la vitesse de rotation jusqu’au point de fonctionnement (intersection avec la courbe du couple en Nm). Ce point de fonctionnement correspond au moment où le moteur thermique est en condition optimale de démarrage possible (rotations, compressions et température des chambres de combustion suffisantes au démarrage du moteur thermique)
A ce moment la tension du démarreur est à 8.5V et le courant est à 260A.
Ces valeurs de courant sont très importantes car elles imposent à la batterie les contraintes élevées de fourniture de puissance .
Comment réagit la batterie à cette demande élevée de courant, et pourquoi une telle chute de tension ?
2 – Il y a les chutes de tensions dues aux résistances des câbles et des connections entre la batterie et le démarreur. Mais la plus grande chute de tension est liée à la technologie propre de la batterie.
La loi de Peukert (1897) permet d’exprimer la capacité instantanée réelle et disponible d’une batterie en fonction du courant de décharge :
Capacité, courant de décharge et autonomie de la batterie sont liées.
Td=Cp/Itd^n
Cp capacité nominale en Ah
Itd courant de décharge associé à Td
n Coefficient de Peukert associé à la technologie de la batterie
Td temps de décharge de la batterie
Exemple pour une meilleure compréhension :-Batterie de démarrage de 60Ah (chargée)
n = 1.25 ( pour une batterie au plomb, acide liquide standard)
Pour un courant de décharge de 1A, la batterie peut fournir durant 60 heures ce courant, pour une capacité fournie maximum de 60Ah.
Pour un courant de 10A, la batterie ne fournira ce courant que pendant 3 heures et 22 minutes, pour une capacité fournie maximum de 33.7Ah.
Pour un courant de 300A, la batterie ne fournira ce courant que durant 2 minutes et 53 secondes, pour une capacité fournie maximum de 14.4Ah.
Pour un courant de 600A, la batterie ne fournira ce courant que durant 1 minute et 13 secondes, pour une capacité fournie maximum de 12.1Ah.
Une batterie de 60Ah en parfait état et chargée à 100% ne pourra fournir que l’équivalent de l’énergie équivalente à 12.1Ah durant 1 minute et 13 secondes avant de s’effondrer totalement.
L’explication de ce phénomène est électrochimique.
L’électrolyte à la surface des plaques se modifie et entraine une forte réduction de la conductivité. Cette diminution de la conductivité au niveau des plaques et de l’électrolyte explique la chute de tension de la batterie et sa perte de puissance disponible.
Plus le courant de décharge est important, plus la conductivité diminue, plus la résistance interne de la batterie et la chute de tension augmente.
U=E-R.I
La tension U disponible d’une batterie est fonction de E, la tension à vide, moins la résistance interne instantanée de la batterie multipliée par le courant instantané circulant dans le circuit.
La température est le paramètre qui devient souvent le révélateur du défaut de batterie.
Pourquoi ?
3 – Une baisse de 20°C de la température diminue de plus de 20% la capacité de la batterie à fournir un courant fort avec un voltage suffisant au démarrage.
Par temps froid un moteur thermique essence ou diesel a plus de mal à démarrer.
Le cumul de ces deux facteurs peut provoquer le non démarrage au premier coup de clé.
La batterie s’écroule et le démarreur n’arrive plus à tourner suffisamment vite pour permettre le démarrage.
Conclusion : Contrairement aux batteries stationnaires, les batteries de démarrages sont utilisées dans la portion des 15% de charge maximale (de 100% à 85%) et doivent être maintenues au maximum de leur charge. Cela, pour éviter qu’au moment du démarrage, une trop forte chute de tension n’ait pour conséquence une sous alimentation des systèmes électriques (processeurs, bougies, démarreur …) avec le risque de bugs électroniques et une diminution de la vitesse de rotation du démarreur. Le manque de vitesse de rotation du démarreur allonge le temps de démarrage, réduit la montée en température des chambres de combustion et provoque à terme le non démarrage et la panne totale.
Dans notre logiciel de visualisation de vie restante des batteries de démarrage, nous représentons deux courbes:
– la courbe grise des ampères « CCA » mesurés et compensés en température
– la courbe bleue de la chute de puissance disponible pour le démarrage en condition critique. Cette courbe n’est pas la réserve de capacité.
L’objectif est de simplifier la perception d’état de santé de la batterie au moment du test, de mettre en perspective son état passé et présent pour en estimer sa durée de vie restante.
Ainsi, le conducteur utilisateur aura la possibilité en toute connaissance de cause de planifier ou de faire remplacer sa batterie avant la panne totale. Tel qu’il le fait avec le carburant lorsque la jauge à essence l’informe qu’il se retrouve dans la réserve.
Ce support de communication et d’information, simple et facile d’utilisation, permet au professionnel de présenter comme une évidence le diagnostic du testeur auprès de son client.
