VOLTS x AMPERES = WATTS

Systèmes énergies renouvelables.
http://www3.sympatico.ca/gemifi/batteries.htm
Vous vous êtes procuré un panneau solaire photovoltaïque ou une éolienne, voir une mini station
hydro électrique
(chanceux !) et vous envisagez de charger vos batteries avec votre nouvelle acquisition.
L'erreur commune pour les copains pressés est de connecter directement le positif et le négatif de la
source sur les pôles positifs et négatifs des batteries. Si cela peut fonctionner, il y a de fortes chances
que cela ne durera pas. Que faire ?
L'installation la plus simple est visible sur la figure A.
Que vous utilisiez un seul panneau solaire ou panneau solaire ET éolienne ou station hydro, une
isolation source/stockage se fera idéalement à l'aide de diodes Schottky. La chute de tension sera de
0,4 volts pour une Schottky versus 0,7 volts pour une diode conventionnelle. Utilisez des diodes d'un
ampérage suffisant avec une marge de sécurité d'au moins 25%.
Avantage du système vous isolez la source et le stockage particulièrement si vous utilisez un panneau
solaire qui risque de vider votre batterie la nuit ou si votre éolienne est équipée d'un générateur CC au
lieu d'un alternateur elle va tourner en moteur si vous n'avez pas de relais de protection.
Inconvénient : Ce système n'a pas de régulation. Votre panneau solaire vers midi peut débiter une
tension de 16 volts voir plus. Une éolienne sans régulation va générer une tension qui peut devenir
dangereuse pour la batterie.
Un régulateur de charge va solutionner le problème.
La figure B démontre le principe d'installation.
Avantage. Vos batteries vont recevoir un courant/tension adéquats. Si la batterie est faible la charge
s'effectue normalement. Lorsque la batterie a atteint son point max de charge le régulateur n'envoie
qu'un faible courant d'entretien.
Inconvénient. Dans les cas A et B aucune protection de décharge minimum n'est assurée. La seule
protection est un fusible pour les courts circuits accidentels. Un oubli d'un appareil sous tension et vos
batteries risquent la décharge totale bien en dessous de la limite permissible et une récupération bien
aléatoire. Un régulateur limiteur de décharge va solutionner le cas.
La figure C indique une installation complète, sécuritaire hormis la non présence sur les dessins de
parafoudre indispensables que vous n'oublierez pas d'installer. Une telle installation fonctionnera sans
surveillance ou presque pour des mois. C'est rassurant.

Connection des batteries.
La configuration des batteries peut poser quelquefois quelques questions pour l'amateur.
Les quelques schémas qui suivent vont vous aider.
Prenons comme exemple un lot de 4 batteries de 6
volts qui offrent fréquemment une réserve
confortable.
Notre choix pour les exemples, 4 batteries 6 volts 75
ampères.
Dans la confguration de gauche les 4 batteries sont
connectées en parallèle.
Voltage 6 volts, ampérage 4 fois 75 ampères = 300
ampères.
Puissance en Watts : 6 volts fois 300 ampères =
1800 Watts.
Dans ce montage nous retrouvons nos 4 batteries
connectées
cette fois en série-parallèle.
Voltage 12 volts. Ampérage 2 fois 75 ampères = 150
ampères
Puissance en Watts : 12 volts fois 150 ampères =
1800 Watts.
Chaque groupe de deux batteries étant en série, le courant total est
identique circulant dans chaque batterie d'un groupe de deux.
Dans ce montage nous retrouvons nos 4
batteries connectées
cette fois en série.
Voltage 24 volts. Ampérage 1 fois 75 ampères
= 75 ampères
Puissance en Watts : 24 volts fois 75 ampères
= 1800 Watts.
Les 4 batteries étant connectées en série, le
même courant
circule dans les 4 batteries.
Nous voyons dans ces trois exemples, avec 4 batterie identiques,
la somme en Watts demeure la même.
Le voltage varie selon la configuration ainsi que le courant débité.

Batteries différentes
Il arrive quelquefois que l'on ne
dispose pas de batteries identiques.
Connecter en parallèle des batteries
de sources différentes mais de
même voltage n' est pas
recommandé.
En effet, les batteries les plus faibles
risquent de décharger les batteries
les plus puissantes.
Le remède est simple.
Utilisez des diodes de puissance comme indiqué. Ces diodes isoleront les batteries tout en assurant
un service adéquat. Une chute de tension de 0,7 volts par diode sera a en tenir compte.
Charger 12 volts, utiliser 24, 26, 48...
Sur ce schéma à
gauche nous utilisons
soit des relais ou des
commutateurs de
puissance.
Avec ce système l'on ne
peut que charger ou
décharger les batteries
mais NON de façon
simultanée.
AVIS. Compte tenu que l'on peut atteindre très vite des tensions dangereuses, nous vous
recommandons de prendre des mesures de sécurité adéquates pour ce genre de montage. L'
auteur décline toute responsabilité implicite ou explicite. Ce schéma n'est présentés qu'à titre
indicatif.
L'électronique.
Votre système pourra être simple, néanmoins robuste. Un comparateur électronique décèle la
présence /absence de courant venant de votre source et un autre comparateur décèle la tension
minimale admissible de la batterie en fonction décharge.
Un tel circuit peut se construire avec peu de frais et d'éléments électroniques, souvent de
récupération.
Fouillez vos tiroirs !
Si les commande des contacts "puissance" peuvent s'effectuer avec des relais de puissance ou des
relais miniatures commandés par la sortie de comparateurs suivis de relais de puissance, cette
solution simple offre cependant un inconvénient en CC. La coupure crée immanquablement des
étincelles qui ont la mauvaise habitude de "bouffer" les contacts des relais à moins d'un système de
protection adéquat au moyen de résistances et condensateurs ou de diodes qui amortissent. Les
manufacturiers se dirigent de plus en plus vers la technologie Transistors de puissance, Mofsets,
Triacs, non sans raison.

Les schémas suggérés
pourront peut-être
répondre à vos
besoins.
Le régulateur de charge
est commandé par un
555 classique. La
tension d'alimentation
est stabilisée par un
7805 qui alimente
également U1 qui
commande le limiteur de
décharge.
Ajustements, exemples
seulement :
Pour le régulateur les
valeurs (elles peuvent
varier selon votre
montage) sont :
Tension maximum
(coupure) de la batterie
15,5 V = ajustez le
potentiomètre de 20 k
pour une tension de 5,20V mesurée sur la porte 6. 15V = 5,40V. 14,5V= 5,60V. 14V = 5,80V.
La porte 2 commande la mise sous tension (tensions de charge ) lorsque la batterie est en dessous
d'un seuil limite inférieure.
Ajustez le deuxième potentiomètre de 20k pour une tension limite de : 11,5V = 3,50V mesurés sur la
porte 2. 12V = 3,40. 12,5V = 3,20V. 13V = 3,10
La sortie sur la porte 3 fonctionne :Tension max d' environ 12 volts lorsque la tension mesurée sur la
porte 2 est approximativement la moitié de la tension référence sur la porte 5.
Tension (zéro) lorsque la tension de la porte 6 est supérieure d' environ 0,5volts au-dessus de la
tension référence de la porte 5.
Cette commande peut piloter tout système de votre imagination. Ici après le pointillé une suggestion
de commande à l'aide d'un transistor de puissance Darlington qui vous évitent bien des complications
de montage. Vous pouvez également utiliser tout transistor de puissance d'un modèle de 10 à 30
ampères qui sera commandé soit par un Op amp ou un transistor de petite puissance. Idem si vous
envisagez l'utilisation d'un Mofset si les puissances sources en jeu sont plus importantes.
Le circuit limiteur de décharge est tout aussi simple.
Un comparateur constitué d'un LM1458, LM 318, Ua 741, LM393, etc, voire, un comparateur de
voltage du type CA311
ou LM 723 fera l'affaire. Encore une fois votre débrouillardise peut faire des miracles !
La porte négative reçoit une tension de référence provenant du 7805. La porte positive est ajustable
par le potentiomètre de 100k.
Lorsque la tension tombe en dessous d'une valeur limite déterminée par le diviseur de tension
constitué par le potentiomètre de 100k la sortie de U1 tombe à zéro et interdit de ce fait le
fonctionnement du Mofset.
Votre batterie est protégée d'une décharge accidentelle. C'est le but cherché.
Suivant le type de Mofset utilisé vous aurez peut-être besoin d'une tension supérieure à la tension de
sortie de U1. Un ampli de tension à l'aide d'un second Op amp ou d'un transistor sera nécessaire à la
sortie de U1. Certains manufacturiers utilisent un simple oscillateur à l'aide d'un CMOS 4011 ou un

classique Opamp suivi d'un multiplicateur de tension pour cette fonction. C'est a essayer si le coeur
vous en dit !
Le schéma suivant vous donne une bonne indication de ce qu'il est possible de faire.
Vous remarquerez
que dans ce schéma
le Mofset est sur la
commande source et
le transistor de
puissance est sur la
commande utilisation
à l'inverse du
schéma précédent.
Cela démontre la
grande variété de
circuits possibles.
Des dizaines de
bouquins sont
disponibles sur le
marché avec des
schémas "prêts a
construire ".
Tensions de sécurité charge/décharge suggérées suivant le type de batterie. Valeurs générales
Batterie auto. Tension charge "Arrêt" = 14,5 volts. Tension "décharge" Marche = 12,0 volts.
Batteries de camion, traction, marine. Tension charge OFF = 15 volts. Tension ON = 12 volts à 11,5
volts
Batterie a décharge profonde. Tension OFF 15,5 volts. Tension ON = 10, 75 à 11,5 volts
Utilisations extrêmes. Batterie auto. Tension max 15 volts. Tension minimale 10,75 volts (danger de
destruction en dessous de cette tension limite. La batterie risque d'être irrécupérable !
Batterie de camion, traction, marine. Tension max 16,5 volts. Tension minimale. 10,75 volts
Batterie à décharge profonde. Tension max 15,5 volts. Tension minimale 10,75 volts.
Idéalement une batterie au plomb ne devrait jamais descendre en dessous d'une tension de 1,75 volts
par cellule élémentaire soit 10,50 volts pour une batterie conventionnelle, (en dessous de cette
tension limite la récupération devient difficile )
A partir de 14,5 volts une batterie commence à "bouillir" et un dégagement gazeux se produit.
C'est NORMAL.
Ce phénomène peut être un avantage lorsque les cellules de votre batterie présentent une différence
de tension d'une cellule à l'autre. En continuant une charge après la tension optimale atteinte,
exemple 15 volts, laissez votre batterie en charge lente 4 à 6 heures supplémentaires. Cela aura pour