Alimentation autonome: batterie gel Ultracell UCG55-12V 55Ah/20h

[toyof]

Bonjour à tous,

 

Je partage un choix de matériel pour vous faire profiter de ma démarche et/ou pour avoir vos retours sur une éventuelle erreur que j'aurais faite vis-à-vis de ce choix.

 

Je viens de recevoir cette batterie gel à décharge lente: Ultracell UCG55-12V 55Ah/20HR. Elle coute 120€. Alors c'est ce que j’avais commandé mais à ma grande surprise j'ai reçu une batterie avec une inscription différente: UCG55-12V 55Ah/10HR. Au début, j'ai eu un peu peur mais en fait c'est une bonne nouvelle. Je suppose que le fabricant a améliorer la performance de cette référence de batterie.

Il faut savoir en effet que plus le courant de décharge est important, plus la capacité de la batterie s'en trouve diminuer et inversement. UCG55-12V 55Ah/20HR, ça veut dire que si on tire constamment 2.75A pendant 20h, on aura consommé la capacité nominale de 55Ah (2.75x20). En revanche, UCG55-12V 55Ah/10HR, ça veut dire que si on consomme 5.5A pendant 10h, on aura consommé la même capacité que précédemment, à savoir 55Ah. Ça sous entend que si on tire moins que 5.5A, par exemple 2.75A, la capacité de la batterie sera plus importante que 55Ah. Autrement dit, à 2.75A, ça durera plus que 20h pour consommer 100% de la capacité (donc plus de temps qu'avec une UCG55-12V 55Ah/20HR). Je n'ai pas trouvé la doc de cette batterie "améliorée", donc je ne sais pas dire combien vaut ce "plus que 20h".

 

Revenons-en maintenant à la batterie Ultracell UCG55-12V 55Ah/20HR pour laquelle je dispose de la doc: https://www.power-manutention.fr/index.php?controller=attachment&id_attachment=611

La UCG55-12V 55Ah/10HR a des caractéristiques différentes mais plus avantageuses donc je sais que ce que je vais dire ci-dessous sera largement atteint.

Mon setup consomme environ 2.5A (j'ai un peu surestimé je pense) et un peu plus quand je fais un go-to mais ça dure tellement peu de temps que je le néglige.

 

Dans le tableau suivant:

on retrouve les infos sur la capacité de la batterie en fonction de la consommation. Ça confirme qu'à 2.75A, au bout de 20h, au aura atteint 100% de la capacité de la batterie. Je n'en sui pas très sûr mais je comprends que la valeur F.V/TIME correspond à la tension atteinte par cellule lorsqu'on a consommé 100% de la capacité. Comme il y a 6 cellules, ça correspond, pour la ligne que j'ai entourée à 6x1.8V soit 10.8V. Si je consomme 12.5A, je serai à 100% de la capacité consommé en 3h. Ça montre bien ici que plus le courant consommé est fort, plus la capacité de la batterie est faible: on consomme ici 12.5x3 soit 37.5Ah donc beaucoup moins que la capacité nominale de 55Ah. Pour mon setup qui va consommé environ 2.5A, je sais donc qu'il faudra un peu plus de 20h pour vide complétement ma batterie.

Et là vous serez peut-être tenté de me dire: "c'est pas un peu beaucoup de prévoir une session de 20h?". C'est vrai qu'une nuit de 20h, à moins de s'approcher sérieusement du cercle polaire, c'est pas donné à toute le monde...

 

Sauf que, j'ai envie, vu le prix de la batterie, d'optimiser sa durée de vie! Car, en effet, plus on décharge en profondeur la batterie, moins sa vie sera longue...

On voit sur le graphe ci-dessus que si on ne fait que des cycles de décharge à 100%, la batterie sera morte après 400 cycles. Par contre, si on ne la décharge à chaque fois que de 20%, on pourra faire 3800 cycles soit presque 10 fois plus que lorsqu'on utilise toute la capacité de la batterie!

 

Autre point: il faut être prudent sur la chute de tension observée pendant la décharge de la batterie car celle-ci peut-être préjudiciable pour le matériel alimenté voire dangereuse pour l'utilisateur.

Avec le graphe ci-dessus, 1C correspondant à une consommation de 55A, comme j'ai prévu de consommer avec mon setup 2.5A, je suis donc à peu près sur la courbe 0.05C (2.5/55). Pour une nuit de 8h, on voit que ma tension passera de 12.6V à 12V. Par ailleurs, en 8h, j'aurai consommé 20Ah (8x2.5) soit 37% (20/55) de la capacité, en réalité un peu moins car à 2.5A la capacité de la batterie est supérieure à la capacité nominal de 55Ah comme vu plus haut. On voit qu'à 37%, je pourrais réalisé environ 1800 cycles. Comme j'ai utilisé des hypothèse pénalisante (notamment courant consommé et durée d'une session) et qu’en plus ma batterie est en fait une UCG55-12V 55Ah/10HR, je devrais normalement faire un peu plus de 1800 cycles. Compte tenu du prix 120€, ça me parait tout à fait raisonnable: 0.07€ (120/1800) la nuit!

 

Pour terminer, il faut modérer ces performances par rapport à la température ambiante: nous sommes par essence à l'extérieur et la température peut donc être très faible. Plus la température extérieure est faible, plus la capacité de la batterie diminue. Tout ce que j'ai dit plus haut est vrai pour une température de 25°C.

Sur ce graphe, dans Cx, le x correspond au temps pour consommer toute la capacité de la batterie. Comme vu plus haut, ça dépend du courant consommé par le matos. Dans mon cas, je suis à peu près sur la courbe C20, en réalité, sur une courbe plus haute non représentée car C20 correspond à un courant de 2.75A alors que pour mon matériel, je suis parti sur une hypothèse de 2.5A). S'il fait par exemple 5°C dehors et bien je commencerais ma nuit non pas à 100% de la capacité de la batterie mais à environ 90%.

 

 

En bref, lorsqu'on choisit une batterie pour alimenter son matos, ne surtout pas faire le raisonnement ultra simpliste: je consomme 2.5A et je veux faire des nuits de 8h, donc j'achète une batterie de 2.5x8= 20Ah. En achetant une 20Ah et si on fait effectivement des nuits de 8h, on risque de rapidement flinguer la batterie (diminution drastique du nombre de cycle) et d'alimenter son matos avec une tension trop basse (donc cramer son matos). Mon raisonnement ci-dessous est quelque part assez simpliste aussi car énormément de paramètres jouent sur la performance des batteries: j'ai pris des hypothèses moyennes même plutôt pénalisantes pour avoir un ordre d'idée de la durée de vie de la batterie et de la tension en fin de session.

 

Je verrais à l'utilisation si je ne me suis pas planté!

 

Bon ciel!

 

 

 

 

 

[toyof]

J'ai oublié d'aborder un point qu'il ne faut quand même pas négliger ... Il faut aussi prêter une grande attention aux caractéristiques des câbles d'alimentation entre la batterie et les consommateurs. Il faut que leur résistance soit la plus faible possible sinon tous mes calculs ci dessous seront faussés... Pour alimenter, il faut donc préférer du câble de grosse section, le plus court possible, éventuellement utiliser plusieurs câbles. De cette façon, on limite la chute de tension en entrée des consommateurs. Cette chute de tension due à la résistance des câbles doit être la plus faibles possibles sinon il y a un risque que les consommateurs ne fonctionnent pas bien voire soient endommagés. Il y a plein de site qui calcule la résistance d'un câble en fonction de sa section, du conducteur et de sa longueur (pour la longueur, bien prendre l'aller et le retour !). Plus votre câble sera résistant, plus il augmentera la puissance consommée et plus la chute de tension sera importante. L'autonomie de la batterie dépendra donc aussi de cette résistance.

 

En bref, le câble est un consommateur qu'il faut considérer comme les autres ! Si on veut que son impact soit négligeable: grosse section, petite longueur, cuivre, multiplier le nombre de câble !