Accus

Charger vos accus Ni-Cd

Eric Fredon

Tout d'abords bonjour à tous. Je suis technicien en électronique et j'utilise professionnellement des accus Ni-Cd depuis un peu plus de 10 ans maintenant. Grâce de cette expérience, j'ai développé un site sur le sujet et Stéphane m'a demandé d'écrire un article (voire plusieurs) dans cette publication. Je ne suis pas modéliste mais je partage vos problèmes d'entretien de batteries.
Je vous propose donc pour cette première édition un simple petit rappel sur la charge des accumulateurs Ni-Cd.

Pour la partie réaction chimique, si elle intéresse quelqu'un je vous renvoie mon site car ce n'est pas du plus grand intéret.

Un élément Ni-Cd est caractérisé par sa capacité donnée en Ah (Ampère heure) et la tension présente ses bornes qui est liée sa résistance interne en fonction du courant qui le traverse ou qu'il débite. La tension nominale de fonctionnement considérée est de 1,2 Volts. La tension minimale est de 1 Volt. L'élément est alors complètement déchargé. Attention descendre en dessous de cette valeur est dangereux pour l'accu. La tension maximale peu atteindre 1,45 Volts en charge rapide (voir plus loin). Cette tension de 1,45V sera la tension minimale par éléments que devra pouvoir délivrer votre chargeur.

En théorie la charge d'un accumulateur au Nickel-Cadmium doit s'effectuer courant constant. La valeur idéale de ce courant pour une charge optimale est de 1/10ème du courant correspondant la capacité nominale. Donc par exemple 100 mA pour un accu de 1 Ah. Ce courant doit être appliqué l'accu pendant environ 14 heures pour atteindre une charge complète. La tension de l'accu va alors augmenter rapidement au début puis plus lentement pour atteindre une tension de fin de charge d'environ 1,4 V par élément.

Lorsque qu'il a emmagasiné toute l'énergie qu'il pouvait, l'accu se met chauffer. On entre dans la phase de surcharge. A ce moment toute l'énergie qui traverse l'élément est transformée en chaleur et la tension aux bornes de l'élément commence rediminuer légèrement. Cette phase est préjudiciable la durée de vie de l'accu.
Les éléments Ni-Cd actuels sont toute fois assez robustes et résistent assez bien aux augmentations de température contrairement aux éléments Ni-MH.

Il faut arrêter donc la charge au plus tôt après cet instant de maximum de tension. Pour cela il existe plusieurs méthodes ou moyens :
- Le plus simple est la surveillance du temps, on coupe la charge au bout de 14 heures. Bien sur ce n'est pas très précis mais cela peut suffire ... et ça suffit à beaucoup !
- La seconde méthode assez rustique est de surveiller la tension aux bornes de la batterie et d'arrêter la charge lorsque l'on atteint environ 1,35V/él. Là aussi ce n'est pas très précis et si un des éléments est défectueux on atteint jamais la tension.
- Autre solution, détecter l'élévation de température de l'élément. C'est beaucoup plus précis mais cela impose d'équiper chaque pack batterie avec une sonde de température.
- Enfin il y a la détection de la baisse de tension de fin de charge, le -dV/dt. Cette méthode est actuellement la plus reconnu et la plus utilisée. Les composants dédiés la gestion du Ni-Cd utilisent presque tous cette méthode et certain la combinent souvent avec la détection de T°.

Tous ces modes de détection vont être très utiles pour les autres modes de charge. En effet la charge au dixième de la capacité pendant 14 heures n'est pas la seule utilisée. Certains éléments (pas tous) supportent des charges accélérées 1/5ème du courant nominal pendant 6/7 heures, ou des charges rapides, la capacité nominale pendant 1 heure. Je vous préconise de n'appliquer ce genre de charge que sur des accus complètement déchargés. Bien sûr ces charges sont de moins bonne qualité qu'une charge nominale et il est impossible d'atteindre ainsi 100% de la capacité de l'accu. Je sais que certain d'entre vous, notamment en modélisme auto, appliquent des charges plus importantes jusqu'à 5 fois le courant nominal ? ? ? ? Je ne dirai pas ce que j'en pense. Dans les cas de charges rapide ou accélérée, la détection de fin de charge est indispensable sous peine de destruction des éléments si par malheur on les oublie.
Une autre méthode de charge est la charge permanente. Elle se fait en général 1/20ème de la capacité nominale et on peut la maintenir pendant plusieurs jours, voire en permanence pour certains accus qui sont fabriqués spécialement pour cela (ex : éclairages de sécurité).

Enfin il reste le courant d'entretien que l'on applique l'accu une fois qu'il est complètement chargé pour compenser la décharge naturelle. Il s'effectue au 1/100ème de la capacité nominale et peut tre maintenu indéfiniment sur l'accu.

Toutes ces méthodes sont sous-entendues à courant constant.
Mais comme en électronique il est difficile de passer d'une valeur de courant à une autre avec peu de composants, les fabricants de pavés spécialisés dans le domaine ont développé un nouveau type de courant de charge, qui est le courant pulsé. Le principe est simple, au lieu d'appliquer 1/10ème du courant en permanence, on applique le courant nominal par impulsion pendant 1/10ème du temps. Le temps étant plus simple gérer numériquement qu'un courant analogique. Cette méthode a largement fait ses preuves et la plupart des chargeurs actuels fonctionnent avec ce type de courant.

Je vous ai présenté plusieurs modes de charge pour vos accus et il va sans dire que toutes les déclinaisons entre ces différentes méthodes sont possibles.

Si vous voulez plus de renseignements, je vous propose de vous reporter à mon site bien sûr, où vous trouverez plein d'autres choses sur le sujet (fournisseurs, schémas de chargeurs, composants électronique, liens divers), ainsi qu'aux sites des fabricants d'accus dont je vous donne les liens la fin de l'article. La charge des accus Ni-Cd n'est pas restrictive, elle doit s'adapter aux besoins de chacun et je ne prétends pas en détenir la vérité.
J'ai volontairement omis de parler de l'"effet mémoire", il fera l'objet d'un autre article. Si ces quelques lignes vous inspirent des commentaires je suis prêt à les recevoir.

Eric Fredon