Une publication scientifique récente relèveque 80 % des accumulateurs au plomb tom-bent en panne, après un certain temps, àcause de la sulfatation. Elle survient avecl’âge, suite à des cycles de charge-décharge

mal programmés ou à cause d’unstockage trop long alors qu’ils sontinsuffisamment chargés. C’est ce quiarrive fréquemment sur la moto ou lavoiture de sport contrainte à « l’hi-

bernation » une bonne partie de l’an-née. Une première approche de solu-tion, Elektor l’avait déjà fourniedepuis plusieurs années avec un pro-jet préventif destiné à maintenir encondition les accumulateurs pendantune longue période d’inactivité.Nous y revenons aujourd’hui avec unconcept tout nouveau.Mais d’abord, sulfatation, de quois’agit-il ? C’est un état dans lequelle sulfate de plomb qui se forme encours de décharge au niveau desplaques de l’accumulateur changede structure. On voit apparaître alorsdes cristaux de sulfate relativementgrands qui obturent les pores desélectrodes et donc en réduisent lasurface effective. L’accu y perd encapacité, n’est plus à même de déli-vrer de forts courants ni de se char-ger convenablement de la manièrehabituelle. Quand on essaie derecharger une batterie sulfatée, il s’yforme de petits ponts conducteursqui court-circuitent les plaques etl’on en déduisait, jusqu’il y a peu,que la batterie était morte.

Remèdes de bonnefemme*(* femme : de fama, la réputation)Naturellement, vous n’allez pasexpédier d’office une batterie récal-citrante au rebut ou à la collectesélective. Un nouvel accumulateurn’est pas gratuit, on préfère com-

LOISIRS

48 Elektor 10/2001

Jouvence pour accuBatterie au plomb en cure de santé

un projet de Karel Walraven à la rédaction, Sjef van Rooij

Absolument impensable il y a peu, ce régénérateur permet d’insuffler unenouvelle vie à de vieux accumulateurs au plomb, totalement ou partielle-ment sulfatés. En outre, le projet s’occupe tout autant des batteriesneuves en leur conférant une sorte de préparation.

lisation du tableau clinique et de monitoragequi compte trois amplificateurs opérationnelset trois LED.Occupons-nous d’abord du générateur. Toutcomme le reste du circuit, il puise son alimentationdans l’accumulateur relié à K1. Et à propos d’ali-mentation, il en faut une de tension suffisammentconstante, à l’abri des pics, exception faite de ceuxque le montage génère lui-même. C’est pourquoinous avons ajouté la self à noyau L1, dont la vocationest d’éliminer les pointes, aidée en cela des conden-sateurs tampons C2 et C3. La LED D1 indique quela tension d’alimentation est présente.Mais entrons plus avant dans le générateur.IC1 (un 4047) fabrique une onde carrée d’unefréquence de 1 kHz avec un rapport cycliquevoisin de 50 %. Aussitôt la sortie Q de IC1 auniveau haut, le FET T1 se met à conduire. Àcause de cela, un courant de décharge com-mence à circuler de l’accumulateur à traversL2, son amplitude croît linéairement jusqu’àce que la tension aux bornes de R4 atteigne0,35 V, ce qui correspond à peu près à uneintensité d’un ampère.Alors, le comparateur IC2d bascule, IC1 seremet à zéro et T1 bloque. L’énergie du champmagnétique emmagasinée dans la bobine L2se libère à présent sous la forme d’une pointede tension appliquée par D3 à l’accumulateur.L’amplitude du pic de tension dépend del’état de la batterie. Si elle est encore enbonne condition et sa résistance interne rai-sonnablement basse, la pointe de tension res-tera modérée, sous les 15 V. Mais avec uneforte résistance interne, le pic peut atteindre50 V. Le maximum est limité par les deuxdiodes zener en série, D4 et D5.

mencer par des examens cliniquesapprofondis avant de poser un dia-gnostic et décréter que l’ancien estau bout du rouleau.Les initiés connaissent sûrementune foule de trucs pour rendre à unebatterie quelque peu défraîchie unecertaine vigueur. Un des pluscélèbres consiste à lui faire subir unecascade de cycles de charge etdécharge. On obtient souvent de lasorte une certaine récupération decapacité, perdue pour différentes rai-sons. Dans d’autres cas, lui appli-quer de fortes impulsions de courantdonne de bons résultats. Mais toutesces méthodes échouent si l’accu aréellement subi la sulfatation.

La thérapie

Ces dernières années, plusieursfabricants ont effectué de nom-breuses recherches, avec des succèsdivers, sur la manière de circonvenirla sulfatation des accumulateurs.Toutes les méthodes, sans exception,tirent un parti plus ou moins granddu caractère pulsant de la charge,abandonnant ainsi la pratique tradi-tionnelle à courant constant.Le procédé que nous présentons iciconstitue un peu le dernier état de latechnique en matière de revitalisa-tion d’accumulateurs. Il consiste àsoumettre l’accu à des impulsions decharge régulières, brèves mais très

puissantes, entrecoupées depériodes de décharge. À notreconnaissance, c’est la manière laplus efficace actuellement employéepour vaincre la sulfatation indési-rable et restituer aux électrodes unétat satisfaisant.Aussi paradoxal que cela puissesembler, l’énergie nécessaire au trai-tement par impulsions provient del’accumulateur lui-même, ce qui seconçoit bien si l’on songe que ladécharge fait partie de la cure. N’em-pêche, lors de soins prodigués à unebatterie peu chargée, il est recom-mandé de brancher, en parallèle surle désulfateur et l’accumulateur sul-faté, un chargeur approprié, unequestion dont nous débattrons plusloin.La stricte honnêteté intellectuellenous oblige à signaler que notreexpérience avec cet appareil n’estpas suffisamment prolongée pourvous garantir le succès incondition-nel. Mais comme le montage n’estpas vraiment onéreux, il nous sembleque le jeu en vaut bien la chandelle.

Générateur d’impulsions

Le dispositif de revitalisation com-plet, vous en trouvez l’électroniquetotale à la figure 1. Elle se composede deux parties, le générateur d’im-pulsions construit autour de IC1,IC2d et T1, puis le système de visua-

LOISIRS

4910/2001 Elektor

Figure 1. On retrouve aisément sur le schéma le générateur d’impulsions et le circuit d’affichage.

IC1

4047

RCC

RET

RST

AST

AST

OSC

14

–T

12

10

CX

13

RX

+T

11

3

6

9

5

4

Q1

2

8

Q

7

10

11

13IC2.D

C1

22nR1

22k

+12V

R5

820k

R9

2k

2

R2

4k

7

R3

5k

6

R40Ω

33

5W

R8

10

k

R7

4k

7

R6

4k

7

D1

POWER

D8

D9

D10

T1

BUZ41

L2

100µH3A

C3

100n

C2

100µ25V

D5

D4

D3

SB560

D2

BAT85

L1

10mH

D6

1N4148

C4

100n

2x BZT03 27; P6KE 27

K1

6

7

1IC2.B

8

9

14IC2.C

4

5

2IC2.A

D7

1N4148

PBYR745

IC2

3

12

010200 - 11

IC2 = LM339

A

1kHz

verte

jaune

rouge

IndicationPuisque l’état de santé de l’accumulateurpeut se déduire de l’amplitude de l’impulsion,nous avons prévu un circuit d’affichagesimple qui permet d’apprécier cette tension.Les trois comparateurs IC2a à IC2c mesurentla tension de pic stockée dans C4 et commu-tent respectivement pour 15, 20 et 30 V. Ainsi,si la batterie est relativement bonne, la LEDverte D8 s’éclaire, pour une moins bonnesanté, ce sera la LED jaune D9 et dans le piredes cas, la rouge D10.Le circuit d’affichage mérite peut-être unmot d’explication. Il faut éviter que, lorsd’une haute pointe de tension, les trois LEDs’allument simultanément ; elles se retrou-vent en parallèle les unes aux autres et bran-chées à une résistance série commune.Comme la LED rouge se caractérise par unetension d’allumage plus basse que la jaune,elles ne s’éclaireront jamais ensemble. Cen’est pas le cas de la verte et de la jaune,dont les tensions de fonctionnement sonttrès similaires. Nous ne pouvons donc pasutiliser la même astuce, aussi avons-nous

placé une diode ordinaire, D7, ensérie avec la LED verte.

Construction

Pour ce montage, il existe une pla-tine qui allie compacité et clarté(figure 2), de manière à permettre,même aux débutants parmi les pas-sionnés, de réussir sans coup férir cesystème de revitalisation. L’accumu-lateur viendra se brancher auxbornes de K1, dans le bon sens, évi-demment. Pour le reste, le montagese réalise en suivant scrupuleuse-ment la disposition des composantset la liste des pièces constituantes.N’oubliez pas les ponts de câblage,il n’y en a que deux, mais ils sontindispensables au fonctionnementde l’ensemble !Il n’est franchement pas déraison-nable de penser qu’impulsions depuissance vont de pair avec para-sites indésirables à radiofréquence,aussi glisserons-nous tout à l’heurela platine montée dans un boîtiermétallique fermé.

Les composants employés ne sontgénéralement pas critiques. Pour D2,une petite diode Schottky convien-dra. D3 est une diode Schottkyrapide et de puissance, capable desoutenir au moins 60 V et 3 A.Dans le choix de T1, on dispose aussid’une bonne latitude, puisque toutFET de puissance, disons 3 A et100 V fera l’affaire. Même le célèbreBUZ10 peut éventuellement conve-nir, à condition d’abaisser la tensionde Zener à quelque 27 V. Il suffit pourcela de supprimer une des diodeszener (D4 ou D5) et de la remplacerpar un pont de câblage. Précisémentà propos de ces diodes zener, il nes’agit pas d’un modèle quelconque,il faut qu’elles soient rapides. La ten-sion n’est pas critique en soi, pourpeu que leur somme se situe entre40 et 50 V. Et surtout, ne les oubliezpas, ce qui équivaudrait à signer lasentence de mort de ce brave MOS-FET T1 !La bobine L2 est une self antipara-site ordinaire, prévue pour un cou-rant d’au moins 3 A. Son inductance

LOISIRS

50 Elektor 10/2001

(C) ELEKTOR010200-1

C1

C2

C3

C4 D1

D2 D3

D4

D5

D6

D7

D8 D9 D10

H1 H2

H3H4

IC1

IC2

K1

L1

L2

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

T1

-

+

A

010200-1

(C) ELEKTOR010200-1

Liste des composants

Résistances :R1 = 22 kΩR2,R6,R7 = 4kΩ7R3 = 5kΩ6R4 = 0Ω33/5 WR5 = 820 kΩR8 = 10 kΩR9 = 2kΩ2

Condensateurs :C1 = 22 nFC2 = 100 µF/25 V radialC3,C4 = 100 nF

Bobines :L1 = 10 mHL2 = self d’antiparasitage 100 µH/3 A

Semi-conducteurs :D1 = LEDD2 = BAT85D3 = SB560 ou PBYR745D4,D5 = BZT03 27 ou P6KE 27D6,D7 = 1N4148D8 = LED verte (haut rendement)D9 = LED jaune (haut rendement)D10 = LED rouge (haut rendement)T1 = BUZ41IC1 = 4047IC2 = LM339

Divers :K1 = bornier encartable à 2 contacts au pas

de 7,5 mm

Figure 2. Avec une platine déjà préparée, la phase pratique de la construction n’estplus qu’une formalité.

et fera place à la jaune. Et si, après une cer-taine période de traitement, c’est la verte quis’allume, on pourra se dire que la batterie aretrouvé une capacité raisonnablementbonne. Une mesure au voltmètre devrait alorsconfirmer que la force électromotrice (char-geur débranché, donc) avoisine de nouveaula valeur nominale de 12 V.Alors là, si vous voulez affiner l’investigation,passez au test de décharge. Branchez unecharge étalon et mesurez le temps pendantlequel l’accumulateur va être capable de déli-vrer le courant demandé. La capacité utili-sable n’est rien d’autre que le produit du cou-rant par le temps. Un accumulateur de 12 Vqui alimente une ampoule de 50 W débite uncourant d’environ 4 A aussi longtemps qu’elleéclaire normalement. Si la batterie tient lecoup pendant 5 heures entières, c’est que sacapacité effective vaut 20 Ah.Si la capacité ainsi mesurée se situe encoreloin de la valeur nominale donnée par le fabri-cant, rien n’empêche de recommencer la curede jouvence. Il ne faut généralement pas s’at-tendre à des résultats immédiats, surtout sila sulfatation de l’accumulateur au commen-cement de l’intervention était fort avancée, leprocessus de rétablissement peut alorsprendre des jours, voire des semaines.

(010200)

ne doit pas être précise, on compteentre 50 µH et 200 µH. Les bobinesspéciales pour alimentation à décou-page conviennent très bien, ellesaussi, mieux même. La valeur de laself L1 est tout aussi peu critique, lamoitié ou le double de la valeur indi-quée de 10 mH donne d’aussi bonsrésultats.

Utilisation

Il y a trois manières envisageablesde se servir de notre appareil de revi-talisation.La première, c’est de le mettre enfonction dans un système existant,sur une voiture ou sur un groupeélectrogène, par exemple, pour pré-server son accumulateur de la sulfa-tation. On l’intègre simplement en lereliant à la batterie, avec les fils lescourts possibles, de préférence. Ilfaut alors tenir compte de saconsommation permanente, environ20 mA, pour ne pas laisser la batte-rie trop longtemps sans charge et laretrouver, sans sulfate cristallisé,certes, mais plate.La réhabilitation d’accumulateursdéjà sulfatés, on peut l’envisager dedeux façons différentes. Rechargerl’accumulateur, débrancher le char-geur et le remplacer par l’appareil derégénération. Comme celui-ci vapomper du courant de la batterie,nous l’avons déjà indiqué, elle sedéchargera progressivement, il fau-dra donc la surveiller attentivementet la recharger le moment venu. Enpratique, il faudra très probablementrecommencer le cycle complet à plu-sieurs reprises pour récupérer unaccumulateur sévèrement sulfaté.Comme la méthode que nous venonsd’exposer requiert une attentionrégulière, sous peine d’atteindre ladécharge totale, voire une périodeprolongée en trop basse tension, cequi est, on s’en doute, très domma-geable pour un accumulateur auplomb, la procédure suivante estplus recommandable. On raccorde lerégénérateur à la batterie et on ybranche simultanément, en shunt,un chargeur qui fonctionne au goutteà goutte. Donc pas un gros engin de7 A ou davantage, un modèle sus-ceptible de délivrer 1 à 2 A tout auplus. L’ensemble peut alors resterbranché en permanence sans incon-vénient.

Il est en principe possible de laisserle régénérateur branché continuelle-ment sur la batterie de la voiture. Ledanger existe cependant, si l’accu-mulateur vient à présenter une résis-tance interne élevée, que des impul-sions d’une cinquantaine de voltsatteigne le tableau de bord ou desaccessoires sensibles. L’électroniqueembarquée n’apprécie pas nécessai-rement ce genre de stimuli. Il estsans doute plus prudent de décon-necter l’accumulateur avant de luiappliquer le traitement.

Les effets ?

Grâce aux trois LED, il est très aiséde contrôler la réaction à la cured’impulsions. S’il se produit effecti-vement une diminution de la sulfata-tion, la résistance interne de l’accu-mulateur va s’affaiblir. Les impul-sions de charge du régénérateurauront une moins grande amplitudeet la couleur de la LED allumée nousen informera. Un accumulateur enpiteux état fera d’abord s’éclairer laLED rouge. Si la charge par impul-sions est efficace, la rouge s’éteindra

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Figure 3. Compte tenu de l’émission possible de parasites électromagnétiques, mieux vautemballer le circuit dans un coffret métallique.