Ce chargeur est conçu pour charger la batterie auxiliaire de la caravane ou du motorhome sans décharger la batterie de démarrage.

Le problème à résoudre est simple: il faut recharger la batterie auxiliaire (utilisée dans le motorhome) dès que le moteur tourne et que la batterie de démarrage est chargée. Il ne faut pas que la batterie du moteur se décharge dans la batterie auxiliaire dès que la connection est établie. Le but est que la batterie auxiliaire soit rechargée avec le courant en excès (courant fourni par l'alternateur mais non utilisé par la batterie principale).

La batterie auxiliaire est généralement une batterie au plomb comme la batterie du moteur, mais elle a une capacité plus élevée et est prévue pour des décharges plus profondes. La batterie auxiliaire n'est pas prévue pour faire démarrer le moteur. L'avantage d'avoir deux technologies identiques, c'est que la tension de charge est identique, mais la batterie auxiliaire au plomb n'a autrement que des inconvénients.

Qu'est ce qu'on trouve sur le marché?

Il y a des coupleurs un peu plus perfectionnés qui mesurent la tension et ne connectent les batteries que quand le moteur tourne, mais ici aussi la batterie du moteur peut être déchargée par la batterie auxiliaire (et je ne parle même pas du courant d'égalisation qui peut être très important et nécessite un relais dimensionné en conséquence). Une batterie auxiliaire de 100 ou 120Ah peut décharger la batterie de démarrage (de 80Ah) même quand le moteur tourne.

Un autre type de coupleur utilise la borne D+ de l'alternateur pour commander le relais de liaison. Cette borne de l'alternateur est normalement utilisée pour alimenter la lampe témoin de charge. Ici aussi, les deux batteries sont simplement mises en parallèle par le relais (en fait le coupleur n'est guere plus qu'un relais pouvant transférer 100 ampères).

Et finalement il existe les systèmes électroniques beaucoup plus chers, qui mesurent l'état de la charge de la batterie de démarrage et ne vont autoriser la charge de la batterie auxiliaire que quand la batterie principale est suffisamment chargée. Ces systèmes sont en vente à partir de 300€ (systèmes à relais). Les coupleurs plus chers utilisent des commutateurs électroniques (transistors mosfet) qui permettent de charger la batterie auxiliaire sans décharger la batterie du moteur.

Les systèmes qui utilisent des diodes ne sont pas bons (sauf les systèmes qui utilisent des transistors mosfet comme diodes). la chute de tension sur les diodes fait que les accus ne seront jamais totalement chargés.

Mon système

Les transistors mosfet peuvent effectuer des milliers de commutations par seconde, ce qui n'est pas le cas avec les relais. La connection de la batterie auxiliaire est donc intermittente, avec le courant en excédent. Une self et une diode transforment le courant intermittent en courant continu pour charger la batterie auxiliaire.

Les composants nécessaires coûtent tout au plus quelques euros et probablement que vous les avez dans vos fonds de tiroir. Si vous êtes colombophile ou collectionneur de timbres, c'est l'occasion de changer de hobby, tout n'est pas encore perdu pour vous.

Schéma 1
Pour la commutation, nous utilisons un transistor MOSFET de puissance. Comme les véhicules ont le négatif à la masse, il nous faut utiliser un MOSFET à canal P, qui est plus cher, moins fiable et a de moins bonnes caractéristiques.

Le circuit est mis en marche par un petit interrupteur. La consommation propre du circuit est d'environ 3mA: le courant qui circule dans l'interrupteur est très faible. Si l'interrupteur est ouvert, la batterie n'est pas chargée, même si la tension de bord est suffisante.

Une fois que la tension de bord dépasse une valeur donnée (14V), le premier transistor entre en conduction, ce qui met le second transistor en conduction qui commande finalement le mosfet. La commutation est accélérée par un petit condensateur de 1nF (couplage positif).

Le circuit est basé sur le circuit de déclenchement: le but des deux circuits est identique: couper l'alimentation à un appareil quand la tension descend sous une limite. Ici, on va autoriser l'alimentation quand la tension dépasse une certaine valeur. L'"appareil" est ici la batterie auxiliaire.

Il y a encore un petit ajout: la batterie auxiliaire est chargée par un courant pulsé. Avec un self, nous limitons le courant maximal. La résistance de la self de 220µH est de 0.1Ω qui, ajoutée à la résistance interne du transistor en conduction (0.01Ω) limite le courant instantané à moins de 100A.

La diode de roue libre est en fait une diode de récupération du courant. Quand la conduction du transistor est coupée, le courant dans la self continue à circuler. Le courant passe alors par la diode. Pendant un court instant (le temps que le transistor est ouvert) la batterie auxiliaire est chargée par le courant dans la self, sans que le réseau de bord ne soit sollicité.

Schéma 2
Un transistor mosfet de type P est plus difficile à trouver, coute plus cher et il y a peu de chances que vous en avez un dans vos fonds de tiroir. Mais nous pouvons malgré tout utiliser un mosfet de type N si nous pouvons augmenter la tension sur le gate à plus de 5V par rapport à la source. C'est possible avec une petite alimentation indépendante qui produit une tension d'environ 10V au dessus de la tension de bord.

Nous produisons la tension positive avec un petit multivibrateur astable (nous pouvons également utiliser un petit convertisseur DC/DC, mais j'en avais pas sous la main). Les transistors que nous utilisons dans le convertisseur doivent pouvoir commuter plus de 100mA, même si la charge effective n'est que d'une dixaine de milliampères. La tension fournie ne doit pas être très stable (elle chute d'ailleurs quand le transistor de puissance est commuté).

L'oscillateur astable consomme environ 15mA. L'interrupteur qui était accessoire dans le cas précédent devient nécessaire, car la consommation est plus élevée.

Schéma 3
Le schéma peut encore être amélioré en créant un fonctionnement totalement automatique, ce qui permet d'éliminer l'interrupteur. Ce qu'il faut modifier:

• Il faut réduire le courant dans le premier étage (courant dans la zener et dans les résistances de base). c'est possible en augmentant les valeurs de toutes les résistances d'un facteur de 10, mais cela veut également dire que l'étage ne pourra produire qu'un courant 10× plus faible. La consommation propre est limitée à 300µA, ce qui est moins que la décharge propre de la batterie.

• Mais faire commuter rapidement le transistor mosfet (pour limiter les pertes) n'est possible que si le transistor est commandé par un courant suffisant (le transistor mosfet a une capacité interne élevée). Un étage d'amplification supplémentaire est nécessaire, car pour assurer un fonctionnement sûr, nous limitons l'amplification de chaque étage à 10×. L'étage supplémentaire ne consomme que quand le premier transistor est en conduction, donc quand la batterie de démarrage est totalement chargée.

• Avec ce transistor supplémentaire nous nous assurons également que l'oscillateur astable n'est mis en route que quand c'est nécessaire, donc quand la tension de bord est suffisamment élevée pour autoriser la charge de la batterie auxiliaire.

Le troisième transistor permet l'enclenchement du multivibrateur via le petit mosfet, ce qui augmente la tension d'alimentation du troisième transistor. Le mosfet de puissance peut alors entrer en conduction et commence la charge la batterie auxiliaire. Le résulat net est que la tension de bord chute légèrement, ce qui force l'arrêt du comparateur et des transistors successifs. La commutation est assistée par le petit condensateur qui produit une contre-réaction positive. Le mosfet de puissance ne peut en effet pas travailler dans sa région linéaire, mais doit constamment être commuté.

Quand la charge de la batterie auxiliaire augmente, sa tension va s'élever, et le courant de charge diminue. La chute de la tension de bord ne diminue plus, et le mosfet de puissance reste alors en permanence en conduction, et ceci tant que la tension de bord dépasse les 14V.

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