L'égalisateur de charge est principalement destiné aux accus de mobilhome (ou de bateaux) de type plomb-acide. Il permet en plus de transférer l'énergie d'un accu chargé vers l'accu qui ne l'est pas encore.

Situation: dans un (gros) mobilhome ou un bateau, vous avez des accus plomb-acide 12V. Dans certaines applications, il faut une tension de 24V, donc deux accus en série. Le chargeur est un appareil 24V qui charge les deux accus à la fois. Mais il arrive que l'un des accus soit plus déchargé que l'autre. Le chargeur fournit une tension de 28V en charge, mais avec un accu encore bien chargé et un accu à moitié chargé, il y a un déséquilibre: au lieu d'avoir une tension de 14 + 14V on a une tension de 13 + 15V. L'accu qui reçoit 15V va être surchargé (il va perdre son électrolyte par électrolyse) tandis que l'autre accu ne sera jamais bien chargé car le chargeur réduit le courant quand la tension limite de 28V est atteinte.

Le circuit à droite mesure la différence de tension entre les deux batteries et décharge l'accu le plus chargé par une résistance de 15Ω (courant de décharge d'environ 1.2A). Le circuit se compose d'un double comparateur (aop, par exemple un LM358 alimenté sur la tension totale). Le circuit contrôle que la tension médiane des accus se trouve bien au milieu (résistances de 12kΩ) et si elle dévie d'un volt ou plus, un transistor est mis en conduction.

Pour éviter un fonctionnement linéaire et l'échauffement des transistors, chaque aop a une boucle de réaction positive qui produit une oscillation basse fréquence (environ 0.2Hz). Le transistor est ainsi mis complètement en conduction et puis à l'arrêt. Le transistor ne chauffe pas en fonctionnement comme interrupteur.

Les résistances de puissance ont une dissipation de 15W. Il est également possible d'utiliser 3 résistances de 47Ω en parallèle, la puissance nécessaire est alors limitée à 5W par résistance. Chaque lampe led s'allume quand le transistor correspondant est en conduction. Dans une situation idéale, il n'y a aucune led qui est allumée.

L'égalisateur est mis en route dès que le chargeur est enclenché (éventuellement par un contact de relais). Il ne faut pas que le circuit égalisateur fonctionne quand les accus ne sont pas en charge. Attention que la tension du chargeur à vide ne dépasse pas la tension maximale des amplis opérationnels (elle est de 32V pour un LM358).

Le circuit a un inconvénient: la charge de l'accu le plus chargé est dissipée en pure perte dans une résistance. En remplacant la résistance par un convertisseur DC-DC, on peut transférer la charge de l'accu chargé vers l'accu vide. Un convertisseur DC-DC de 12V-12V 3A est idéal (chargeur de 30A au maximum). Le transfert de puissance peut se faire, car l'accu chargé a une tension plus élevée que l'accu vide. Le convertisseur permet de déplacer les niveaux de tension et donc la charge d'un accu vers l'autre.

Photo à droite: comme vous voyez, le circuit d'équilibrage peut être très petit, c'était un circuit d'expérimentation où des composants ont été changés (ajout d'une boucle positive). Ce sont les résistances de puissance qui prennent le plus de place. Les refroidisseurs ne sont pas nécessaires quand les transistors fonctionnent en mode pulsé. Il est possible de réaliser le tout avec des composants montés en surface (CMS), même en ce qui concerne les mosfets de puissance (5A, 60V).

Les résistances de dissipation de 47Ω sont les plus gros composants. Elles ont été remplacées par des convertisseurs DC-DC pour renvoyer de l'énergie de l'accu chargé vers l'accu vide.

La puissance du convertisseur doit être de 1/10 de la capacité du chargeur pour des accus qui ne sont que modérément déchargés asymmétriquement.

Si un accu a tendance à être déchargé plus fort (par exemple l'accu entre 0 et 12V qui doit fournir du 12V à certains appareils) on peut n'utiliser qu'un seul convertisseur sur la partie haute (12 - 24V) qui pompe dans la partie basse (convertisseur I). On économise ainsi un convertisseur, qui est la partie la plus chère de l'installation. On garde par contre la résistance de puissance sur la branche qui n'a pas de convertisseur (à la place du convertisseur II).

L'égalisateur de charge fonctionne un peu comme un BMS (Battery Management System) pour accus au lithium, mais ici pour deux batteries au plomb qui peuvent être déchargés différemment. Et l'avantage de ce circuit, c'est le transfert de charge d'une batterie à l'autre.