Quel chargeur utiliser pour ma batterie LiFePO4 (lithium - fer - phosphate)

Quand vous achetez une batterie LiFePO4 les sites de ventes proposent souvent un chargeur spécifique pour l'accu. Mais est-ce nécessaire?

Je ne vais pas me pencher sur la qualité des chargeurs, je n'en ai acheté qu'un seul (avec mon tout premier acu Tracer) et je l'ai utilisé pour quelques accus plus récents. Ce chargeur est de bonne qualité, mais avec l'augmentation de la capacité des accus, il met de plus en plus de temps à charger mes accus.

Les chargeurs suivants étaient des alimentations pour ordinateurs (Apple IIc, Commodore,...) que j'ai adapté pour charger des accus LFP. Maintenant je ne les utilise même plus puisque j'ai des panneaux solaires 12V.

Voici la courbe d'un chargeur idéal fonctionnant en mode CC/CV. La courbe commence à droite et puis continue en haut presque verticalement vers la gauche. Nous avons d'abord la partie à courant constant, où le chargeur limite le courant. J'ai pris une valeur de 0.25C (donc 2.5A pour un accu de 10Ah), cette valeur détermine principalement la vitesse de charge en mode CC (constant current).

Il existe des alimentations qui ont un mode foldback (courant plus faible quand la tension de l'accu est très faible). Ce n'est normalement pas nécessaire ici, puisque le module BMS va "couper le courant" quand la tension d'un élément de l'accu passe sous 2.5V. Quand la charge débute, la tension n'est donc jamais inférieure à 10V.

Quand l'accu est relativement chargé (tension de l'accu à 14V, ce qui correspond à une tension par élément de 3.5V) le chargeur passe en mode presque-CV (constant voltage). La tension de 3.5V est la tension où l'équilibrage est activé. Il faut ici que le courant diminue pour que l'équilibrage puisse se faire. Le courant d'équilibrage dans la plupart des accus est en effet très faible et si le courant de charge est trop fort la tension monte trop vite et le BMS de l'accu coupe trop rapidement la charge (et donc également l'équilibrage).

Cette partie du graphique est légèrement montante: plus la tension augmente, et plus le courant doit diminuer, c'est un chargeur "soft". La tension du chargeur sans charge doit être de 14.8V: à cette tension tous les éléments devraient avoir une tension de 3.7V, qui est la tension maximale, mais en pratique un élément va arriver plus tôt à cette tension et le BMS coupe la charge.

On voit également des chargeurs dont la tension est limitée à 14.6V: ce n'est pas mauvais, au contraire. Cette tension détermine le temps en mode CV. Avec une telle tension l'accu est chagé à 98 - 100%. L'égalisation peut mieux se faire, puisque la période entre le moment où la tension de l'élément le plus chargé dépasse le 3.5V et le moment où la tension dépasse 3.7V est plus longue. La période d'équilibrage est plus longue, ce qui est une bonne chose.

En théorie il est même possible d'utiliser des chargeurs pour batteries acide-plomb dont la tension de charge est de 14.4V (et dépend un peu de la température). Ici aussi la charge n'est pas totale, mais on ne perd que quelques pourcents et c'est mieux pour l'accu. Il faut simplement que la tension dépasse les 14V, autrement l'accu ne sera chargé qu'à 80% environ. Et surtout: la phase d'équilibrage ne pourra pas se faire.

Il y a quelques années, quand Elon Musk a lancé ses premières voitures avec accus LFP il a indiqué qu'il était recommandé de charger les batteries LFP jusqu'à 100% au moins une fois tous les 5 à 10 cycles. C'est parce que ces accus ont besoin d'un cycle d'équilibrage, qui ne peut se faire que quand l'accu est pratiquement chargé. Quand il parle de technique, Elon dit des choses sérieuses. Il devrait se limiter à la technologie.

Pas le bon chargeur? Pas mon problème! Supposons un chargeur "hard" 14.6V 5A. En mettant une résistance de 0.12Ω en série on va limiter le courant une fois que le chargeur arrive dans la zone CV. Tant que la tension de l'accu est inférieure à 14V, la chute de tension est de 0.6V et le chargeur travaille en mode CC. A partir de 14V, la résistance va diminuer progressivement le courant. Avec une tension de 14.4V le courant n'est plus que de 1.7A. Cela donne un peu plus de temps au circuit d'équilibrage de fonctionner. Tenez compte de la résistance des fils et utilisez une résistance de 0.1Ω 10W.