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Comment calculer la capacité restante d'un accu
Il existe en gros deux méthodes pour mesurer la capacité restante d'un accu:
- La mesure effective du courant que l'accu débite (coulombmetre)
- La mesure de la tension et l'estimation de la capacité restante
Coulombmètre
Le coulombmètre mesure le flot d'électrons qui charge et décharge l'accu. L'équivalence entre coulomb et mAh est
1mAh = 3.6C
Pour mesurer le courant, on utilise soit une résistance de faible valeur, soit une sonde de hall. C'est en théorie le système le plus précis, mais il a certains inconvénients:
- Pour une mesure correcte, le coulombmètre doit mesurer la charge et la décharge de l'accu: lors d'une charge, il n'est pas sûr que l'accu soit chargé à 100%.
- La mesure du courant doit englober tous les courants, donc également le courant utilisé par la mesure (sonde de hall et processeur)
- Le système doit tenir compte de la capacité réelle de l'accu (qui diminue au fil des charges)
- Il faut un système pour mesurer la perte de charge naturelle de l'accu au fil du temps. Cette perte de charge dépend de la température ambiante.
C'est pour cette raison que ce système est généralement utilisé dans les accus des ordinateurs portables, des smartphones,... La puce qui effectue la mesure est présente dans le pack d'accu et est activé automatiquement quand l'accu débite ou est chargé, mais également une fois par minute pour calculer la décharge naturelle de l'accu. La précision est la plus élevée pour les accus qui ont une faible perte de charge et un rendement coulombique élevé (accus au lithium).
Pour maintenir la précision du système, il est recommandé de décharger complètement l'accu de temps en temps (même si c'est pas bon pour l'accu). Le processeur peut ainsi déterminer la capacité effective de l'accu, qui se réduit à chaque charge.
Mesure de la tension
En mesurant la tension, il n'est pas possible de déterminer l'état de charge d'un accu moderne. La tension reste presque constante pendant toute la durée de la décharge (c'est une des caractéristiques des accus qui ont un bon rendement). Quand l'accu débite, la tension aux bornes diminue également à cause de la résistance interne de l'accu.
Il n'y a qu'avec les accus au plomb qu'on peut utiliser la tension aux bornes pour déterminer assez correctement l'état de charge de l'accu. Lors de la décharge, l'acide attaque les plaques et la concentration d'acide diminue, ce qui réduit la tension aux électrodes. Il faut que l'accu soit au repos pour calculer l'état de charge, puisque la tension varie quand l'accu débite ou est chargé (résistance interne et effet de Peukert).
Pour les accus lithium et NiMH, la mesure de la tension ne permet que d'indiquer un état général. Pour les accus lithium, les tensions peuvent être légèrement différentes selon les matières premières utilisées. Les accus lithium-fer-phosphate ont des tensions totalement différentes.
| Etat de charge | NiMH | Lithium
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| •••• | U > 1.3V | U > 3.8V
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| ••• | u > 1.2V | U > 3.7V
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| •• | u > 1.1V | U > 3.6V
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| • | u > 1.0V | U > 3.5V |
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L'état de charge est indiqué par une série de lampes led ou par une led qui clignote 1×, 2×, 3× ou est allumé continuellement (chargeurs).
Quand on utilise un voltmètre pour mesurer l'état de charge d'un accu, on ne peut avoir qu'une valeur approximative. Un accu NiMH au repos a une tension d'environ 1.2V, qu'il soit chargé ou pas. Ce n'est que quand il débite qu'on peut déterminer très approximativement la charge restante. Quand l'accu est pratiquement vide, il y a moins de matière active restante, et la tension chute plus fort pour un courant de décharge identique. Une fois la charge coupée, la tension remonte lentement à 1.2V. Il est possible d'avoir une mesure plus précise si on mesure quand l'accu débite. La chute de tension (résistance interne) dépend de la quantité de matière active encore disponible.
Mesure de la capacité restante d'un accu
Tension mesurée avec un courant de décharge de 0.1C (décharge lente) et 1C (décharge rapide), mais également la tension au repos (mesurée au bout d'une heure).
La tension médiane (midpoint voltage) est la tension au repos quand l'accu est chargé à 50%. Pour un accu NiMH, la tension de repos ne varie presque pas pour une charge qui varie de 75 à 25%. La tension au repos ne permet donc pas de déterminer la charge de l'accu.
Un petit circuit pour mesurer la charge restande d'un accu (vide/moyen/chargé)
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