Mesures sur les petits accumulateurs NIaccu_NIMH0-MH

1 Énergie locale
1.1 Généralités
1.2 Les piles
1.3 Les formats utilisables
1.4 La charge des accus
1.5 Les accus NI-MH
2 Les mesures
2.1 Avec 2 accus R6 en série
2.2 Avec 1 seul accu
3 La Charge
3.1 charge à courant constant
3.2 Une réflexion globale
3.3 Le chargeur en prévision
4 Les conclusions
5 10/02/2017

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Avant Propos

(Appelons sans distinction et par abus de langage, batterie, accumulateurs ou simplement accus ces petits éléments qui délivrent de l'énergie électrique. Bien que le terme batterie ait souvent la "connotation de 12 Volts pour voiture" et soit sémantiquement la dénomination d'un ENSEMBLE d'éléments unitaires).

Je m'aperçois que les montages à micro contrôleurs (PIC, puisque je pratique cette variété de micro contrôleurs) ont pour beaucoup besoin d'une alimentation de secours. (Je pense au pilotage de mon panneau solaire, ainsi qu'à ma régulation solaire).
En effet EDF qui délivrait jusqu'à ces dernières années du courant avec une bonne qualité dans le terme de la présence tension, dérive de plus en plus et les micro-coupures ne sont plus très rares.

A décharge pour  l'entreprise nationale que des nuées de corbeaux envahissent les abords des villes, et même directement les villes, et qu'un certain nombre passent de vie à trépas sur les pylônes 20 000 V (surtout avec H61 ou dérivation).
La conséquence est un arc électrique et une chute brutale de tension comme pour des branches qui touchent 2 fils, souvent accompagné par un bruit de corbeau1coup de canon.

(Mais quand on trouve à chaque fois des corbeaux électrocutés au pied d'un pylône, on peut raisonnablement se poser des questions et envisager des corrections adaptées, à la fois pour la qualité de la continuité du service et l'aspect écologique du défunt plume noire qui pourrit toujours au sol).

Bref, laissons de côté ces sujets politiques et écologiques pour revenir sur le fond et les conséquences des coupures. La première conséquence est donc la perte des données cumulées et donc le risque de se retrouver avec un état précédent souvent inconnu au rétablissement de la tension secteur.
Certes une coupure de courant est toujours possible, mais jusqu'à présent j'avais fait l'impasse, ayant une bonne régularité de distribution.

Il y a aussi de très "méchantes" coupures qui sont telles que le micro contrôleur perd seulement une partie de ses données et le secteur revenant assez tôt, il travaille alors avec des données mémoire fausses. Il est planté si on n'utilise pas le watch dog !
Ces coupures durent de la fraction de secondes à quelques secondes. Normalement ce type de coupure devrait pouvoir être réglé par des alimentations ayant des condensateurs suffisamment dimensionnés et à la seule condition que la partie puissance commandée ne soit pas trop importante.

Il reste néanmoins une solution sans batterie qui consiste à enregistrer ponctuellement en EEPROM ce qui doit être sauvé puis à couper en positionnant un flag en EEPROM que l'on consultera à chaque mise sous tension.
Ce principe est seulement possible si l'alimentation est suffisamment "solide" et que l'on a un signal de disparition de la tension secteur. C'est assez délicat car le risque est de ne pouvoir reprendre la main si toutes fois on attendait en boucle de programme la disparition totale... Bref tout est à peser en fonction du projet.

Ce problème de coupure secteur est gênant sur le stockage de données (Cas d'une régulation solaire), mais tout autant sur le pilotage d'un panneau. Alors j'envisage, sinon de reprendre cet aspect, mais au moins dans l'immédiat, de ne plus réaliser sans accus de nouveaux montages nécessitant impérativement cette rigueur de conception.
Mon datalogger avait été conçu partiellement de cette manière et dans ce cas c'était plus que nécessaire tant des campagnes de mesures peuvent être longues et perdues à la première coupure de courant. (Ce datalogger  a servi à réaliser les enregistrements qui suivent).

Cette façon de voir les choses peut cependant être lourde de conséquences au niveau du design, car il faudra au moins pouvoir maintenir les données durant plusieurs heures, jusqu'à ce que le courant revienne. On verra que ce n'est pas la seule conséquence, car le hardware est aussi impacté.
On oubliera pratiquement toujours l'éventuelle partie "puissance" qui est trop délicate à traiter en l'absence du secteur.

1 Énergie locale

Il faut donc pouvoir alimenter par des petits accus les micros contrôleurs. Je ne m'attarde plus sur les batteries Cd-Ni qui sont anciennes et d'un emploi toujours assez compliqué par rapport à l'effet mémoire.

A ce jour les seuls petits accus grand public sont les Ni-Mh (Nickel Métal Hydrure).
Aussi cette campagne d'essais relate ce type d'accus NI-MH avec des modèles NI-MH anciens mais aussi des modèles NI-MH récents et bon marché.

Je dois aussi dire que les PIC ont (presque) tous une EEPROM, mais que l'écriture en EEPROM ne peut être qu'occasionnelle, car le nombre d'accès est limité aux alentours de 100 000 à 1 000 000 de cycles. Or ces valeurs sont atteintes très rapidement si on les utilise trop souvent.
On place le plus souvent en EEPROM des paramètres ou des constantes qui ne changent que très peu souvent, ou une récapitulation journalière par exemple. Cette solution n'est donc pas utilisable directement mais suivant la possibilité ponctuelle décrite en Avant propos...
Avec une bonne alimentation ménageant au moins une seconde d'autonomie, il est possible d'écrire encore en EEPROM à la condition de détecter immédiatement l'absence secteur (1 ou 2 alternances)

1.1 Généralités

Le fait de laisser fonctionner un micro contrôleur sur batterie est tout à fait possible au vu des faibles consommations de ces circuits MOS. Suivant les cas, il sera toujours préférable de garder une I/O pour la détection de présence secteur, pour prendre les mesures d'économie d'énergie et assurer la reprise de programme (au bon point) dès que le secteur réapparaîtra.

On se méfiera des 30 secondes habituelles qu'EDF s'accorde avant de ré-enclencher sur un défaut. Si le défaut est permanent, alors 3 tentatives sont faites et si la troisième échoue, alors il y a de grandes chances qu'il faille attendre au moins une bonne demi-heure.
Sur des cas d'incidents "normaux" et de défaut avéré, EDF sait souvent redistribuer par des moyens de rebouclage, mais cela demande des opérations distantes et des manœuvres (parfois manuelles), donc "un certain temps".

(Sur les manques de secteur suite à catastrophes, le sujet est très différent mais n'est pas traité ici, car dans ces cas c'est souvent une question de plusieurs jours et il y a beaucoup de sujets plus urgents à traiter alors).

Le premier degré de sauvegarde sur incidents devrait donc préserver les données, et souvent maintenir la notion de temps et donc l'horloge. Ceci implique plusieurs points de détails au niveau des micro-contrôleurs :
La première solution est de garder le processeur actif mais d'inhiber toutes les commandes consommatrices vers le monde extérieur et de maintenir l'heure si celle-ci fait partie du process.

Si l'énergie consommée est trop élevée, cela implique peut-être de réduire la vitesse de fonctionnement du processeur voire de le mettre en veille (SLEEP). Dans ce cas, si l'horloge doit être maintenue, elle devra fonctionner sur le timer1 dont l'oscillateur continue de fonctionner en mode SLEEP (Sur quartz externe).
Cette dernière solution a donc des répercussions sur le hardware de conception.
Il peut aussi être nécessaire de placer le processeur avec une alimentation spécifique par rapport au reste du montage pour minimiser le stockage d'énergie, mais surtout augmenter l'autonomie.

Les énergies nécessaires sont à évaluer en fonction des courants absolument nécessaires, mais aussi et surtout pour la durée nécessaire !

Cette réflexion sur les coupures secteur m'a donc conduit à faire ma petite enquête sur les accumulateurs Ni-Mh.

A ce jour on pourrait travailler avec 2 éléments de 1.25 Volts en Ni-Mh, ce qui donne 2.5 volts qui est accepté sans problème par les nouveaux PIC. On peut ainsi faire l'économie d'un régulateur, mais aussi et surtout l'économie d'énergie qui évitera de placer 3 éléments ou plus, puis d'assurer une régulation.

Pour fixer les idées un PIC 16F886 à 4MHz et en fonctionnement NORMAL consomme 220 µA à 2 V. Sur des accus de 2500 mAH on pourrait le faire fonctionner durant 11363 heures soit 473 Jours à vitesse normale !

On aura remarqué que sur les PIC, plus la tension d'alimentation est élevée, plus la consommation du PIC est importante (Ce qui est une perte !)
Attention cependant que la vitesse de traitement à 2 volts ne pourra pas dépasser 4 MHz pour un PIC16F690 par exemple. Il faudra alors 3 volts à 10 MHz et 5 Volts à 20MHz. En d'autres termes,
 plus ça va vite, plus ça consomme !

(Le lien vitesse/consommation est donc bien une réalité qui s'explique par la charge/décharge de tous les petits condensateurs internes…au travers de la résistance ohmique des différentes liaisons internes.)

1.2 Les piles

Pourquoi pas des piles tout simplement ?
Les piles s'usent "Même si l'on ne s'en sert pas"... et c'est toujours lorsqu'elles doivent donner le secours qu'elles sont trop faibles. (Voyez la lampe électrique de secours de votre voiture !)

Alors, pour ma part, je n'ai aucune confiance dans ces éléments toujours trop chers qui sont seulement bons à polluer en pure perte et qui sont vides le jour où on en a besoin.

A ce jour, des solutions pérennes permettant la réutilisation d'un bon nombre de fois de tous les produits, me semblent être l'unique solution d'avenir.
Aussi ce sont les accus Ni-Mh qui ont ma préférence car ils répondent bien aux différents problèmes techniques des micro-contrôleurs.
(Bien que la tension de 1.25 V soit un peu faible comparativement aux piles alcalines de même format, mais à une tension de 2V, c'est parfaitement adapté avec deux éléments seulement, à la seule condition de ne pas réguler cette tension et d'accepter de monter jusqu'à 1.5 V par élément soit 3.0 V environ).

1.3 Les formats utilisables

Un format me semble émerger parmi tous les autres, et c'est je pense le format R6 ou AA de 1.25V ou 1.5 V pour les piles. (Je ne suis pas certain de cela, mais il me semble avoir lu que ce format est, peut-être le meilleur, et qu'il a en tous cas un très bon rapport énergie/masse).

Ce petit écart de tension entre piles alcalines et accus est parfois fort gênant et pourrait nécessiter un troisième élément dans certain cas (Perte d'une chute de tension due à une diode par exemple etc….)
En ce qui concerne les batteries au plomb, je n'en parle pas, car c'est une autre "taille" et à ce jour c'est peu justifié à cause de la très faible consommation des processeurs en mode sommeil (1 nano Ampère sous 2V).
La durée de vie de ces batteries plomb est insuffisante et ne dépasse pas en général 5 années

On s'arrangera donc pour utiliser 2 éléments NI-MH de 1.25 V pour assurer la sauvegarde puisque pour les nouveaux PIC, la tension mini est de 2V (Voire moins pour la mémoire).

Beaucoup de circuits récents acceptent de fonctionner entre 5V (ou 3.3V) et 2 Volts (au minimum). On notera que certains composants à 3.3 V impliquent parfois de ne pas aller jusqu'à 5V, alors que les PIC ont toute l'étendue de 2 V à 5V.

1.4 La charge des accus

Mettre des accus sans dispositif de charge intégré est parfaitement équivalent à utiliser de simples piles.
 
On sera donc obligé d'intégrer à des appareils secourus par accus (Ou batterie) un chargeur qui maintiendra la pleine charge permanente.
Cette charge ne devra pas quant à elle "surcharger" les accus, sous peine d'avoir l'effet inverse. (Accu hors service au moment vital)

Un chargeur de qualité sera donc à intégrer au dispositif principal. Un charge en tension de floating et limitation de courant est à envisager. C'est un petit coût complémentaire.
C'est aussi des petites complications notamment sur les niveaux logiques et les retours éventuels de courants non désirés.
Ce n'est donc pas toujours si simple, et c'est peut-être aussi pour cela que je ne l'ai pas réalisé sur tous mes dispositifs.
Outre la charge, l'utilisation sécuritaire d'un appareil quel qu'il soit, devrait contrôler la tension de batterie (Comme pour un téléphone portable).
Une entrée analogique (ou un comparateur à seuil) sont alors nécessaires pour assurer le contrôle de la bonne charge de batterie. Un référence de tension est également à prévoir pour la tension de batterie, mais ausi pour les mesures analogiques s'il y en a, car la tension batterie peut varier de 3 V à 2 V et ne peut donc pas servir de référence. (et encore moins de référence de tension batterie !)

1.5 Les accus NI-MH

Ce sont ces accus que j'envisage de généraliser sur mes montages. Je les ai déjà utilisés sur le datalogger ainsi que sur le détecteur de radioactivité tout en gardant le processeur actif.

Les fabricants sont toujours très optimistes sur les capacités commerciales affichées, aussi avant de m'engager définitivement, j'ai tout de même voulu en savoir un peu plus sur la réalité de capacité et l'évolution de la tension en fonction de la décharge, ceci pour évaluer ou déterminer le temps de fonctionnement nécessaire sur accus.

2 Les mesures

J'ai donc fait une mesure toutes les 30 secondes pour une décharge à C/20 (courant équivalent à la capacité commerciale divisée par 20) pour une capacité affichée de 2500 mAH
Soit 2.45V / 125mA # 18 ohms (Par couple de 2 éléments Ni-MH en série)

Il est évident que je n'ai pas fait une décharge à courant véritablement constant, car il aurait fallu en plus mettre une régulation de courant pour de très faibles tensions.

On admettra donc que la décharge durant la majeure partie du cycle à tension presque fixe est, elle aussi constante.

Les lots d'accus Ni-MH de marque CARREFOUR de capacité 1600 mAH ont été achetés en Mai 2004.
Les lots d'accus Ni-MH  de marque TRONIC  sont de capacité 2500 mAH et ont été achetés en Juin 2012

(Tous ces accus proviennent d'un même blister).

Pour avoir une moyenne et une meilleure précision, j'ai commencé les mesures avec 2 accus en série…mais vous allez voir que….

2.1 Avec 2 accus R6 en série

Deux accus en série me permettent de mieux cadrer avec la tension de référence du convertisseur A/N (La tension de référence du convertisseur A/N du datalogger étant le 5 volts).

Ainsi avec 2.45 V de tension haute, j'utilise environ 500 pas (Sur 1024 disponibles) du convertisseur A/N d'un PIC.

Pour avoir encore une vision plus précise et récente, j'ai acheté dans un magasin de hard-discount des petits accus R6 de marque TRONIC, pour un prix assez intéressant.

J'ai donc dans ce premier essai mis 2 accus neufs sortis de leur emballage, et en même temps 2 accus identiques sortis du même blister de 4, mais chargés durant 20 heures.

Enfin pour couronner le tout, j'avais encore 2 vieux accus NI-MH usagés, de marque CARREFOUR qui ne fonctionnaient plus avec l'appareil photo. Je les ai donc aussi chargés et englobés dans les mesures.

Cette comparaison de 3 produits différents m'aaccu_NIMH1 semblé intéressante et utile.
Quelle est la charge d'un accu neuf ? nulle, moitié, complète…?

Réponse : Pratiquement nulle ! (Courbe Rouge)

Voici donc l'ensemble des résultats sous forme de courbes et si j'ai été très satisfait de la régularité en tension de la décharge, le petit accident de courbe vers la fin m'a semblé bizarre.
Bizarre, car cet accident affectait les 3 modèles d'accus.

Sans trop réfléchir, j'ai pensé en premier lieu à un phénomène chimique spécifique à ce type d'accu.

Mais après réflexion, j'ai pensé que ce n'était peut-être pas la clef de l'énigme. En effet l'accident est beaucoup plus marqué sur les accus ayant eu un long usage et presque insignifiant sur des accus neufs chargés ou non.

Alors une idée toute simple à germé…Et si c'était dû au fait que chaque batterie n'est pas rigoureusement identique au départ et que chaque exemplaire peut évoluer différemment au fil du temps ? Mais pourtant j'avais pris de bonnes précautions avec un très forte similitude des éléments mis en série !?

Alors j'ai refait une nouvelle campagne de mesure, au niveau d'un seul accu cette fois, et tant pis pour la précision qui ne portera que sur environ 250 pas du convertisseur A/N, cela devrait suffire à lever le doute.

2.2 Avec 1 seul accu

Cette fois, pour cet essai, toujours aveaccu_NIMH2c 3 entrées de mesures, j'ai gardé les deux vieux accus CARREFOUR, et un seul accu TRONIC.
Chaque accu unique cette fois, est raccordé en décharge sur 18 ohms ainsi qu'à une entrée du datalogger.

Pourquoi ai-je repris les deux plus vieux ? Simplement parce que le phénomène était plus marqué et que ce sera peut-être plus facile de voir d'éventuels décalages.

Une fois la charge des 3 accus effectuée durant 20 heures, j'ai donc remis le dispositif en mesures.

Malheureusement j'ai oublié que le courant a été divisé par 2 aussi du fait de la tension diminuée de moitié. Mais ce n'est pas grave en soit, car ce sera une décharge à C/40 au lieu de C/20. Il faudra donc attendre un peu plus longtemps !
Cela pourra donner d'ailleurs une idée de la capacité pour un courant moindre de # 62 mA

Voici donc les courbes correspondantes et cette fois il n'y a plus cet accident de décharge…
Pourquoi ?...

Pour s'en convaincre, pour le deuxième essai, j'ai représenté une quatrième courbe en faisant l'addition puis la moyenne des deux tensions des accus CARREFOUR.

Ce calcul et sa représentation par la courbe Magenta a bien la forme des courbes du premier essai à deux piles en série!
On constate de plus que la courbe Magenta à 1 volt est très proche de l'accu ayant "décroché" le plus tôt (Courbe ROUGE), ce qui confirme sans aucune ambiguïté, la règle citée plus haut.

Cet accident de courbe est donc bien dû à la NON similitude de 2 accus en série (Même pour des accus neufs !).

 3 La Charge

 Il est vrai que l'on ne s'intéresse toujours qu'à la décharge des accumulateurs… C'est de bonne guerre, mais encore faut-il que ceux-ci soient chargés correctement !
Alors j'ai voulu en savoir un peu plus par moi-même… Pour charger les accus, il faut d'abord qu'ils soient vides !
J'ai donc déchargé 3 éléments individuellement sur 1.5 ohms, car je n'avais pas le temps d'attendre une décharge à C/10.
(Il faut dire que si le datalogger est autonome, le PC portable ne l'est plus car sa batterie a un problème, et ce qui devait arriver avec les orages, s'est produit et le résultat est la pertes des données les plus intéressantes. Donc j'ai refait une campagne avec une autre machine et cette fois cela a fini par aboutir.)

3.1 charge à courant consaccu_NIMH3tant

 Pour la charge, j'ai utilisé un seul générateur de courant constant de 200mA pour les 3 accus en essais.

(Les accus ont donc été mis en série).
Pour assurer la mesure des tensions aux bornes, il y a un problème de fond pour la masse de chaque accu, aussi j'ai dû faire des mesures différentielles et obtenir les résultats en soustrayant la valeur précédente.
Cette méthode différentielle n'est certainement pas la meilleure car très imprécise et elle donne du bruit de fond avec des pics importants.

De plus au niveau du datalogger, chaque mesure est réalisée séquentiellement avec un temps non négligeable entre chaque mesure analogique que j'évalue de l'ordre de 500µS. Ceci participe aussi à un effet cumulatif du bruit de fond des courbes.

 Néanmoins la première courbe TRONIC 2500mAH ayant peu de bruit de fond, puisque directe, donne la forme générale d'une telle charge. On devine seulement pour les autres la même forme.
On distingue donc parfaitement une remontée un peu plus accentuée en fin de charge, puis une stabilisation de la tension.

 Première remarque importante, les tensions finales sont légèrement différentes suivant les accus. Il semblerait donc délicat de déclarer fin de charge sur le critère de la tension principalement pour des accus différents.
Dans cette idée, je pense qu'il serait nécessaire de fixer entre 1.47 V  et 1.5 Volts pour être compatible avec tous les types d'accus et pour ne pas surcharger les accus.

Pour effectuer une détection de fin de charge, sur la forme de la courbe, cette forme très peu accentuée de l'inversion de la pente de fin de charge rend difficile cette détection par la variation de pente, aussi malheureusement, je ne vois que la tension comme critère de fin qui soit facilement exploitable.

 Je remarque sur la première courbe bleue, qu'il y a une petite "friture" que j'attribuerais au procédé chimique lui-même ???
J'en déduirais donc que la charge à cette valeur de courant, qui n'est pourtant pas "dramatique" est un phénomène générant du bruit de fond ?

Mais ma certitude est loin d'être acquise, car le scan toutes les minutes prend à la volée les mesures et des interactions dynamiques au niveau des tensions des autres éléments sont tout à fait possibles également, ce qui modifierait ponctuellement la tension aux bornes de chaque élément et donc le courant instantané parcourant tous les éléments (Et particulièrement du premier, seul à peu près correct pour les valeurs de mesure de tension).
Le problème est donc soulevé et pour s'en "dépêtrer", il y a la charge floating individuelle à tension constante et limitation de courant (Mais pour un temps préconisé tenant compte du rendement de 70% relativement à la capacité à charger).
Y aurait-il d'autres approches ? Le rendement de charge est de l'ordre de 70%, alors ne serait-il pas possible de charger à 80 ou 90% avec le courant C/10 et terminer ensuite en floating ? Dans ces conditions, il n'y aurait aucune surcharge possible, et la charge serait rapide. (Cela nécessiterait de charger des éléments identiques)

 Enfin la dernière approche que je serais tenté de réaliser est une charge à C/10 avec détection de la tension de 1.5V finale et arrêt automatique…

Bref , tout est envisageable pour éviter la surcharge en phase finale de recharge des accus Ni-MH, car c'est ce point le plus important por la longévité.

Le REPOS immédiat après la chargaccu_NIMH4e

Ce point technique, également à considérer est d'observer ce qui se passe juste après la charge si on laisse les éléments au repos, cela est un peu surprenant.

(On retrouve les mêmes extravagances des mesures déjà évoquées, puisque les valeurs sont mesurées sur le même montage en ayant simplement coupé le courant de charge).

C'est tout de même intéressant de voir que la tension baisse fortement dans les premières minutes après la charge puis se stabilise finalement aux valeurs indiquées qui sont tout de même largement au dessus de 1.25V, puisque de l'ordre de 1.4 V.

Les courbes témoignent d'un processus  de baisse rapide de 100 mV de la tension maximum dans les 5 minutes qui suivent la coupure du courant de charge.

Vient ensuite un processus lent  qui conduit encore à une baisse de 30 mV environ au bout de 24 heures cette fois. On se trouve alors vers 1.4 Volt.

Il est utile pour les problèmes de régulation de tension de connaître ces particularités qui pourraient provoquer quelques désordres sur quelques circuits si l'on y prend pas garde.

 3.2 Une réflexion globale

 Titre de paragraphe un peu "fumeux" mais qui est pourtant bien réel.
L'appariement des accus est une nécessité pour obtenir des capacités et durées de vie élevées.

 Apparier consiste aussi à utiliser toujours les mêmes accus d'un appareil tant pour la charge que pour la décharge.
Ceci est simple à réaliser sur les appareils que l'on fabrique (Comme indiqué en début, (chargeur incorporé)) mais c'est plus difficile à être rigoureux lorsque les accus sont amovibles facilement (Appareil photo par exemple).

 Les accus vieillissent certainement et leur capacité doit changer au fil des cycles de charges/décharges, aussi il est important de toujours garder les mêmes accus pour la même application. 

Je préconise donc de les marquer pour ne pas tout mélanger et surtout de garder toujours le même ensemble pour une application et de ne pas en changer ou en croiser seulement un ou 2.
Le marquage devrait être réalisé par appareil et le plus souvent par paire.

Il me semble très important au vu de la tension de 1.25V d'admettre de les grouper de prime abord par 2 ou par 4. (Ceci également par le fait que tous les chargeurs sont toujours pour des multiples de 2 accus)

 Ainsi les mêmes accus serviront à la décharge mais aussi à la charge.

 Les accus Ni-MH sont pratiquement toujours utilisés en série, et dans ce cas la charge devrait être réalisée de la même manière.
Cela n'est pas toujours facile à réaliser, car le niveau de tension s'élève au fur et à mesure du nombre placé en série dans un chargeur.
La charge de ces accus devrait donc se réaliser de manière identique.
Un enseignement important à tirer est que l'ordre des accus en série, n'a à priori pas d'importance, tant à la charge qu'à la décharge. (Des prises de tensions intermédiaires sont à éviter le plus possible car cette règle ne serait plus vraie)

(Je n'envisage pas aujourd'hui de prévoir la charge de groupements d'accus Ni-MH en parallèle car le sujet est trop délicat et certainement très peu usité à cause de la difficulté des groupements // sans qu'il y ait débit d'un accus dans l'autre).
Pour les appareils nécessitant plus de 5V (4 éléments), un bon chargeur devrait s'arrêter au même niveau de charge pour chaque groupe de 4 éléments.

 Ces quelques réflexions conduisent au paragraphe qui suit avec une ébauche de cahier des charges

3.3 Le chargeur en prévisACCUS_NI_MH_9ion

 Ce problème des accus, ressort avec d'autant plus d'importance que l'on utilise de plus en plus ces sources d'énergie à cause des progrès de l'électronique faible consommation.

Alors à la lumière des paragraphes précédents, je crois que je vais me lancer dans l'étude d'un chargeur un peu novateur, mais malheureusement un peu moins "pratique" que celui qui charge 2 ou 4 accus à la fois, car il sera plus gros mais il fera une charge sans surcharge et assurera la longévité des accus. (Un bon point pour la planète)

 Voici en gros les grandes réflexions qui conduisent à la structure :

- Abandon du principe de charge à courant constant pour une durée déterminée, car cela ne préjuge pas de l'état de décharge des éléments et cela peut les mettre en surcharge.

- Pouvoir Charger des éléments de 1.25V des trois dimensions courantes (types), R3, R6, R14, par groupe de 2 ou 4 avec un courant identique (Charge en série). Le plus gros modèle R30 pourra être chargé seulement à courant réduit et durée plus importante.
- On acceptera aussi la charge d'un élément unique de 9V genre 6F22 ou 6LR6 ou 6HR6 !!!

 - Le courant maxi est prévu à 500 mA ce qui permet la charge C/10 des accus jusqu'à R14 à C/10 (5000mAH)

 - L'arrêt de la charge se fera sur la détection du niveau de tension.
Pour la simplification on acceptera la seule mesure de tension du premier élément, car même si les accus n'ont pas tous le même niveau, on ne saurait pas retirer un des accus seulement et continuer sur les autres.
Cela reste cohérent puisque les règles d'utilisation préconisent les groupements par appareil (depuis l'achat des accus). Il n'y aurait donc pas de divergences importantes.
(La raison de cette simplification est de ne pas faire une "usine à gaz" pour quelque chose qui n'en vaut pas la peine au vu des autres clauses nécessaires de groupement des éléments) 

 - Assurer de visu la charge par un voyant témoins dérivé du courant de charge réel.

 - Le courant de charge doit être réglable en fonction des types différents d'éléments utilisés. Ce point nécessite une intervention manuelle incontournable, car le dispositif ne peut reconnaître les types d'éléments installés. (Même tension sauf pour accu 9V)

- Les commutations devraient être automatiques pour éviter toute erreur d'intervention tant sur les accus que sur le chargeur.

 - Un autre élément important est la vaste étendue des courants de charge. Avec des régulateurs, ces courants sont toujours pilotés par des résistances de puissance (Avec régulateurs  7812 ou LM317 par exemple).

La commutation est donc en "petite" puissance, (Toujours délicate avec des petits commutateurs juste en limite) et le réglage du courant de charge nécessiterait de modifier ces résistances, ce qui au niveau pratique est presque irréalisable.

Alors je pense me faire un petit challenge technique avec un PIC en utilisant pour la première fois la MLI ou PWM (sur un transistor ballast qui fera office de résistance variable).
Le réglage du courant sera donc réalisé par la lecture de la tension aux bornes d'une résistance fixe en série avec les éléments.
La tension MLI sera donc asservie par programme  au courant choisi (Par la tension aux bornes de la résistance fixe)  .

 - Un gros problème est de réaliser la fixation mécanique de ces accus pour leur charge, et je n'ai rien trouvé de mieux que les coupleurs du commerce, (avec leurs mauvais contacts).
(Pour les types R14 et R30 des adaptateurs spécifiques existent mais je ne les implanterai pas car ces accus volumineux seront souvent inutiles, même pour de très longues durées).

 - Pour le paramétrage, et comme le secteur sera toujours présent, je pense utiliser des afficheurs LED (et un seul switch, le tout avec un PIC16F690)

- l'affichage de la tension du premier élément est à envisager en fonction des possibilités de courant (et peut-être simplement en flashs périodiques pour ne pas surcharger....le chargeur !

- Et si le secteur vient à disparaître durant la charge ? Il suffira de ré-enclencher et l'arrêt se fera sur détection de la tension comme si c'était une nouvelle charge mais qui ne durera que quelques minutes

- Je verrai aussi d'un très bon oeil l'affichage par flashs de la tension du premier élément, ainsi que le courant de charge de l'ensemble.

Mais il reste à le réaliser !

 4 Les conclusions

Les conclusions sont de plusieurs ordres, et il faut préciser que ces mesures prennent peu en compte la résistance interne de l'accu puisque la décharge est à "courant (presque) constant" et à débit très modéré. Celle-ci n'est pas mesurée.

Le premier point est que les capacités commerciales et réelles ne sont pas au rendez-vous, et sont probablement surestimées.

En deuxième point, et c'est là, la surprise de ma première série de mesures, c'est qu'un ensemble d'accus n'a de capacité POUR UNE TENSION MINI DONNÉE, que la capacité de son ÉLÉMENT LE PLUS FAIBLE.

Bien entendu après coup c'est tellement évident ! Mais je crois que ce point est important, surtout lorsque les capacités sont très tirées aux limites.

En ce sens je pense aux têtes radio des compteurs d'eau, pour lesquelles la batterie LES PILES sont des éléments très importants du fait de la durée garantie de 10 à 15 ans. (Il y a toujours au moins 2 éléments dans ces équipements et le plus faible entraîne l'ensemble)

Pour l'emploi avec les micros contrôleurs, Il me semblerait donc utile d'apparier les éléments en assurant une première charge suivie d'une décharge donnant la capacité (initiale) réelle de chaque élément.
Il faut ensuite mettre sous blister par 2 éléments (ou 4) ces accus.
Si les fabricants ne veulent pas s'embêter de cela, (Encore que ce soit un débouché à valeur ajoutée), alors ce sera à vous de surtout utiliser les accus d'un même blister si vous n'avez aucun moyen de mesure.
(Je précise tout de même "d'une même marque", mais cela me semble une évidence, mais cette condition est insuffisante)

Si vous avez les moyens de mesures, alors achetez un même jour plusieurs blisters de la même marque et faites les enregistrements, puis appariez alors les accus de capacité identique.

Gardez toujours tous les accus d'un même appareil et ne les fractionnez pas pour d'autres utilisations. Bien que les accus soient interchangeables physiquement, il ne faut jamais le faire. Groupez les par appareil, par 2 ou 4 de préférence, et marquez les.
C'est à cette seule condition que vous garderez longtemps vos accus avec une bonne capacité. 

Sur le fond, il est stupide de grouper des éléments de capacité différente, car c'est finalement perdre en énergie ou en durée la valeur de L' ÉCART entre les deux éléments.
(C'est pourtant l'exacte situation entre des éléments identiques de date et d'utilisation différente).

Alors cet article a seulement pour but de présenter un résultat d'essai et d'avoir mis en exergue le point le plus important qui est qu'une batterie (Comprendre cette fois un assemblage d'éléments de base) n'a de capacité que celle de son élément le plus faible (Pour une tension de fin de décharge définie).
C'est le "théorème du maillon faible" !

(Je pense que l'on peut extrapoler sans restriction à tous les types de batteries)

Sur la base des courbes de décharge de l'essai à 2 accus en série, on constate que la capacité des accus donnée pour 2500 mAH n'est que de 2083 mAH et que pour les anciens accus de 1600mAH, la capacité est de 1400 mAH.
Mais il faut aussi lire les informations du blister TRONIC qui indique que la capacité maximale ne sera atteinte qu'après environ 5 cycles de charge/décharge.
De plus seul ce produit indique sur le blister, le courant de charge et la durée, ce qui me semble d'un très bon esprit. (Cette dernière information est tout de même inscrite sur tous les éléments des différentes marques...mais en tout petit  ! Bien, ça existe ! )

(Je préconise cependant de rester sur des valeurs traditionnelles de courant de charge à la valeur C/10, soit 250mA pour une capacité de 2500 mAH, (et non 500mA). Il faudra seulement doubler le temps de charge. Mais si on est pressé alors....).

Un dernier essai consisterait à effectuer les mêmes mesures après 5 cycles de charge/décharge pour les accus TRONIC, comme précisé sur l'emballage, car la pleine capacité n'est acquise qu'après 5 cycles ! Je le ferai peut-être un jour, et j'ajouterai alors la courbe de décharge pour un courant de C/20.

Cet essai a finalement été partiellement réalisé pour un seul cycle charge/décharge complémentaire et tend à prouver que la capacité a très légèrement augmenté.... En effet initialement la capacité des éléments TRONIC moyennée était de 2083 mAH à 1V.

Dans la mesure suivante en éléments individuels on trouve à 1 volt une capacité de 2149 mAH. Il vrai que dans le premier essai il s'agit d'une moyenne sur deux éléments et que ce n'est pas la comparaison accu pour accu, mais globalement on peut penser que ce sera peut-être vrai ?

Enfin à la lumière de ces essais, je pense qu'il serait fort utile que tous ces produits possèdent une date de fabrication ou de lot qui puisse garantir une bonne similitude des produits, car que doit être le résultat pour des marques et fabrications différentes ?
(Cela me rappelle les numéros de bains pour les papiers peints !)

(Vous pourrez aussi trouver d'autres informations utiles sur le site   http://www.ni-cd.net/)

D'un sujet "minuscule" au départ, je ne pensais pas arriver à ces multiples considérations qui se condensent en une seule maxime en deux strophes :

La raison du plus faible est toujours la réponse à un problème d'accus !
et ne changez rien !

5- 10/02/2017

Il fallait ajouter quelque chose depuis la parution de cet article qui date maintenant de Juin 2012... 5 années et toujours moins de qualité dans ces petits accus.

Je viens de racheter deux blisters de 4 accus chez ACTION. Ces accus sont livrés non chargés mais ce n'est pas un drame, et grâce à cela je les ai mis en charge avant de les utiliser, et je viens de constater que l'un de ceux-ci a une résistance interne très élevée et que la dispersion des autres est telle que ce n'est même pas possible d'en récupérer 2 à peu près identiques.
De plus la charge n'a pas duré le temps prévu, alors pour l'instant je ne peux rien dire sur la capacité prévue mais vu le déroulement de cette charge, j'ai de forts doutes !!!

Je suis vraiment déçu de ces types d'accus qui semblent encore maintenant moins bons que les accus Cd Ni qui n'étaient d'ailleurs pas très fameux.

Une résistance interne élevée se traduit aussi par une tension à vide plus élevée qui s'écroulera rapidement et rendant ainsi un groupement de plusieurs inutilisable.
Je dois indiquer que sans ce chargeur que j'avais réalisé, il est difficile de débusquer ce genre de problèmes. Alors Messieurs les industriels je crois qu'il faudrait arrêter de nous prendre pour des imbéciles et d'arrêter également de gaspiller bêtement les ressources de la planète.
Cette fois je veux faire la contre Pub pour cette marque car cette façon de faire est simplement scandaleuse.
Merci de votre lecture pour la santé de la planète