Double parc de batterie : encore utile en LiFePo4 ?

Bonjour,
pour ma part, quelle que soit la technologie des batteries, je trouve très bien le fait d'avoir deux parcs distincts, je n'y vois pas d'inconvénient majeur et je n'ai jamais rencontré les problèmes exposés (le chargeur de quai sort la même tension simultanément sur toutes ses sorties, normalement pas possible d'avoir 15V sur l'une et 13,5V sur l'autre).
Avec que du plomb jusqu'à il y a quelques semaines, je n'ai jamais eu à me soucier de ma batterie moteur malgré plusieurs mois sans utilisation, elle me le démarre sans problème. Malgré tout, j'ai toujours à bord une paire de câbles de voiture qui me permettent de démarrer le moteur avec le parc servitude, ou d' alimenter le bord avec la batterie moteur.

Maintenant j'ai toujours la même batterie de démarrage au plomb mais une grosse batterie LiFePo4 de servitude de 400Ah. En dehors du fait que la batterie plomb m'est encore utile dans mon circuit de charge (chargeur DC/DC entre les deux batteries), je n'aurais pas voulu dépendre uniquement de la batterie lithium.

Je ne suis pas du tout fan des multiples parcs batterie disséminés près du moteur, du propulseur, du guindeau,... mais je n'aimerais pas trop non plus n'avoir à bord qu'une seule et unique batterie. D'autant plus s'il s'agit d'une batterie LiFePo4 munie d'un BMS et donc à priori plus exposée aux pannes qu'une batterie plomb dépourvue d'électronique.

A mon avis la solution d'avoir à bord une unique batterie lithium peut être intéressante pour des bateaux rapides qui font la chasse au poids et pour lesquels le risque de panne électrique ne constitue pas un danger compte tenu du programme de navigation.

Le seul problème avec les batteries LiFePO4 c'est qu'une seule décharge complète les détruit et on a alors plus rien du tout à la sortie. Elles sont immédiatement bonnes à jeter
Un seul pack de batterie LiFePO4 est donc un risque si on ne maîtrise pas complètement la décharge, tant en croisière qu'en laissant le bateau au port.

Sur mon supercha, je n'ai qu'un jeu de batterie LiFePO4 mais le tableau est équipé de Led haute luminosité et d'un voltmètre et ampèremeètre à très faible consommation. Je peux laisser le bateau plus d'un mois en oubliant d'isoler le coupe-circuit. J'ai un voltmètre très précis visible de la descente et je n'ai jamais du décharger les batteries de plus de 40%. Il n'y a vraiment aucun de risque avec ce bateau à avoir un seul jeu de batterie. D'autant plus que le moteur est équipé d'un lanceur manuel qui fonctionne très bien.

Par contre, sur un Wauquiez 48, je pense qu'on a intérêt à conserver une batterie moteur distincte. Le bateau consomme beaucoup plus d'électricité, même à la voile.
J'ai le souvenir d'une singulière traversée à la voile sur ce bateau. On ramenait le bateau de Grèce avec une grosse mer croisée après une rotation attendue du vent nous permettant de faire 300 milles au près serré avec deux bords pratiquement en ligne droite. Mais dans la nuit et les vagues, au moment de recharger les batteries, aucun courant de charge et surtout un sifflement. C'était la courroie de l'alternateur des batteries de servitude qui s'était mise à patiner suite à la puissance appelée par les batteries. Le temps de changer la courroie, j'ai bien stressé en voyant la tension continuer à chuter de plus en plus avec le pilote qui consommait un max. Heureusement, il y avait deux jeux de batterie au plomb et aussi des courroies de rechange. J'aurai beaucoup plus stressé si le bateau n'avait eu qu'un seul jeu de batterie LiFePO4. J'aurai eu peur de perdre brutalement l'alimentation électrique de tout le bateau si la protection contre les décharges profondes s'était enclenchée. Ensuite, il aurait été impossible de démarrer le gros moteur Yanmar. Mais sur le Wauquiez, on a la servitude en 24V avec un deuxième alternateur dédié. On conservera donc toujours le moteur avec sa batterie et son alternateur 12V.

Lorsqu'on sait comment est faite une batterie d'éléments, difficile de partir plusieurs jours serein avec une seule.

Je me suis posé les mêmes questions lors de la réfection complète de mon système électrique. J’ai finalement opté pour un seul parc batterie LiFePO4, mais avec quelques particularités :
- Le parc est en fait constitué de deux batteries identiques de 4 cellules. Elles sont montées en //, reliées par de fortes barres en cuivre. Tous les départs / arrivées sont boulonnés sur ces barres de cuivre. En cas de problème sur une cellule, je peux déconnecter rapidement une batterie et conserver toutes les fonctions avec une capacité divisée par deux. Par contre il faut prévoir un BMS par batterie… Le moteur démarre plusieurs fois à froid avec une seule batterie (200A/h) à 20 % de charge. Au bout de 5 démarrages, on est encore loin des seuils du BMS.
- Ce parc alimente via un convertisseur 12/24 une batterie 24v à l’avant pour le guindeau et le propulseur d’étrave. J’ai également assuré avec une pompe de cale supplémentaire en 24v en complément des deux en 12v. Cette batterie 24v est constituée de deux 12V plomb en série. Dans le pire des cas, une de ces batterie plomb peut remplacer le parc LiFePO4, j’ai prévu l’emplacement et la fixation de cette batterie dans le compartiment LiFePO4. J’aurais pu me passer du 24v, mais les intensités demandées en 12V pour le guindeau et surtout le propulseur m’ont fait peur...
- Pour la charge et les utilisateurs du parc LiFePO4, je passe par des relais bistables 200A qui ajoutent un coût non négligeable. Mais c’était pour moi la seule solution vraiment sécure de gestion du parc LiFePO. Quand le parc est chargé, toute charge est coupée (il faut prévoir une protection alternateur, type Sterling). Quand le parc est déchargé, (presque) tous les consommateurs sont coupés, sauf le démarrage moteur branché en direct.
- Le plus compliqué à réaliser reste la commande des relais bistables. Les systèmes du commerce sont étudiés pour charger complètement, puis pour décharger complètement, comme pour un véhicule électrique. Pour notre usage, il faut qque chose qui permette de charger et de consommer simultanément. Je me suis servi de mes vieilles connaissance en électronique et de composants très basiques pour faire des capteurs de tension qui sont précis à qques centièmes de volt (la tension des LiFePO varie peu en fonction de leur taux de charge) et qui pilotent la charge et les utilisateurs. En résumé, la charge est régulée entre 80 % et 90 % de capacité. Les utilisateurs sont coupés à partir de 20 % et remis en service à 30 % par mes capteurs « maison », avec une temporisation qui permet de passer le temps de démarrage du moteur (qui pourrait produire la mise hors service temporaire des autres utilisateurs). Les deux BMS confirment les ordres d’ouverture à des seuils plus éloignés. Bien sûr je peux aussi reprendre la main et tout commander en manu.
- J’ai pris les cellules chez EV-Power et les BMS de marque GWL qu’ils commercialisent également. Si ces BMS avaient eu une amplitude de réglage plus importante, j’aurais pu me passer de mes capteurs maison…
- Mon canot est toujours en cours de remise à niveau à terre, mais le système fonctionne parfaitement depuis des mois. Quand je m’absente, je décharge les batteries vers 50 % où elles se conservent le mieux. Mon installation consomme 0,2 A/h, sauf lors de la commutation des gros relais bistables. Il faut prévoir un peu de matériel, une très bonne alim de laboratoire pour les réglages de tension, un bon multimètre, fer à souder, etc.

Pour ma part je conseille a mes clients deux parcs mais pas trois, notamment en cas de propulseur / guindeau d’avec une batterie dédié
Du 70mm2 pour relier cette batterie avant au moteur + circuit de charge suffit à démarrer sans problème de façon accessoire. En général il s’agit de l’ancienne ligne guindeau.
Pour le démarrage habituel un gros parc AGM de service disons plus de 300ah, et souvent 500/600ah rigole pour faire partir un diesel 4 cylindres...
Je pense que du lithium serait tout aussi adapté
Bien sûr coupleur pour choisir sa batterie pour l’alimentation du bateau (sauf le prop, branché sur l’optima devant)

@ PhilGé
Oups ... 10V sans dégât
Les batteries 12V LiFePO4 sans BMS sont excellentes. J'en ai 5 GWL de 20 Ah en parallèle sur mon bateau depuis 10 ans mais le fabricant précise bien qu'elles sont endommagées en dessous de 11V et que leur plage d'utilisation est 11,5V - 15,5V.
On les avait testé pour le boulot en 2011 (voir extrait ci-dessous de l'étude) pour faire des valises d'alimentations mobiles de secours. Les courbes nous ont servi à concevoir un affichage d'autonomie en heure .
On en a déchargé une complètement. Vers 11V, on se retrouve subitement avec plus rien. Il est alors impossible de recharger la batterie qui est bonne pour la poubelle.
Avec ces batteries, il faut impérativement un bon voltmètre ou un dispositif de protection contre les décharges profondes.
Ce serait bien que les moteurs d'annexe s'arrêtent automatiquement à 11,5V

Évidemment les éléments ne peuvent pas être parfaitement identiques, donc 11,5 V semble être une bonne valeur de sécurité d'autant plus que l'énergie résiduelle en dessous est très faible, il ne sert à rien de prendre des risques. Mon BatteryProtect est réglé à 12,0 V est encore parce que sur cet ancien modèle c'est la valeur maximale.

@redsky : Je te suggère de lire le lien donné par Fabien83
Il permet de se faire une idée.

J’ai passé beaucoup de temps sur la technologie LiFePO4 avant de me lancer. J’ai retenu :
- qu’il ne fallait pas dépasser les valeurs min ou max de tension sous peine de destruction (BMS obligatoire pour moi, et qui conditionne toujours la garantie, pour tous les fournisseurs).
- Que ce type de batteries avaient une très faible résistance interne, que cette résistance interne ne variait quasiment pas en fonction de la tension. Donc charge rapide possible jusqu'à la fin, même en étant proche de la tension max et possibilité d’une grande puissance délivrée.
- La longévité de ces batteries semble exceptionnelle, dans nos conditions d’utilisation sur un voilier (si IC reste en dessous de 2 ou 3 fois la capacité et si elles sont stockées à 50%)
- La tension varie peu, mais s’écroule très vite, ou monte au plafond quand on approche des limites de charge et de décharge. Le mode de charge recommandé est du type ON/OFF, c’est celui de nos téléphones, véhicule électrique, lampes frontales, etc. Quand leurs batteries sont déchargées, ces appareils sont programmés pour s’arrêter. Le moindre chargeur de la plus petite batterie LiFePO4 à 2 balles du commerce possède ce mode de charge, ON / OFF, ça fait réfléchir. Des chargeurs à tension fixe (comme ceux de nos bateaux) seraient beaucoup moins cher, et pourtant, il n’y en a pas.
- Pour l’équilibrage des cellules, dans la mesure ou on abuse pas de la pleine puissance, elles ne se déséquilibrent pas. Au bout d’un an de service, mes 8 cellules Winston ont un déséquilibre max de 0,03 V : rien… Donc je vais me passer de système d’équilibrage et contrôler de temps en temps.

En résumé mon système de charge coupe tout quand mes batteries sont à environ 90 % de charge et le BMS prend le relais au besoin. Ainsi, j’ai une charge constante jusqu’au bout. Pas la peine de faire tourner le moteur une heure pour gratter les les quelques A/h en fin de charge.

Le jour où les fabricants de chargeurs proposeront autre chose que des réglages de tension (floting), je mettrai mon système au rebus...

De J-Marc : Sauf erreur de ma part, les LiFePO4 supportent facilement 15V
Oui mais... Si ton ou tes chargeurs dépassent cette tension, tu t'exposes à des déboires sachant que la pente du coude de pleine charge est très raide. Pareil en décharge.

j'aime bien laisser mes batteries à 14,4V en quittant le bateau. Pour cela, je coupe et relance le chargeur pour redémarrer la charge à 14,4V
C'est une bonne façon d'être le "béta-testeur" pour ceux qui veulent acheter et monter des LFP. Il vaut bien mieux les laisser chargées à un SOC maxi de 80% pour optimiser la durée de vie et les cycles ou même les décharger partiellement pour atteindre ce seuil maxi de 80%.

On en a déchargé une complètement. Vers 11V, on se retrouve subitement avec plus rien. Il est alors impossible de recharger la batterie qui est bonne pour la poubelle.

Je me suis fait surprendre lors des tests d'autonomie de mon montage électrique car je suis en train de finaliser (c'est finalisé, d'ailleurs) une adaptation de motorisation électrique sur mon kayak gonflable et voulais donc savoir jusqu'où je pouvais tenir en temps à 40% de puissance en charge réelle (dans l'eau).
Au moment où je me suis rendu compte du problème, la batterie était à 10.20V , le moteur continuait à pousser quasi normalement, intensité quasi constante (4.15Ah). Je n'ai pas d'alerte basse tension dans mon montage sauf l'afficheur qui clignote, mais à la lumière, on ne voit quasi rien...
J'ai immédiatement arrêté le test et mis la batterie en charge lente (3.75Ah) pendant 30 mn, puis en charge "rapide" le temps de la fin de charge soit à 8Ah, le maxi que je peux avoir de mes deux chargeurs en parallèles, chargeurs batterie plomb modifiés. Lorsque le courant de charge a atteint 1/100 de la capacité nominale de la batterie (40AH), j'ai débranché les chargeurs et remis en test pour revérifier ma capacité réelle à 4.15Ah. Après 8 heures, (soit 33.2Ah) il restait encore 17% de la capacité réelle de la batterie, la tension était à 12.87V donc je suis dans les clous, elle n'a apparemment subit aucun dommage.
Je reprécise que dans les LFP - que je connais un peu - il y a différentes technologies et que la mienne contient de l'yttrium qui la rend plus tolérante théoriquement à ce genre d'incident. Je n'aurais pas joué à ce genre de petit jeu "à la Khon" avec une batterie LFP standard.

Je cherche (demande d'aide...) un montage simple me permettant de récupérer le clignotement de l'afficheur qui indique mon seuil de tension basse pour activer une alarme sonore, un buzzer, car au soleil, on ne voit pas grand chose en alarme de tension basse (réglée à 12.5V).

J'ai retrouvé la spécification THUNDERBIRD des essais de qualification de leurs batteries TS-LP 12V (LiFeYPO4). Ce document était sur internet en 2011. Le document est identique pour les TS-LFP et TS-LP12V mais certaines des conditions ou critères sont indiquées pour la 12V.
Ces essais ressemblent beaucoup aux essais de qualification devant être satisfaits dans certains domaines avant qu'un matériel puisse être utilisé. Cette procédure a l'intérêt de donner les valeurs de conditions et critères que lefabricant préconise pour les essais de qualification de ses batteries LiFeYPO4.
C'est en général les utilisateurs dans les domaines sensibles qui imposent ou réalisent ces essais et réalisent la spécification effective des essais de qualification.

On peut voir, même en l'absence des résultats qu'il n'y a pas vraiment de risques à acheter des batteries LiFeYPO4 chez certains fabricants et qu'elles sont beaucoup plus robustes que des batteries au plomb. On voit aussi que les fabricants testent bien au-delà des spécifications d'utilisation qu'il faut impérativement respecter. Mais il n'y a pas de raison de sur-spécifier pour une utilisation de telles batteries sur un bateau.

Pour rester simple, dès que le courant entrant est inférieur à 1/100eme de la capacité de la batterie (sans les consommateurs éventuels, donc seule face au chargeur, on arrête la charge et on peut d'ailleurs vérifier la tension limite typique à cette batterie concernant le SOC de 100%.
Certaines batteries seront à 14.3V, d'autres plus haut.
Le gros avantage des Winston, je le redis, c'est la tolérance aux tensions élevées. 15V aux bornes ne la dérange pas, si elle est chargée, il y aura quasi 0A, sinon, elle prend ce qu'on lui donne tant qu'elle n'est pas chargée.
Par contre, la laisser en charge en permanence, avec une tension mais sans quasi de courant, il va falloir que je me penche là-dessus pour voir ce que ça fait. Amha, pas très bon, ça sent les dendrites de lithium...

L intérêt de la batterie moteur est double .

D'une part elle permet l isolement des parcs, et de faire que l'on puisse redémarrer le moteur même avec un parc service vide . Cela peut cependant être contourné si les batteries Lithium ont une protection de décharge, qui va les couper a 10% ou plus, mais qui permet via un contacteur d urgence d acceder aux 10% restant pour démarrer le moteur . C 'est assez rare , seul EPSILOR offre cette fonction qui est particulierement utile pour les petits voiliers avec une seule batterie a tout faire

D autre part la batterie moteur est une protection de l alternateur mais pas en fin de charge, car en fin de charge l amperage délivré par l alternateur est très faible. Donc la déconnection des BMS ne grillera pas le pont redresseur
Elle protège l alternateur si en pleine charge avec un courant de 80 ou 100A , le BMS détectait une surchauffe ou un survoltage, et déconnecterait au vol les batteries Lithium

Mon expérience :
Depuis 7 ans un parc servitude LiFePo 200Ah totalement indépendant de la batterie moteur plomb.
LiFePo chargée par PS 430w ( 2 PS 150w et 1 de130w en //) et bat moteur par alternateur.
Couplage manuel au cas où .
Chargeur de quai 40A jamais utilisé.
Pas de BMS mais utilisation permanente du frigo et présence à bord tres fréquente.
Autonomie électrique totale, guindeau sur batterie moteur et utilisations moteur en marche.
Pas de soucis depuis l’installation en 2015. Contrôle par BMV 702 de Victron.
Voila pas de prise de tête.

Pour moi, un BMS est un objet cher vendu qui bride les batteries parce qu'elles ne sont pas de bonne qualité.
Alors oui, il y a risque de mettre le feu (mais c'est assez difficile avec des LFP), il y a plus un risque de voir les éléments LFP diminuer en capacité parce que non équilibrés et de mauvaise qualité.
Le risque de mettre le feu viendra, pour moi, du BMS si il ne se met pas en sécurité. Hélas, tous les incendies provenant de batteries LFP installées dans des bateaux ou à la maison ne sont pas correctement documentés, donc on a aucun retour et les chinois jouent dans la soie, c'est le cas de le dire...
Un BMS qui coupe l'énergie du bord est un danger, plus d'électronique, de pilote, de tableur, et j'en passe...
A partir du moment où on a confiance en ses cellules et en son montage, un BMS est inutile. Mais acheter un produit en ne regardant que le prix est une erreur, pour moi.

Pour ceux qui suive régulièrement "Marine How To", de Rod Collins alias "Main Sail" connu pour son professionnalisme et ses publications techniques hors du commun, suite à un accident vasculaire cérébral il a du fermer boutique depuis septembre 2021.
Bon rétablissement.