[Electricité] Cahier des charges et schéma

Bonjour,

Je commence à réfléchir à la refonte de l'électricité de notre Hallberg-Rassy 312. Après la lecture de plusieurs sujets, d'une multitude d'approches et de solutions, notre "cahier des charges" pour la partie batterie est pour l'instant :

  1. Essayer de respecter le plus possible la division 240.
  2. Une batterie démarrage plomb, rechargée uniquement par l'alternateur.
  3. Une batterie de servitude LiPoFE4 (avec BMS) dédiée aux équipements de navigation (instruments, pilote, PC, ...).
  4. Une batterie servitude LiPoFE4 (avec BMS) dédiée aux équipements de confort (lumières, frigo, ...).
  5. Solutions de recharge communes aux deux batteries de servitude.
  6. Il ne faudra pas que les batteries de servitude se déchargent l'une dans l'autre.
  7. Possibilité de charger les batteries de servitude lorsque le moteur fonctionne.
  8. Les batteries de servitude doivent etre "séparées" électriquement de la batterie moteur.
  9. En cas de défaillance de n'importe quelle batterie, au moins une autre doit pouvoir la "remplacer" temporairement sans manipulation laborieuse.

Je soumets à votre sagacité le schéma que j'ai pondu pour tenter de répondre à ce cahier des charges.

Quelques précisions :

  • Il s'agit d'un schéma de principe. Je n'en suis pas au dimensionnement (fusibles, capacités batteries, fils, ...) car à ce jour je n'ai pas suffisament d'élèments.
  • Je n'ai pas représenté mise à la terre et mise à la mer. Je compte ouvrir un fil dédié.
  • Les coupes-circuits des batteries seront des bipolaires.
  • Pour éviter que les deux batteries de servitudes se déchargent l'une dans l'autre via le circuit de charge, je pense utiliser des diodes idéales (www.hisse-et-oh.com[...]lithium , J-Marc 06 mars 2024).
  • Pour charger les batteries de servitude avec le moteur, je préfère passer par un chargeur DC/CD (type Orion),
  • Les coupes-circuits nommés "SOS_..." seraient fermés temporairement, uniquement pour palier à la défaillance d'une batterie. Il est clair que certains souhaits du cahier des charges pourraient ne plus être respectés. Ce n'est pas grave, situation que j'espére rare et temporaire.
  • J'ai une interrogation : si le coupe-circuit "SOS_moteur" est fermé, quelle(s) interaction(s) avec le chargeur DC/DC? Même si c'est rare et temporaire, il ne faudrait pas détruire quelque chose!

Merci d'avance de vos retours.
Jean-Philippe

L'équipage

08 sept. 2024
08 sept. 2024

Je remplacerais le sos moteur par un couplage cyrix assist


J Ph:Si j'ai bien compris, le Cyrix est un coupleur/séparateur automatique de batteries. En usage normal, je ne souhaite pas qu'il y ait un couplage entre batteries de service et démarrage moteur. Toujours si j'ai bien compris, si une des deux batteries reliées au Cyrix est débranchée (ou tension inférieure à 2V), le Cyrix coupe la deuxième batterie qui ne peut donc pas être utilisée en secours.Cyrix et couplage manuel via un coupe batterie répondent à des besoins différents. Pour moi les deux coupe batterie "SOS_..." évitent juste de mettre l'équivalent des câbles "volants" entre deux batteries dont une serait HS.·le 09 sept. 10:27
aquilalaroche:Alors, oui, le Cyrix est un coupleur entre les 2 parcs batterie uniquement lors de charge. Quand le moteur tourne, le cyrix zieute les 2 parcs et fait basculer la charge de l'alternateur vers le parc servitude quand la batterie moteur est pleine (ou pas loin). Idem quand tu charges par le quai ou les panneaux solaires. Par contre, quand tu consommes, le cyrix ne fait rien.Le start-assist est une action manuelle avec un bouton poussoir (n'est-ce pas Mamita) qui te permet de coupler les 2 parcs pendant 30s. Par exemple quand ta batterie moteur est faible et que tes servitudes sont pleines. Tu démarres en couplant les 2 parcs et ensuite le start-assist sépare les parcs. C'est un bon système AMHA.J'ai actuellement , comme toi, un CC SOS mais je vais l'enlever car j'ai le start-assist (Merci Mamita).Si effectivement le Cyrix coupe la deuxième batterie qui est vide.......c'est très bien parce que de toutes façons tu ne peux pas l'utiliser puisqu'elle est vide. Sauf à ce que le cyrix n'autorise pas le couplage d'une batterie vide pour rechargement. Qu'en pensent les spécialistes ?·le 09 sept. 20:13
09 sept. 2024

Une alternateur moteur bateau classique n'est pas adaptée pour une Lithium. Il faudrait une chargeur DC/DC ou une régulateur externe type sterling modifiable en tension/floating etc
Bien etudier le sujet... il y a plein de bateaux qui prennent feu...


J Ph:Il y a un chargeur DC/DC dans le schéma.·le 09 sept. 10:49
Salvetat:Plein de bateaux qui prennent feu ....tu as bien entendu une liste a jour !!·le 09 sept. 20:38
09 sept. 2024

-A rapprocher du fil en cours: intérêt de 2 parcs de batteries Service et Auxiliaire en plus de la batterie moteur
-kikad_sch: pas glop


09 sept. 2024

C'est quoi une diode idéale ? Il y a des séparateurs MOSFET...
Mettre deux banques de batterie séparées n'a aucun intérêt. C'est juste pour calmer certaines angoisses. Il faut mutualiser les capacités.
Je vois tellement ce type de schéma, que je pense un jour faire une simulation pour montrer l'inutilité de cette complexité supplémentaire.
DE toute façon, il faut surveiller son niveau de batterie comme on surveille son cap et prendre des actions en cas de problème. Alors pourquoi doubler le travail et augmenter le risque d'avoir un problème.

Effectivement si les servitudes sont des LiFePo, mettre un chargeur DC-DC entre alternateur + batterie moteur est une bonne solution. Il y a un découplage complet entre moteur et servitude. En plus on peut prioriser la charge de la batterie moteur.


Salvetat:@sterwen : les certitudes ne durent qu'un temps et j'attends avec delice ta simulation implacable ...alors que ces choix ne sont que des choix personnels ne reposant souvent que sur des problems d'emplacement de câblage ou de facilite au fur et a mesure de l'evolution des ressources . Vouloir partir en croisade sur ce theme est perdu d'avance ...·le 09 sept. 20:21
sterwen:Effectivement se sont des choix personnels! Ce n'est jamais un problème de câblage ou d'emplacement qui conduit à séparer les les servitudes mais la perception que l'on gérera mieux sa consommation. C'est la même chose que de gérer son budget avec des enveloppes, on alloue les dépenses à l'avance, mais quand rien ne se passe comme prévu...Soit on gère les flux et le stock globalement, soit on découpe en petit morceaux pour "simplifier".·le 09 sept. 22:35
Salvetat:Emplacement ben si …..·le 09 sept. 22:39
09 sept. 202409 sept. 2024

Salut,
A JPh,
Si tu as un chargeur DC/DC installé, le(s) cyrix ne sont pas utiles.
Comme il y a déjà par construction des diodes anti-retour sur chaque sortie d'appareil (chargeur DC/DC, chargeur de quai,PS), je pense que les "diodes idéales" sont superflues (sauf bien sur si on veut ceinture ET bretelles!).
Il n'existe sur aucun schéma de branchement électrique moteur marin, de "gros fusible" entre le +B de la batterie moteur et l'alim du +B du démarreur; ni entre ce +B demarreur et +B Alternateur; par contre on peut mettre un fusible après ce +B alternateur vers le tableau de bord moteur: en principe il existe un fus de 30A, déjà implanté soit au tab, soit dans la filerie.(ex: Yanmar).
Moteur tournant, la fonte du "gros fusible" équivaudrait à une coupure en charge de l'alternateur...donc destruction de l'alternateur lui même.
"...J'ai une interrogation : si le coupe-circuit "SOS_moteur" est fermé, quelle(s) interaction(s) avec le chargeur DC/DC? Même si c'est rare et temporaire, il ne faudrait pas détruire quelque chose!..".
Oui la fermeture de ce CC SOS moteur va shunter le chargeur DC/DC; donc il sera impératif de ne pas l'oublier dans cette position "fermée"...
Mamita


09 sept. 202409 sept. 2024

bonjour Mamita.
que penses-tu d'avoir 2 parcs de batteries de servitude différents sur un voilier de grand voyage ?


10 sept. 202410 sept. 2024

Salut,
Bsr olcdlm,
J'ai bien "vu" le fil...
Je ne sais pas si le fait d'avoir 2 parcs de batteries de servitudes différents est un choix personnel, ou si c'est une obligation technique (répartition géographique des batteries, poids à équilibrer, ventilation, etc...).
Je suppose que les 3 parcs (moteur (1b) , Serv1 (1x2b) , Serv2 (1x2b)) sont des batteries techniques plomb.
(Nota: je n'ai pas assez de connaissances techniques avec le système lithium avec leurs BMS de gestion, leurs tensions de charge différentes suivant les marques, leurs spécifications particulières, etc ).

Avec** par exemple** :
2 parcs batteries Serv1 (2 x 110Ah) et Serv2 (2 x 110Ah), ca ne fait que 110Ah par parc à utiliser. C'est 2 BMV a installer. Une surveillance pointue . Plus de manœuvres manuelles (F/O) a accomplir.
Pour la charge, il faut jongler avec les différents chargeur PS, eolienne etc.

1 seul parc de (4 x 110Ah), ce fait 220Ah a utiliser. 1 seul BMV. Moins de surveillance. Moins de manœuvres (F/O) a accomplir. Pour la charge , tous les producteurs (hors alternateur) sur le parc.

J'aime bien les automatismes qui ont faits leurs preuves (cyrix) beaucoup plus rassurants que ceux qui doivent manuellement fermer/ouvrir des CC pour repartir la charge. Si un jour , ce n'est pas eux mêmes qui font la manœuvre (femme , ami, invité), c'est la panne assurée. Ne pas oublier non plus que l'on vieillit (oui,oui!)et que les réflexes cognitifs peuvent aussi nous trahir...Le cyrix ne vieillit pas et il n'y a pas de manœuvres manuelles.
C'est pourquoi, puisque tu me le demandes, je pencherai plutôt pour un gros parc, que 2 petits parcs...
1 gros parc servitudes de 4 batteries, mais avec des batteries idoines et un montage inter batteries correct (Il y a plusieurs montages possibles: des bons et des moins bons !).
Mais je n'oblige personne a souscrire a mon idée.
Mamita


olcdlm:merci Mamita pour ta réponse.·le 11 sept. 22:27
11 sept. 2024

Merci Mamita,

Donc je supprime le gros fusible sur le + batterie moteur (fusible2).
Sur les batteries de servitude, Fusible0 et 1 doivent-ils subir le même sort ? En sachant que les lignes vers le tableau de distribution sont protégées chacune par un fusible (fusible3 et 4).

Je vérifierai l'existence du fusible entre +B alternateur et le tableau de bord moteur de notre Volvo 2003.

Mon régulateur MPPT, l'Orion et le chargeur de quai n'ont qu'une seule sortie "batterie à recharger". Si j'y branche directement les deux batteries de servitude, je crains qu'elles puissent se "vider" l'une dans l'autre via ce branchement. J'envisage d'utiliser des diodes idéales (ou parfaites) pour éviter cela.

Présentation succincte, issue de pbelectronique.com[...]p/diode , de ce qu'est une diode idéale ou parfaite :
Toute diode dispose, à ses bornes, d’une différence de potentiel qui est variable, mais généralement située autour de 700 mv.
La diode parfaite est un petit circuit électronique dont l’objectif est d’annuler cette différence de potentiel de sorte que nous ayons une diode avec une différence de potentiel nulle à ses bornes tout en conservant la caractéristique de non-réversibilité du courant, ce dernier devant circuler dans un seul sens.

Exemple pour en acheter : www.amazon.fr[...]SFB384P


11 sept. 2024

Re J Ph,

"...Donc je supprime le gros fusible sur le + batterie moteur (fusible2)...".
(R) Oui (sur fusibles2) sinon, moteur tournant, en cas de fonte de ce fus, c'est l'alternateur qui trinquerait...
Sur les batteries de servitude, Fusible0 et 1 doivent-ils subir le même sort ?
(R) Non, ceux là protégeront les alim sur les services 1 et 3.
En sachant que les lignes vers le tableau de distribution sont protégées chacune par un fusible (fusible3 et 4).
(R) ca devient ceinture ET bretelles...
Je vérifierai l'existence du fusible entre +B alternateur et le tableau de bord moteur de notre Volvo 2003.
(R) OK
Mon régulateur MPPT, l'Orion et le chargeur de quai n'ont qu'une seule sortie "batterie à recharger". Si j'y branche directement les deux batteries de servitude, je crains qu'elles puissent se "vider" l'une dans l'autre via ce branchement. J'envisage d'utiliser des diodes idéales (ou parfaites) pour éviter cela.
(R) C'est le gros problème d'avoir 2 parcs de servitudes indépendants: il faut aussi alors que les producteurs (chargeur Orion, Chargeur de quai, PS) soient alloués soit à l'un , soit à l'autre...

Mes capacités techniques en électronique ne me permettent pas d'analyser "la diode parfaite" anti-retour qui n'aurait aucune chute de tension (?) ; la diode c'est 0,7v; le Mofset c'est considéré négligeable par les constructeurs(mais il y en a toujours un tout petit peu), mais la diode parfaite à 0v...
Mamita


13 sept. 2024

Bonjour, je prends le risque de passer pour iconoclaste.

De nos jours nous avons des batteries LFP avec les capacités et une endurance pas vues avant, une surveillance pointue avec les BMS batterie et le BMS parc batteries.
Du coup, avec des moteurs de voiliers dont la cylindree est raisonnable, pourquoi se passer de la simplification offerte en supprimant le système batterie moteur et de prévoir un start booster comme mode secours de démarrage moteur ?


13 sept. 202413 sept. 2024

Bonjour,

Il y a un fil intéressant sur le sujet des batteries LiPoFe4 et les alternateurs : www.hisse-et-oh.com[...]rnateur

Si j'ai bien compris, le souci principal avec uniquement des batteries LiPoFE4 serait surtout côté alternateur. Il n'apprécierait pas lorsque les BMS couperont la charge, avec risque de destruction à plus ou moins long terme. Une parade serait de l'équiper de diodes Transils.

Autre point à vérifier, l'aptitude de l'alternateur à fournir longtemps un courant de charge important sans destruction. Mais à priori ils sont équipés d'une protection thermique.

Il faut aussi choisir batterie et BMS pour qu'ils puissent fournir les Ampères nécessaires au démarrage du moteur. Quand tout va bien, mais aussi quand ce satané moteur ne démarre pas comme espéré et que la batterie est sollicité plus qu'habituellement.

Pour moi la présence d'une batterie moteur plomb est une approche précautionneuse.
Envisager son remplacement par une LiPoFe4 nécessite la collecte de quelques infos. Quand je serai au bateau, je regarderai ref alternateur et ampérage réellement consommé au démarrage du moteur. Plus par curiosité que par réelle volonté de remplacer la batterie moteur plomb par une LiPoFe4. Bien oui, j'aime bien l'approche précautionneuse.

Je parle bien de remplacer une techno par une autre, pas supprimer la batterie moteur. Ca dans ma tête je ne peux pas. Je souhaite vraiment dissocier les usages pour préserver ceux qui me semblent critiques (ou qui peuvent le devenir dans certaines situations) : démarrage du moteur et les équipements nécessaires à la nav.
Et puis tant qu'à stocker un booster (une batterie qu'il faut recharger "au cas où" et brancher quand besoin), autant avoir une batterie à poste.


14 sept. 2024

bonjour,
je m'oriente vers un circuit de servitude LFP séparé de l'alternateur et uniquement chargé par le solaire et l'hydroliene, soit 2 parcs de batteries.
l'alternateur (un 60A) ne chargeant que la batterie moteur Pb (100AH pour un 40cv) qui sert aussi pour le guindeau.
Pensez-vous que les négatifs puissent être communs aux 2 parcs avec seulement la séparation des charges et des consommateurs ?


Salvetat:Oui mais non necessaire si tu as bien separe tes consommateurs ·le 15 sept. 21:42
15 sept. 2024

Je pense que Les motoristes de nos bateaux ne nous fournissent pas la bonne solution pour une recharge efficace de batteries de grande capacité.
La consommation électriques des voiliers ayant augmentée avec l’augmentation des équipements de conforts et de navigation. Que ceux qui prônent le minimalisme passent leur tour pour cette discussion.

L'alternateur du moteur reste une source d'énergie bien pratique, mais l'équipement fournit en standard avec nos moteurs n'est pas adapté à cet usage car prévu principalement pour recharger une batterie moteur au plomb. Je souscrit à la remarque de @gilles.g33: il faudrait que l'on puisse avoir des installations 100% LFP.

Pour que tout cela fonctionne, il faudrait:
- Un alternateur (ou alterno-démarreur) piloté et asservi aux besoins du système et capable de délivrer entre 1000 et 1500W sur la durée pour une recharge de parc servitude en 2h max.
- Des batteries communicantes via bus CAN
- Un contrôleur global

Toutes les technos et les systèmes de base existent, mais même sur les voiliers neufs on reste à la limite du bricolage.

On pourrait aller beaucoup loin, mais je laisse d'autres s'exprimer d'abord.


gilles.g33:En lisant les forums américains (cruiser forum) où ils posent les mêmes questions que nous, j'ai repéré un concept intéressant (voir nordkyndesign.com[...]roller/ ) : leur idée est de pas toucher au régulateur du moteur mais de modifier la tension de référence pour agir sur l'ampérage délivré. à noter qu'ils préconisent de couper l'excitation de l'alternateur sur une sortie du BMS parc (pas du BMS propre à une batterie). Et en plus c'est moins cher que les régulateurs externes genre Balmar, Mastervolt ou Wakespeed. Leur régulateur ne communique pas (ni BT, RS485 ou CAN)·le 15 sept. 21:39
sterwen:@gilles.g33 Effectivement cela à l'ai intéressant comme produit. Je ne sais pas s'il est disponible ailleurs qu'en NZ, mais de toute façon ce ne doit pas être trop compliqué à faire. La logistique est un peu compliquée, j'ai déjà expédié du matériel en NZ et cela a pris un peu de temps.Je pense que le fait qu'il ne communique pas oblique à maintenir d'autres équipements pour avoir les informations (excitation, courant, tension dans le circuit). Il oblige aussi à avoir un shunt passif.Importé en France, il va revenir à pas loin de 500€ TTC et cela fait quand même cher.·le 15 sept. 22:37
gilles.g33:Sur leur site je vois que le VRC-200 et le port vers France en 3-10j représentent 600 NZD, soit 332€ (+douane à prévoir). Ils répondent rapidement aux emails.·le 16 sept. 06:31
olcdlm:Sterwen tu as parfaitement raison.En même temps, quand tu vois certains montages moteur de grand chantier... tu comprends qu'ils n'ont pas fait appel à un vrai motoriste ou mécanicien pour le faire. alors le design d'un schéma électrique pour Lfp doit leur passer au dessus du ciboulot ! ·le 16 sept. 09:05
PeeFl:Cela demande de savants calculs, la puissance électrique demandée par un alternateur puissant risque d'être disproportionnée pour les "petits" moteurs et pour les gros, autant passer à la propulsion diesel/électrique. Autrement dit, le principe présenté risque de ne concerner qu'un secteur trop étroit (moteurs de 25 à 50cv ?). Dans la mesure ou la solution Pb+Li est valable et/ou que l'apport extérieur (solaire, éolien, chargeur) suffisent aux besoins, l'installation d'un alternateur surpuissant ne se justifie peut-être pas.Notons que l'idée de séparation des besoins (moteur, service 1, service 2 etc) se développe dans les discutions, avec des puissances unitaires qui restent dans des valeurs usuelles, et des moyens de charge indépendants.·le 16 sept. 09:19
sterwen:@gilles.g33 pour nordkyn, j'avais estimer avec un envoi express. Effectivement avec leur envoi on va être nettement plus bas (sans tenir compte de frais de change) on doit s'attendre livré TTC à 332 + 20% de TVA + entre 15 et 20€ de frais de dédouanement.·le 16 sept. 22:48
sterwen:@PeeFi Je ne parle pas d'alternateurs puissants, en tout cas pas vraiment plus puissants que ceux montés en série sur les diesels de bateau (puissance de 1600W sur le mien) et ce n'est pas rédhibitoire pour des moteur 15-20kW. Le problème c'est que nos alternateurs ne peuvent pas délivrer cette puissance dans la durée et n'ont pas de régulation en tension en fonction de la demande. Sur les petits moteurs ont pourrait aussi avoir comme sur les voitures euro6, la coupure de l'alternateur si on a besoin de 100% de la puissance du moteur pour se sortir d'un mauvais pas.·le 17 sept. 13:37
16 sept. 2024

pensez-vous que 2 panneaux solaires de 180w en série (360w) soient suffisant poir charger 2 batteries LFP de 300 Ah soit 600Ah.
je le dirige vers la solution de 2 batteries epoch epochbatteries.com de 300Ah avec un victron Cerbo Gx puisque qu'elles communique via un canbus avec ce système.


sterwen:En fait cela dépend de la latitude à laquelle tu navigues. Il vaut mieux faire tous les calculs en Wh.Je ne connais pas ta consommation sur 24h, mais je fais une estimation en navigation entre 2400 et 3000Wh (si tu as de meilleurs chiffres)Ta capacité de batterie est de 7,6kWh, donc tu as de la marge.Maintenant, il faut voir la production des panneaux. En Bretagne par beau temps, ce serait 1600Wh et quasiment 0 par mauvais temps.Sous les tropiques, je ferai l'estimation suivante: Puissance * 10h * 0,7 ou 0,5 donc entre 1800 et 2000Wh, en navigation je prendrait une hypothèse basse car il y a souvent des ombres projetées. Conclusion, c'est très juste pour ne pas mettre un coup de moteur quotidien sur les traversées. S'il faut compenser 1kW avec un petit alternateur cela pas mal de temps (2 à 3h)·le 16 sept. 11:35

Phare du monde

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2022