[Guide complet] Câblage de la batterie en série VS. Parallèle

[Vollständige Anleitung] Die Verdrahtung von Batterie in Reihe VS. Parallel

Cet article couvre le domaine des connexions de batterie et examine la connexion en série, la connexion en parallèle et la connexion en série-parallèle. Nous discuterons des avantages et des inconvénients de chaque type de connexion et vous conseillerons sur la sélection de la configuration appropriée à vos besoins.

Batteries en série vs.Parallèle

Les connexions de la batterie peuvent varier en fonction des exigences spécifiques d'un circuit ou d'un appareil. Ils peuvent être disposés en série, en parallèle ou une combinaison des deux, appelée configuration série-parallèle. La connexion que vous choisissez affecte la tension et le courant dans le circuit.

Configuration en série

Dans une connexion en série, les batteries sont connectées bout à bout, la borne positive d'une batterie étant connectée à la borne négative de la suivante. La tension des batteries s'additionne. Par exemple, si vous connectez deux batteries 12V en série, la tension totale sera de 24V. Cependant, le courant reste le même que celui d’une seule batterie.

Les systèmes d'énergie solaire utilisent souvent des connexions en série, où toutes les batteries sont connectées ensemble jusqu'à ce que l'ensemble du système soit connecté. Les pôles plus et moins restants de la chaîne de batteries servent de bornes de sortie.

Configuration parallèle

Lorsqu'elles sont connectées en parallèle, les batteries sont connectées de manière à ce que tous les pôles positifs et tous les pôles négatifs soient connectés les uns aux autres. La tension totale des batteries reste inchangée tandis que la capacité actuelle s'additionne. Par exemple, si vous connectez deux batteries d'une capacité de 2 ampères en parallèle, la capacité totale de courant sera de 4 ampères.

Dans les systèmes solaires, les pôles positifs de toutes les batteries et les pôles négatifs de toutes les batteries sont connectés les uns aux autres lorsqu'ils sont connectés en parallèle. Les bornes restantes du groupe de batteries deviennent des bornes de sortie positives et négatives.

Batteries en série : avantages et inconvénients

Avantages des batteries en série

Sortie de tension augmentée

La connexion de batteries en série augmente la tension globale du circuit, ce qui le rend adapté à l'alimentation d'appareils nécessitant une tension plus élevée.

Efficacité améliorée

En répartissant la charge entre les batteries, les connexions en série réduisent la charge sur les batteries individuelles, améliorant ainsi l'efficacité du système.

Stockage d'énergie accru

La connexion des batteries en série augmente la capacité du système à stocker de l'énergie, ce qui la rend avantageuse pour les besoins accrus en énergie dans les zones reculées aux sources d'énergie limitées.

Installation facile

Les circuits en série sont faciles à installer et nécessitent des procédures de câblage et d'installation moins compliquées, ce qui entraîne des coûts de câblage inférieurs à ceux des circuits parallèles.

Inconvénients des batteries en série

Charge déséquilibrée

Si une batterie de la série est plus faible que les autres, elle peut être surchargée ou sous-chargée, ce qui raccourcit sa durée de vie et peut affecter les performances globales du système.

Exigences de solde

L'équilibrage de charge et de décharge entre les batteries nécessite souvent un dispositif externe, tel qu'un dispositif d'équilibrage de batterie, ce qui rend la structure du système plus complexe.

Réduction potentielle de la durée de vie

Les batteries connectées en série peuvent se décharger de manière inégale, ce qui entraîne une décharge plus rapide de certaines batteries que d'autres. Ce déséquilibre peut entraîner une défaillance prématurée de certaines batteries, réduisant ainsi leur durée de vie globale.

Vulnérabilité du système

Si une batterie tombe en panne lors d'une connexion en série, cela peut entraîner la panne de l'ensemble du système. Cela peut s’avérer problématique dans les situations où une alimentation fiable est essentielle.

Complexité accrue

La connexion des batteries en série nécessite un câblage et des composants supplémentaires, ce qui augmente la complexité du système et rend l'installation et la maintenance plus difficiles.

Batteries en parallèle : avantages et inconvénients

Avantages des batteries en parallèle

Augmentation de la puissance de sortie

La connexion des batteries en parallèle augmente les performances globales du système, ce qui le rend adapté aux appareils ayant des besoins énergétiques élevés.

Redondance du système

Si une batterie dans une connexion parallèle tombe en panne, les autres batteries peuvent continuer à fonctionner, réduisant ainsi le risque de panne du système.

Tension équilibrée

Les batteries connectées en parallèle reçoivent la même tension, ce qui réduit le risque de surcharge ou de sous-charge d'une batterie.

Inconvénients des batteries connectées en parallèle

Stockage d'énergie limité

La connexion des batteries en parallèle n'augmente pas de manière significative la capacité de stockage d'énergie du système par rapport à leur connexion en série.

Réduction possible de l'efficacité

Les différences de tension et de courant de sortie des batteries individuelles dans une connexion parallèle peuvent entraîner une réduction de l'efficacité globale du système.

Risque d'emballement thermique

Si une batterie dans un circuit parallèle surchauffe, les autres batteries peuvent également chauffer, ce qui peut entraîner un emballement thermique, ce qui peut endommager les batteries et le système.

Comment connecter des batteries en série ?

Pour connecter des batteries en série, procédez comme suit :

  1. Assurez-vous que les batteries que vous souhaitez connecter ont la même tension nominale et la même capacité. La connexion de batteries ayant des spécifications différentes peut entraîner une charge et une décharge inégales.
  1. Placez les batteries côte à côte dans une rangée avec la borne positive d'une batterie alignée avec la borne négative de la batterie suivante.
  1. Utilisez des câbles ou des connecteurs appropriés pour connecter les batteries. Connectez la borne positive de la première batterie à la borne négative de la deuxième batterie et continuez ce schéma jusqu'à ce que toutes les batteries soient connectées.
  1. Serrez fermement les connecteurs pour garantir une connexion électrique fiable. Des connexions lâches peuvent entraîner des baisses de tension ou des pannes du système.
  1. Vérifiez la tension totale de la connexion en série. La tension totale de la connexion en série est la somme des tensions individuelles des batteries. Par exemple, si vous connectez deux batteries 12 volts en série, la tension totale sera de 24 volts.
  1. Isolez les connexions pour éviter les courts-circuits accidentels ou les risques électriques. Utilisez des matériaux isolants ou des couvercles appropriés pour couvrir les bornes et les connecteurs exposés.

Il est important de noter que lorsque les batteries sont connectées en série, la tension s'additionne, mais la capacité (mesurée en ampères-heures ou Ah) reste la même que celle d'une seule batterie. Assurez-vous également de comprendre les précautions de sécurité et les meilleures pratiques de manipulation des batteries afin d'éviter les risques et les dangers.

Comment connecter les batteries en parallèle ?

Pour connecter les batteries en parallèle, procédez comme suit :

  1. Assurez-vous que les batteries que vous souhaitez connecter ont la même tension nominale et la même capacité. La connexion de batteries ayant des spécifications différentes peut entraîner une charge et une décharge inégales.
  1. Placez les piles les unes à côté des autres en vous assurant que les bornes positives et négatives sont alignées.
  1. Utilisez des câbles ou des connecteurs appropriés pour connecter les batteries en parallèle. Connectez la borne positive d'une batterie à la borne positive de la batterie suivante et connectez de la même manière les bornes négatives ensemble.
  1. Serrez fermement les connecteurs pour garantir une connexion électrique fiable. Des connexions lâches peuvent entraîner des baisses de tension ou des pannes du système.
  1. Vérifiez la tension totale du circuit parallèle. La tension reste la même que celle d'une seule batterie. Par exemple, si vous connectez deux batteries de 12 volts en parallèle, la tension totale sera toujours de 12 volts.
  1. Calculez la capacité totale de la connexion parallèle. La capacité totale de la connexion parallèle résulte de la somme des capacités individuelles des batteries. Par exemple, si vous connectez deux batteries de 100 Ah en parallèle, la capacité totale sera de 200 Ah.
  1. Isolez les connexions pour éviter les courts-circuits accidentels ou les risques électriques. Utilisez des matériaux isolants ou des couvercles appropriés pour couvrir les bornes et les connecteurs exposés.

N'oubliez pas que lorsque les batteries sont connectées en parallèle, la tension reste la même, mais la capacité (mesurée en ampères-heures ou Ah) augmente. Pour garantir le bon fonctionnement et la sécurité du système, il est important de comprendre les précautions de sécurité et les meilleures pratiques en matière de batterie.

Combien de batteries puis-je connecter en série ?

Le nombre de batteries que vous pouvez connecter en série dépend de plusieurs facteurs, notamment des exigences de tension de votre application et des batteries spécifiques que vous utilisez. En théorie, vous pouvez connecter autant de batteries en série que vous le souhaitez, à condition de faire attention à la compatibilité et de considérer les limites et limitations des batteries et du système. Lorsque les batteries sont connectées en série, la tension totale résulte de la somme des tensions individuelles des batteries. Par exemple, si vous avez quatre batteries de 12 volts connectées en série, la tension totale sera de 48 volts (12 + 12 + 12 + 12 = 48).

Cependant, certains facteurs doivent être pris en compte :

Compatibilité de tension : Assurez-vous que la tension totale de la connexion en série ne dépasse pas la tension nominale maximale de vos appareils ou composants. Le dépassement de la tension nominale maximale peut entraîner des dommages ou une panne.

Compatibilité des batteries : Assurez-vous que toutes les batteries connectées en série ont la même tension nominale. Mélanger des batteries avec des tensions nominales différentes peut entraîner une charge et une décharge inégales ou endommager les batteries.

Limites pratiques : Il peut y avoir des limitations pratiques en termes d'espace disponible, de poids et d'exigences de câblage. Ces facteurs peuvent affecter le nombre de batteries que vous pouvez connecter efficacement en série.

Combien de batteries pouvez-vous connecter en parallèle ?

Il n'y a théoriquement aucune limite au nombre de batteries que vous pouvez connecter en parallèle. En pratique, le nombre de batteries que vous pouvez connecter en parallèle dépend de facteurs tels que les exigences de capacité de votre application, l'espace disponible et les batteries spécifiques que vous utilisez.

Lorsque les batteries sont connectées en parallèle, la tension reste la même, mais la capacité (mesurée en ampères-heures ou Ah) augmente. Les connexions parallèles sont souvent utilisées pour augmenter les performances globales, assurer la redondance et garantir une tension équilibrée entre les batteries. Lors du câblage d’un grand nombre de batteries en parallèle, il est important d’être conscient des problèmes potentiels. Les problèmes qui peuvent survenir incluent des taux de charge et de décharge inégaux, un risque accru de surcharge et une durée de vie globale réduite de la batterie. Pour éviter ces problèmes, il est recommandé de demander conseil à un ingénieur ou à un électricien qualifié qui pourra vous aider à concevoir un système de batterie optimal pour votre application spécifique.

Il est important de se rappeler que même si un parc de batteries plus important fournit une alimentation de secours plus longue et une efficacité améliorée à long terme, il nécessite généralement plus de maintenance et a un coût initial plus élevé. Par conséquent, examinez attentivement la capacité totale du parc de batteries et assurez-vous qu’elle répond adéquatement à vos besoins et exigences. En tenant compte de ces facteurs, vous pouvez prendre des décisions éclairées concernant la taille et la configuration de votre système de batterie.

Connectez les batteries en série et en parallèle

Une connexion série-parallèle est une méthode de câblage de batterie qui combine des configurations en série et en parallèle pour créer un parc de batteries plus grand avec une capacité et une tension accrues. Ce type de connexion est conçu pour répondre aux exigences spécifiques de tension et de capacité pour diverses applications.

Pour créer un circuit série-parallèle, les batteries sont d'abord connectées par paires et en parallèle. Cela augmente la capacité globale du parc de batteries. Les bornes positives de chaque batterie sont reliées entre elles, tout comme les bornes négatives. Le nombre de batteries connectées en parallèle dépend de la capacité souhaitée pour l'application. Chaque paire de batteries connectées en parallèle forme un groupe.

Ces groupes sont ensuite connectés en série pour obtenir la tension souhaitée. Ceci est réalisé en connectant la borne positive du premier groupe à la borne négative du deuxième groupe et ainsi de suite jusqu'à ce que la tension cible soit atteinte. Les dernières bornes positives et négatives sont utilisées pour connecter le groupe de batteries à la charge.

Supposons qu'il y ait quatre batteries 12 V d'une capacité de 100 Ah chacune. Pour créer un parc de batteries de 48 V avec une capacité accrue, les quatre batteries peuvent être câblées en parallèle pour former un parc d'une capacité totale de 400 Ah. Ensuite, deux de ces brins parallèles peuvent être connectés en série pour obtenir une tension finale de 48 V.

Il est important de s'assurer que toutes les batteries utilisées dans une configuration série-parallèle sont du même type, ont la même capacité et la même tension, et sont correctement équilibrées pour éviter la surcharge ou la décharge des batteries individuelles.

Remarque : L'ordre des connexions en série et en parallèle peut être inversé, mais il est généralement recommandé d'effectuer d'abord les connexions en série pour des raisons de sécurité.

Les batteries en série ou en parallèle durent-elles plus longtemps ?

Les batteries ont généralement une durée de vie plus longue lorsqu'elles sont connectées en série qu'en parallèle. En effet, les connexions en série favorisent une charge et une décharge plus équilibrées entre les batteries.

Lorsqu'elles sont connectées en série, la tension de chaque batterie s'additionne tandis que la capacité reste la même. Cela signifie que les batteries partagent la charge de travail et répartissent la puissance uniformément entre elles. En conséquence, chaque batterie a tendance à se décharger et à se charger au même rythme, minimisant ainsi les déséquilibres d’état de charge.

Lorsqu'elles sont connectées en série, la tension de chaque batterie s'additionne tandis que la capacité reste la même. Cela signifie que les batteries partagent la charge de travail et répartissent la puissance uniformément entre elles. En conséquence, chaque batterie a tendance à se décharger et à se charger au même rythme, minimisant ainsi les déséquilibres d’état de charge.

Il est important de noter que si les connexions en série favorisent une charge et une décharge équilibrées, elles présentent également des défis. Par exemple, si une batterie tombe en panne dans une connexion en série, la connexion en série entière peut échouer. De plus, la panne ou la dégradation d’une seule batterie peut affecter les performances de l’ensemble du circuit série.

Pour maximiser la durée de vie de la batterie dans les configurations série et parallèle, il est important d'utiliser des batteries du même type, du même âge et de la même capacité. Un entretien régulier, tel que la surveillance des niveaux de charge et la garantie de bonnes pratiques de charge et de décharge, peut également contribuer à prolonger la durée de vie de la batterie.

La batterie au lithium Timeusb 12V LiFePO4 peut être connectée dans une configuration allant jusqu'à 16 unités, 4 en parallèle et 4 en série.

Que se passerait-il si les piles n'étaient pas correctement connectées ?

Si les piles ne sont pas correctement connectées, cela peut provoquer divers problèmes et être dangereux.

Tension de sortie incorrecte : La connexion de batteries dans une configuration incorrecte peut entraîner une tension de sortie incorrecte. Par exemple, si les batteries destinées à une connexion en série sont connectées en parallèle, la tension de sortie sera inférieure à celle attendue. À l’inverse, la connexion de batteries en série destinées à une connexion parallèle entraîne une tension de sortie plus élevée. Cela peut endommager les appareils ou les systèmes connectés aux batteries.

Charge et décharge inégales : Des connexions incorrectes peuvent provoquer des déséquilibres dans la charge et la décharge entre les batteries. Par exemple, dans une connexion parallèle, si les batteries ont des états de charge ou des capacités différents, certaines batteries peuvent recevoir plus de courant tandis que d'autres en reçoivent moins. Cela peut entraîner une surcharge ou une surutilisation de certaines batteries, réduisant ainsi leur durée de vie et leurs performances globales.

Surcharge et surchauffe : Si les batteries ne sont pas correctement adaptées en termes de capacité et de puissance nominale, elles peuvent être soumises à une charge ou à une demande de courant excessive. Cela peut entraîner une surcharge, une surchauffe et même un emballement thermique, où les batteries génèrent une chaleur excessive et libèrent des gaz dangereux. Les batteries surchauffées peuvent endommager les batteries elles-mêmes et les composants adjacents, créant potentiellement un risque d'incendie ou d'explosion.

Efficacité réduite : Des connexions incorrectes peuvent entraîner une efficacité globale réduite du système de batterie. Cela peut être dû à des tensions incompatibles, à des taux de charge et de décharge incohérents ou à une résistance interne accrue. Une efficacité réduite entraîne un gaspillage d’énergie, des performances inférieures et une durée de vie plus courte de la batterie.

Dangers pour la sécurité : Des connexions incorrectes augmentent le risque de risques électriques. Des batteries mal connectées peuvent provoquer des courts-circuits, des arcs électriques ou des chocs électriques. Ces dangers représentent un danger pour les personnes travaillant avec ou à proximité du système de batterie.

Pouvez-vous connecter différentes batteries en parallèle ou en série ?

En raison de leurs différentes caractéristiques et de leurs risques potentiels, il n'est pas recommandé de connecter différents types de batteries en parallèle, telles que les batteries lithium-ion et plomb-acide.

Les batteries au lithium-ion et les batteries au plomb ont des caractéristiques de décharge différentes. Les batteries au lithium-ion peuvent se décharger jusqu'à 100 % de leur capacité, tandis que les batteries au plomb ont généralement une capacité de décharge inférieure, d'environ 50 %. Lorsqu'elles sont connectées en parallèle, ces différences peuvent entraîner une charge et une décharge inégales, ce qui peut causer des dommages importants aux batteries.

Dans des cas extrêmes, tels qu'une décharge profonde ou une surcharge, la connexion de différents types de batteries en parallèle peut entraîner de graves risques pour la sécurité, notamment un incendie ou une explosion. Par conséquent, il est conseillé d’éviter de mélanger différents types de batteries lors de la construction d’un parc de batteries.

Pour garantir des performances et une sécurité optimales, il est préférable d'utiliser des batteries de même chimie, type et capacité dans des configurations parallèles. Si vous disposez de différents types de batteries, consultez des experts ou des fabricants de batteries pour déterminer l'approche la plus appropriée et la plus sûre pour votre application spécifique.

Éléments à prendre en compte pour les connexions parallèles et en série

Pour garantir des performances et une sécurité optimales lors de la connexion de batteries LiFePO4 en parallèle ou en série, les considérations suivantes doivent être prises en compte :

Connexion parallèle

Uniformité : Utilisez des cellules ou des batteries ayant les mêmes spécifications, y compris la capacité et l'âge, pour éviter les déséquilibres de charge et de décharge.

Équilibre : Surveillez l'état de charge de chaque cellule ou batterie pour maintenir l'équilibre et éviter une surcharge ou une sous-charge.

Câblage : Assurer un câblage approprié pour éviter les courts-circuits et garantir un fonctionnement sûr.

Connexion série

Uniformité : Utilisez des cellules ou des batteries ayant les mêmes spécifications pour éviter les déséquilibres de tension entre les cellules ou les batteries.

Charge : Utilisez un système de gestion de batterie (BMS) pour surveiller la tension et éviter la surcharge si une cellule ou une batterie atteint sa pleine charge avant les autres.

Sécurité : Maintenir une isolation et une mise à la terre appropriées pour réduire le risque accru de choc électrique.

Il n'est pas recommandé de mélanger des piles anciennes et neuves car leur résistance interne peut différer, ce qui peut affecter les performances globales. Un âge et des performances constants de la batterie sont essentiels. Évitez de mélanger des batteries lithium-ion de marques, capacités ou types différents. Faites toujours attention à la polarité de la batterie pour éviter les dangers et les chutes de tension.

Si vous agrandissez votre parc de batteries, il est recommandé d'acheter de nouvelles batteries dans un délai de trois mois pour garantir un âge et un état similaires. L'achat de batteries très similaires à vos batteries existantes contribuera à maintenir une durée de vie du cycle de charge comparable et à une intégration transparente dans votre système actuel. Suivre ces étapes vous aidera à étendre votre parc de batteries de manière efficace et sûre.