Comment câbler des batteries au lithium en parallèle ou en série

L’une des requêtes les plus courantes est « J’ai besoin de plus de puissance ! Avez-vous une batterie qui peut me donner plus de volts ou plus d’ampères ? » La réponse est oui. Toutes nos batteries peuvent être connectées pour produire plus de puissance pour faire fonctionner des moteurs plus gros (tension – v) ou une capacité supplémentaire (ampères-heures – Ah). Cela s'appelle le câblage d'une batterie en série ou en batteries au lithium en parallèle.

Le câblage d’une batterie en série est un moyen d’augmenter la tension d’une batterie. Par exemple, si vous connectez deux de nos batteries 12 volts et 10 Ah en série, vous créerez une batterie de 24 volts et 10 ampères-heures. Étant donné que de nombreux moteurs électriques des kayaks, des vélos et des scooters fonctionnent sur 24 volts, il s’agit d’une manière courante de câbler les batteries.

Batteries lithium-ion en parallèle pour augmenter le nombre d'ampères-heures d'une batterie (c'est-à-dire la durée pendant laquelle la batterie fonctionnera avec une seule charge). Par exemple, si vous connectez deux de nos batteries 12 V, 10 Ah en parallèle, vous créerez une batterie de 12 Volts et 20 Ampères-heures. Étant donné que de nombreux petits moteurs électriques, panneaux solaires, camping-cars, bateaux et la plupart des appareils électroniques ménagers fonctionnent sur 12 volts, c'est une façon courante de créer une batterie qui durera très longtemps.

Les connexions en série impliquent de connecter 2 batteries ou plus ensemble pour augmenter la tension du système de batterie, tout en conservant le même ampérage-heure. Gardez à l’esprit que dans les connexions en série, chaque batterie doit avoir la même tension et la même capacité, sinon vous risquez d’endommager la batterie. Pour connecter des batteries en série, vous connectez la borne positive d’une batterie au négatif d’une autre jusqu’à ce que la tension souhaitée soit atteinte. Lorsque vous chargez des batteries en série, vous devez utiliser un chargeur adapté à la tension du système. Nous vous recommandons de charger chaque batterie individuellement, avec un chargeur multi-banques, pour éviter un déséquilibre entre les batteries.

Si vous considérez l’électricité comme de l’eau circulant dans un système de canalisations, il est préférable de considérer la tension comme la pression de l’eau, tout comme la mesure par laquelle nous pouvons mesurer la force avec laquelle le courant électrique circule. Les ampères seraient la taille du tuyau dans lequel s'écoule cette eau, et constituent donc la mesure par laquelle nous mesurons la quantité d'énergie que nous pouvons produire à un moment donné. Les ampères-heures, dans ce cas d'analogies avec la plomberie, sont une mesure du nombre de gallons d'eau qui circulent dans vos canalisations au fil du temps.

J'ai toujours trouvé cette image (et beaucoup l'aiment sur Internet) utile pour expliquer l'électricité.

Les bases

Les packs de batteries sont conçus en connectant plusieurs cellules en série ; chaque cellule ajoute sa tension à la tension aux bornes de la batterie. Figure 1 ci-dessous montre une configuration typique des cellules de batterie de démarrage BSLBATT 13,2 V LiFePO4.

Les batteries peuvent être constituées d’une combinaison de connexions série et parallèle. Les cellules en parallèle ont augmenté la gestion du courant ; chaque cellule s'ajoute au total d'ampères-heures (Ah) de la batterie. Le BSLBATT B-LFP12V 12AH est un exemple de configuration série et parallèle de batteries au lithium. La configuration B-LFP12V 12AH, 13,2 V / 12,4 Ah, est illustrée Graphique 2.

Une cellule plus faible dans les cellules connectées en série provoquerait un déséquilibre. Ceci est particulièrement critique dans une configuration en série, car une batterie est aussi solide que la cellule la plus faible (analogue au maillon faible de la chaîne). Une cellule faible peut ne pas tomber en panne immédiatement mais peut se vider (tension tombant en dessous d'un niveau de sécurité, 2,8 V par cellule) plus rapidement que les cellules fortes lors de la décharge. En charge, la cellule faible peut se remplir avant les cellules saines et être surchargée (tension supérieure à 3,9 V par cellule). Contrairement au maillon faible dans une analogie de chaîne, une cellule faible provoque un stress sur les autres cellules saines d’une batterie. Les cellules des packs multiples doivent être adaptées, en particulier lorsqu'elles sont exposées à des courants de charge et de décharge élevés. Figure 3 ci-dessous montre un exemple de batterie avec une cellule faible.

Protection des cellules du système de gestion de batterie (BMS)

Un BMS surveille en permanence la tension de chaque cellule. Si la tension d'une cellule dépasse celle des autres, les circuits BMS fonctionneront pour réduire le niveau de charge de cette cellule. Cela garantit que le niveau de charge de toutes les cellules reste égal, même avec une décharge élevée (> 100 A) et un courant de charge élevé (> 10 A).

Une cellule peut être endommagée de façon permanente si elle est surchargée (surtension) ou trop déchargée (vidée) une seule fois. Le BMS dispose de circuits pour bloquer la charge si la tension dépasse 15,5 volts (ou si la tension d'une cellule dépasse 3,9 V). Le BMS déconnecte également la batterie de la charge si elle est épuisée à moins de 5 % de charge restante (une condition de décharge excessive). Une batterie trop déchargée a généralement une tension inférieure à 11,5 V (< 2,8 V par cellule).

Plusieurs batteries en série et/ou en parallèle (chaque batterie avec son propre BMS)

Les batteries 13,2 V de BSLBATT peuvent être utilisées en série et/ou en parallèle pour obtenir des tensions de fonctionnement et/ou des capacités plus élevées pour votre application spécifique. Il est important d’utiliser le même modèle de batterie avec une tension et une capacité (Ah) égales et de ne jamais mélanger des batteries d’âge différent.

Sauf indication contraire, les batteries BSLBATT sont approuvées pour une utilisation dans jusqu'à deux séries et/ou deux opérations parallèles de batteries au lithium, sans électronique externe supplémentaire. Cette restriction est appliquée du fait que l'impédance, la capacité ou les taux d'autodécharge entre les cellules peuvent varier. La restriction permet des variations normales dans une batterie sans affecter négativement l’autre batterie.

De plus, les restrictions et les limites de fonctionnement autorisent des conditions anormales, telles qu'une cellule faible ou défaillante dans une batterie. Notez que les valeurs nominales d'une batterie spécifique sont différentes lorsqu'elle est utilisée dans un fonctionnement en série. Voir la section ci-dessous « Limites maximales de fonctionnement sûr » pour connaître les caractéristiques nominales de la batterie.

Il est toujours préférable d'utiliser une seule batterie de 26,4 volts plutôt que deux batteries de 13,2 volts en série, car la batterie unique peut surveiller en interne chacune des 8 cellules en série et garantir que le niveau de charge de toutes les cellules est équilibré.

Le fil et les connecteurs utilisés pour fabriquer le réseau parallèle de batteries série/lithium doivent être dimensionnés pour les courants attendus.

Ne connectez pas les batteries au lithium de la série BSLBATT avec d'autres batteries chimiques.

Dans l'image ci-dessous, il y a deux Piles 12V connecté en série, ce qui transforme ce parc de batteries en un système 24 V. Vous pouvez également voir que la banque a toujours une capacité totale de 100 Ah.

Les connexions parallèles impliquent de connecter 2 batteries ou plus ensemble pour augmenter la capacité en ampères-heure du parc de batteries, mais votre tension reste la même. Pour connecter les batteries en parallèle, les bornes positives sont connectées entre elles via un câble et les bornes négatives sont connectées entre elles avec un autre câble jusqu'à ce que vous atteigniez la capacité souhaitée.

Une connexion parallèle de batteries au lithium n'est pas destinée à permettre à vos batteries d'alimenter quoi que ce soit au-dessus de leur tension de sortie standard, mais plutôt à augmenter la durée pendant laquelle elles pourraient alimenter un équipement. Il est important de noter que lors du chargement parallèle de batteries connectées en batterie au lithium, l'augmentation de la capacité en ampères-heures peut nécessiter un temps de charge plus long.

Dans l’exemple ci-dessous, nous avons deux batteries 12V, mais vous voyez les ampères-heures augmenter à 200 Ah.

Passons maintenant à la question : « Les batteries BSLBATT peuvent-elles être connectées en série ou en parallèle ? »

Gamme de produits standard : nos batteries au lithium standard peuvent être câblées en série ou en parallèle en fonction de ce que vous essayez d'accomplir dans votre application spécifique. BSLBATT Les fiches techniques indiquent le nombre de batteries pouvant être connectées en série par modèle. Nous recommandons généralement un maximum de 4 batteries en parallèle pour notre produit standard, mais il peut y avoir des exceptions qui en autorisent davantage en fonction de votre application.

Il est important de comprendre la différence entre les configurations parallèles et série, ainsi que leurs effets sur les performances de votre parc de batteries. Que vous recherchiez une augmentation de la tension ou de la capacité en ampères-heure, connaître ces deux configurations est extrêmement important pour maximiser la durée de vie et les performances globales de votre batterie au lithium.

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