Connaissance du câblage des batteries en lignes et parallèle

Lors de la construction d'un système d'énergie solaire, l'un des points les plus importants à prendre en compte est le raccordement des batteries. Deux méthodes courantes sont le raccordement en série ou en parallèle. Chaque méthode présente ses avantages et ses inconvénients potentiels ; il est donc important de comprendre les différences entre elles avant d'en choisir une.

Partie 1 Tout sur les circuits en série

1.1 Qu'est-ce que la connexion série de batteries ?

Pour augmenter la tension de sortie globale d'un pack de batteries, on utilise souvent le montage en série des batteries LiFePO4. Cette méthode consiste à connecter plusieurs cellules en série, la borne positive de l'une étant connectée à la borne négative de la cellule suivante jusqu'à atteindre la tension requise. Bien que la capacité globale du pack de batteries reste identique à celle d'une seule cellule, cette méthode permet d'augmenter la tension de sortie. Grâce à sa capacité à fournir une tension élevée, le montage en série est souvent utilisé dans des applications telles que les véhicules électriques, les systèmes d'énergie solaire et l'alimentation de secours des bâtiments.

Supposons que vous en commutiez quatre Batteries 12,8 V 100 Ah en série. Dans ce cas, la tension combinée est de 51,2 V, tandis que la capacité de la batterie, mesurée en ampères-heures (Ah), reste inchangée à 100 Ah.

1.2 Les fonctions du circuit série

• Augmentation de la tension de sortie : En connectant les cellules en série, la tension de sortie est augmentée pour répondre aux exigences des applications haute tension.
• Source d'énergie efficace : Les circuits en série peuvent fournir une source d'alimentation efficace pour les appareils nécessitant une tension élevée et un courant faible. En effet, la tension augmente alors que la capacité totale reste constante.
• Gestion de la batterie : Lors de la charge ou de la décharge de batteries connectées en série, le système peut être facilement géré en gérant les tensions sur chaque cellule.
• Sécurité:Les circuits en série sont moins sujets à la surchauffe, car chaque cellule répartit la charge uniformément. Cela réduit le risque de surcharge ou de surchauffe d'une cellule, augmentant ainsi la sécurité de la batterie.
• Évolutivité :La connexion en série permet une évolutivité, ce qui signifie que des cellules supplémentaires peuvent être ajoutées selon les besoins pour augmenter la tension de sortie globale du système.

1.3 Les problèmes possibles de la connexion en série

• Capacité globale réduite :Alors que la tension de sortie augmente lorsque les cellules sont connectées en série, la capacité totale du système de batterie reste la même, de sorte que moins d'énergie peut être stockée.
• Risque de décharge profonde :Si une cellule d'un bloc-batterie connecté en série est déchargée en dessous de son niveau minimum de sécurité, cela peut provoquer des dommages permanents ou même une défaillance de cette cellule et éventuellement d'autres cellules de la série.
• Exigences administratives complexes :Lorsque les cellules sont connectées en série, elles doivent être gérées avec soin pour éviter une surcharge ou une sous-charge, ce qui peut entraîner une charge déséquilibrée et, à son tour, affecter la santé globale du système de batterie.

Pour atténuer ces problèmes, il est important de s'assurer que toutes les cellules du pack connecté en série ont des capacités et des âges similaires. Powerqueen recommande d'ajouter de nouvelles batteries à votre parc de batteries dans les trois mois suivant l'achat de votre batterie d'origine. Cela garantit que vos nouvelles batteries auront une durée de vie comparable à vos batteries actuelles et s'intégreront facilement à votre système existant. Une charge et une surveillance appropriées de la tension du pack sont également essentielles pour éviter les surcharges et garantir un fonctionnement optimal du pack.

Partie 2 Tout sur les circuits parallèles

2.1 Qu'est-ce que la connexion parallèle de la batterie ?

La mise en parallèle de batteries consiste à connecter plusieurs batteries, positives et négatives. Dans cette configuration, la tension de sortie du parc de batteries reste identique à celle d'une batterie unique, mais la capacité totale du système est augmentée. La mise en parallèle est souvent utilisée dans les applications nécessitant un stockage d'énergie important, comme les systèmes d'énergie solaire hors réseau ou les véhicules électriques nécessitant une autonomie prolongée.

Par exemple, vous fermez quatre Batteries 12,8 V 100 Ah en parallèle. Dans ce cas, la capacité combinée est de 400 Ah, tandis que la tension reste inchangée à 12,8 V.

2.2 Les fonctions de la connexion parallèle

• Capacité accrue : La fonction principale de la connexion parallèle est d’augmenter la capacité totale du système de batterie tout en maintenant la tension de sortie constante.
• Utilisation efficace de l’énergie : La connexion parallèle permet aux appareils de consommer plus de courant sans affecter la tension globale du système, garantissant ainsi une utilisation plus efficace de l'énergie.
• À plus long terme : La connexion parallèle est souvent utilisée dans les applications où une durée de fonctionnement plus longue est requise, comme les systèmes d'énergie solaire hors réseau ou les véhicules électriques.
• Fiabilité améliorée :En combinant plusieurs batteries en parallèle, le système devient moins dépendant d’une seule batterie, ce qui améliore la fiabilité du système.
• Administration facile :Étant donné que chaque batterie d’un circuit parallèle reçoit la même tension, elles peuvent être chargées et déchargées individuellement sans affecter les autres batteries du système.
• Évolutivité : Les connexions parallèles permettent l'évolutivité en ajoutant plus de batteries selon les besoins pour augmenter la capacité globale du système.

2.3 Les problèmes possibles de la connexion parallèle

Bien que la connexion parallèle offre plusieurs avantages, elle présente également des risques et des défis potentiels qui doivent être pris en compte.

• Risque accru de surcharge et de surchauffe :La connexion parallèle augmente la capacité globale du système de batterie, ce qui facilite la consommation de plus de courant que ce que les batteries peuvent gérer, ce qui entraîne une surcharge, une surchauffe et même des risques d'incendie.
• Difficultés d'équilibrage de charge entre les batteries :Lorsque les batteries sont connectées en parallèle, elles peuvent devenir déséquilibrées en raison des fluctuations de leur capacité ou de leur âge, ce qui entraîne une réduction des performances et de la durée de vie.
• Efficacité réduite :Les connexions parallèles peuvent entraîner une réduction de l'efficacité car la résistance interne de chaque batterie affecte la résistance globale du système, ce qui peut réduire la quantité d'énergie délivrée à la charge.

Partie 3 Comparaison entre la connexion en série et en parallèle des batteries LiFePO4

Dans cette section, nous discuterons des similitudes et des différences entre les circuits de batterie LiFePO4 en série et en parallèle.

3.1 Similitudes :

• Capacité à augmenter les performances globales de la batterie :Les connexions en série et en parallèle peuvent améliorer les performances globales de la batterie. La connexion en série augmente la tension de sortie, tandis que la connexion en parallèle augmente la capacité.
• Utilisation dans diverses applications :Les circuits en série et en parallèle sont utilisés dans une variété d'applications telles que les camping-cars, les bateaux, les maisons solaires, les véhicules électriques et d'autres systèmes hors réseau.

3.2 Différences :

• Tension de sortie :La connexion en série augmente la tension de sortie globale de la batterie, tandis que la connexion en parallèle ne modifie pas la tension de sortie d'une cellule ou d'une batterie individuelle.
• Capacité:La connexion parallèle augmente la capacité totale de la batterie, tandis que la connexion en série n'affecte pas la capacité, mais uniquement la tension de sortie.
• Efficacité:La connexion parallèle est généralement plus efficace que la connexion en série car chaque cellule ou batterie est chargée et déchargée indépendamment, tandis que la connexion en série peut être affectée si une cellule ou une batterie tombe en panne.

En résumé, les connexions de batteries LiFePO4 en série et en parallèle offrent des avantages similaires, mais diffèrent en termes de tension de sortie, de capacité et de rendement. Le choix du type de connexion dépend de l'application spécifique et des performances souhaitées.

Partie 4 Questions fréquemment posées sur la connexion en série et en parallèle des batteries

4.1 Combien de batteries pouvez-vous connecter en série ?

Le nombre de batteries pouvant être connectées en série dépend généralement de la batterie et de son fabricant. Par exemple : Reine du pouvoirConnectez jusqu'à quatre batteries LiFePO4 en série pour créer un système de 48 volts. Pour éviter de dépasser la limite recommandée pour les batteries connectées en série, il est important de vérifier auprès du fabricant de la batterie.

4.2 Combien de batteries pouvez-vous câbler en parallèle ?

En général, il n'y a pas de limite au nombre de batteries pouvant être connectées en parallèle tant qu'elles sont identiques et ont les mêmes spécifications.Il est toutefois essentiel de s'assurer que la taille du câble et le système de charge de la batterie peuvent supporter la consommation de courant accrue due à la connexion en parallèle. Il est toujours recommandé de suivre les instructions du fabricant et de demander conseil à un professionnel lors de la connexion de plusieurs batteries en parallèle afin de garantir des performances et une sécurité optimales.

4.3 Les batteries durent-elles plus longtemps lorsqu'elles sont connectées en série ou en parallèle ?

Les batteries connectées en série et en parallèle ont des effets différents sur leur durée de vie, il est donc difficile de faire une déclaration définitive sur le type de connexion qui permet aux batteries de durer plus longtemps.

Dans une connexion en série, les batteries sont connectées entre elles, les bornes positives étant reliées aux bornes négatives, ce qui augmente la tension de sortie. Cette configuration peut soumettre la batterie à des contraintes et à une chaleur accrues, ce qui peut réduire sa durée de vie. La défaillance ou la dégradation d'une cellule peut avoir un impact négatif sur l'ensemble de la batterie.

En revanche, en parallèle, les batteries sont connectées entre elles, les bornes positives étant connectées aux bornes positives et les bornes négatives aux bornes négatives. La tension de sortie reste identique à celle d'une batterie simple, mais la capacité est augmentée. La connexion en parallèle répartit la charge plus uniformément entre les cellules, réduisant ainsi le risque de surchauffe et de défaillance prématurée due à une surcharge.

Globalement, la durée de vie d'une batterie dépend de plusieurs facteurs, notamment le type de batterie, les habitudes d'utilisation, l'entretien et les conditions de température. La durée de vie des batteries en série ou en parallèle dépend des spécificités de chaque situation. Il est toujours préférable de suivre les recommandations du fabricant et de demander conseil à un professionnel lors de la connexion de plusieurs batteries en série ou en parallèle afin de garantir des performances, une sécurité et une longévité optimales.

Conclusion

En résumé, lors de la construction d'un système d'énergie solaire ou d'autres systèmes hors réseau, il est important de choisir le bon type de connexion pour vos batteries. Les connexions en série et en parallèle présentent chacune leurs avantages et leurs inconvénients, et le choix dépend de vos besoins et de votre application spécifiques.

Le montage en série est idéal pour les applications nécessitant une tension élevée, tandis que le montage en parallèle offre une capacité accrue pour une autonomie prolongée. Chaque méthode de connexion présente des risques potentiels, tels que le risque de surchauffe ou une baisse d'efficacité. Pour atténuer ces risques, une gestion et une maintenance appropriées des batteries sont essentielles.

Lors du raccordement de batteries en série ou en parallèle, il est recommandé de suivre les instructions du fabricant et de demander conseil à un expert afin de garantir des performances, une sécurité et une longévité optimales. Avec un type de connexion adapté et une gestion de batterie adaptée, vous pouvez optimiser les performances et les capacités de stockage d'énergie de votre parc de batteries pour les applications hors réseau.