Introduction:
La question essentielle concernant la réparation et l'extension des batteries au lithium est de savoir si deux ou plusieurs batteries peuvent être connectées directement en série ou en parallèle. Un branchement incorrect peut non seulement réduire les performances des batteries, mais aussi engendrer des risques pour la sécurité, tels que des courts-circuits et des surchauffes. Nous allons donc analyser en détail les méthodes et précautions appropriées pour connecter des batteries au lithium, que ce soit en série ou en parallèle.
Connexion en parallèle d'une batterie au lithium : importance égale accordée aux conditions et à la protection
Le raccordement en parallèle de batteries au lithium peut être divisé en deux situations, dont l'essentiel réside dans la cohérence des paramètres des batteries et la mise en œuvre des mesures de protection nécessaires.
(1) Connexion parallèle directe lorsque les paramètres sont cohérents
Lorsque la tension, la capacité, la résistance interne, le modèle de cellule et les autres spécifications de deux ensembles de batteries au lithium sont exactement identiques, leur fonctionnement en parallèle est possible. Par exemple, deux ensembles de batteries au lithium de structure 4 en série et de tension nominale de 12 V, une fois complètement chargés et à la même tension, peuvent être connectés en parallèle en reliant leurs pôles positifs entre eux et leurs pôles négatifs entre eux. Il est important de souligner que chaque ensemble de batteries doit être équipé d'une carte de protection indépendante afin de garantir la protection contre les surcharges, les décharges excessives et les courts-circuits.
(2) Schéma parallèle lorsque les paramètres sont incohérents
Lors des réparations, il est fréquent de rencontrer des batteries composées de cellules de lots différents. Même si la tension nominale est identique (par exemple 12 V), il existe des différences de capacité (50 Ah et 60 Ah) et de résistance interne. Dans ce cas, un branchement en parallèle direct présente des risques importants : si les tensions des deux groupes de batteries sont différentes (par exemple 14 V et 12 V), le groupe de batteries à haute tension chargera rapidement le groupe à basse tension. Selon la loi d'Ohm, si la résistance interne d'une batterie à basse tension est de 2 Ω, le courant de charge mutuel instantané peut atteindre 1 000 A, ce qui peut facilement provoquer une surchauffe, un gonflement, voire un incendie.
Pour faire face à cette situation, il est nécessaire d'ajouter des dispositifs de protection en parallèle :
Choisissez une carte de protection avec fonction de limitation de courant intégrée : certaines cartes de protection haut de gamme possèdent des caractéristiques de limitation de courant parallèle, qui peuvent limiter automatiquement le courant de charge mutuel dans une plage de sécurité.
Installation d'un module de limitation de courant parallèle externe : si la carte de protection ne possède pas cette fonction, un module de limitation de courant professionnel supplémentaire peut être configuré pour contrôler le courant à un niveau raisonnable et garantir une connexion sûre.
Connexion en série d'un pack de batteries au lithium : exigences élevées et personnalisation
Comparativement au branchement en parallèle, le branchement en série des batteries au lithium impose des exigences de cohérence plus strictes. Le branchement en série peut être comparé au processus d'assemblage des cellules internes d'une batterie, qui requiert une grande homogénéité des paramètres tels que la tension, la capacité, la résistance interne et le taux d'autodécharge entre les deux batteries. Dans le cas contraire, une distribution inégale de la tension peut se produire, accélérant le vieillissement des batteries et réduisant ainsi leurs performances.
De plus, la tension totale après connexion en série correspond à la somme des tensions de chaque groupe (par exemple, deux batteries de 12 V connectées en série pour obtenir 24 V), ce qui impose des exigences plus élevées quant à la tension de tenue du transistor MOSFET dans la carte de protection. Les cartes de protection classiques ne conviennent généralement qu'aux groupes de tension unique. En cas de connexion en série, il est souvent nécessaire d'utiliser des cartes de protection haute tension sur mesure ou des systèmes de gestion de batterie (BMS) professionnels compatibles avec plusieurs chaînes afin de garantir la sécurité et la stabilité du pack de batteries connecté en série pendant les cycles de charge et de décharge.
Conseils de sécurité et suggestions pratiques
Le branchement aléatoire en série et en parallèle est strictement interdit : les batteries au lithium de marques et de lots différents ne peuvent être connectées directement sans traitement préalable en raison des différences de caractéristiques chimiques et de procédés de fabrication des cellules.
Inspection et maintenance régulières : Le système parallèle nécessite un contrôle mensuel de la tension de la batterie. Si la différence dépasse 0,3 V, une charge séparée est nécessaire pour l’équilibrage. Il est recommandé d’équilibrer activement le système en série via le BMS tous les trimestres.
Choisissez des accessoires de haute qualité : il est nécessaire d’utiliser des cartes de protection et des systèmes de gestion de bâtiment (BMS) certifiés UN38.3, CE, etc. Le câble de connexion doit être choisi avec un diamètre approprié en fonction de la charge de courant afin d’éviter l’échauffement dû aux pertes dans le câble.
Le fonctionnement en série-parallèle des batteries au lithium doit reposer sur la sécurité, un contrôle rigoureux de la cohérence de leurs paramètres et l'utilisation de dispositifs de protection professionnels. La maîtrise de ces points clés permet non seulement d'améliorer l'efficacité de la réparation des batteries, mais aussi d'assurer leur fonctionnement stable et durable.
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Date de publication : 23 mai 2025