Batteries s de câblage en série et en parallèle : quelle est la différence ?

Le montage en série d'batteries s permet d'augmenter la tension tout en conservant la même capacité. Le montage en parallèle permet d'augmenter la capacité tout en conservant la même tension. Deux batteries de 12 V et 100 Ah permettent de former soit un banc de 24 V et 100 Ah en série, soit un banc de 12 V et 200 Ah en parallèle.

Les deux configurations stockent la même énergie totale, soit 2 400 wattheures dans cet exemple. Ce qui change, c'est la tension à laquelle fonctionne votre installation et l'intensité que vos câbles doivent supporter. Ce guide explique le fonctionnement de chaque méthode, comment les câbler, ce qui se passe lorsque vous combinez les deux, ainsi que les erreurs susceptibles d'endommager les batteries.

Batteries « En série ou en parallèle : quelle est la différence ? »

Dans un montage en série, la borne positive d'une batterie est reliée à la borne négative de la suivante, ce qui fait que les tensions s'additionnent. Dans un montage en parallèle, toutes les bornes positives sont reliées entre elles et toutes les bornes négatives entre elles ; ce sont donc les ampères-heures qui s'additionnent.

L'énergie stockée est identique, car les wattheures correspondent au produit de la tension en volts par la capacité en ampères-heures. Quatre batteries « batteries » de 12 V et 100 Ah ont une capacité de 4 800 Wh, que vous les connectiez en configuration 48 V et 100 Ah ou 12 V et 400 Ah.

Comment fonctionne le câblage en série d'Batteries s ?

Dans un montage en série, le courant ne peut emprunter qu'un seul chemin. Il traverse successivement chaque pile, de sorte que chacune d'entre elles est traversée par le même courant tandis que les tensions s'additionnent.

Il faut relier la borne négative de la première batterie à la borne positive de la deuxième batterie, puis continuer ainsi tout au long de la chaîne. La borne positive principale du système est reliée à la première batterie de la chaîne et la borne négative principale à la dernière.

Deux batteries LiFePO4 de 12,8 V ( batteries ) montées en série fournissent 25,6 V. Quatre d'entre elles fournissent 51,2 V, soit le banc standard de « 48 V » utilisé dans la plupart des habitations modernes hors réseau. Comme le courant reste constant dans la chaîne, la capacité ne varie pas : quatre batteries de 100 Ah ( batteries ) montées en série forment toujours un banc de 100 Ah, mais à une tension quatre fois supérieure.

Le revers de la médaille, c'est qu'une chaîne de batteries n'est aussi performante que son maillon le plus faible. Si une batterie présente une capacité inférieure ou une résistance interne plus élevée, cela limite les performances de l'ensemble de la chaîne.

Comment fonctionne le câblage en parallèle d'Batteries ?

Dans un banc parallèle, le courant se répartit sur plusieurs voies. Toutes les batteries sont à la même tension et leurs capacités s'additionnent.

Toutes les bornes positives sont reliées à un point positif commun, et toutes les bornes négatives à un point négatif commun. Quatre batteries « batteries » de 12 V et 100 Ah montées en parallèle forment un banc de 12 V et 400 Ah.

Le câblage en parallèle comporte une exigence cachée : chaque batterie doit rencontrer la même résistance totale du circuit, sinon la répartition du courant sera inégale. La résistance d’un câble peut sembler négligeable jusqu’à ce qu’on la compare à celle de la batterie elle-même : un câble de 20 cm et 35 mm² muni de cosses mesure environ 1,5 mΩ, alors que la résistance interne d’une batterie n’est souvent que de 3 à 10 mΩ. Le courant emprunte le chemin le plus facile ; par conséquent, c’est la batterie la plus proche qui fournit l’essentiel de l’effort et qui s’use plus rapidement.

Batteries en série ou en parallèle : comparaison de la tension et de la capacité

Voici la production de quatre batteries LiFePO4 identiques de 12,8 V et 100 Ah ( batteries ) pour chaque configuration :

Même énergie, trois configurations de câblage très différentes. La version 12,8 V nécessite des câbles, des fusibles et des barres omnibus d’une capacité quatre fois supérieure à celle de la version 51,2 V pour fournir une puissance identique. Ce simple tableau explique pourquoi les systèmes de plus grande envergure adoptent des tensions plus élevées.

Comment brancher des « Batteries » en série

Vérifiez tout d'abord que vos batteries batteries sont bien homologuées pour un montage en série. De nombreuses batteries au lithium « prêtes à l'emploi » ont une limite : Battle Born, par exemple, autorise jusqu'à quatre unités de 12 V en série pour obtenir un banc de 48 V. Le dépassement de la limite de montage en série indiquée par le fabricant peut exposer le BMS interne à des tensions pour lesquelles il n'a pas été conçu.

Étapes :

1. Chargez chaque batterie à fond et séparément, afin que tous les appareils partent du même état de charge.

2. Débranchez tous les appareils branchés et tous les chargeurs.

3. Reliez le pôle négatif de la batterie 1 au pôle positif de la batterie 2 à l'aide d'un câble. Répétez l'opération sur toute la chaîne.

4. Raccordez le pôle positif du groupe de batteries à la batterie n° 1 et le pôle négatif du groupe de batteries à la dernière batterie.

5. Réglez votre chargeur sur la tension en série appropriée, soit environ 28,8 V en mode absorption pour un banc de batteries LiFePO4 de 24 V, et 57,6 V pour un banc de 48 V.

6. Branchez le fusible à la borne de sortie positive et serrez chaque borne au couple indiqué par le fabricant.

Avantages : Courant plus faible pour une puissance identique, câble plus fin et moins cher, perte de tension réduite, compatibilité avec les onduleurs 24 V et 48 V, meilleur rendement sur les longues distances.

Inconvénients : Pas d'augmentation de capacité, la batterie la plus faible limite la chaîne, les « batteries s » individuelles peuvent se déséquilibrer, et une seule défaillance met l'ensemble du banc hors service. Victron recommande de surveiller la tension médiane sur les chaînes en série ; dans un banc en bon état, la tension médiane correspond exactement à la moitié de la tension totale, et tout écart indique une batterie faible ou une mauvaise connexion.

Comment brancher des « Batteries s » en parallèle

Le câblage en parallèle semble plus simple, mais il est plus facile de se tromper, car le défaut passe inaperçu jusqu’à ce que les « batteries » commencent à vieillir de manière inégale.

Étapes :

1. Assortissez toutes les batteries batteries en fonction de leur composition chimique, de leur capacité, de leur marque et de leur âge, puis amenez-les au même niveau de charge.

2. Reliez entre elles toutes les bornes positives et toutes les bornes négatives, en utilisant des câbles de même longueur et de même section.

3. Reliez chaque fil positif individuellement, et pas seulement la sortie du bloc d'alimentation.

4. Effectuez le raccordement du système selon la méthode diagonale : la borne positive principale de la batterie à une extrémité, la borne négative principale de la batterie à l'extrémité opposée. Cela permet d'équilibrer le circuit électrique traversant chaque unité.

5. Pour quatre batteries ou plus batteries, utilisez des barres omnibus positives et négatives distinctes, installées à proximité du banc de batteries, avec des câbles de longueur égale reliés à chaque batterie.

Avantages : Une autonomie accrue, un courant disponible plus élevé, le système continue de fonctionner même en cas de défaillance d'une batterie, et les batteries au lithium batteries montées en parallèle s'équilibrent automatiquement car elles sont toutes à la même tension.

Inconvénients : Un courant beaucoup plus élevé, ce qui nécessite des câbles plus lourds et des fusibles plus gros ; des longueurs de câbles inégales entraînent un vieillissement inégal ; et la charge d'un grand banc de batteries en parallèle prend plus de temps à un courant de charge donné.

Batteries s de charge en série et en parallèle

Les groupes de batteries en série se chargent à la tension combinée, mais avec le courant d'une seule batterie. Les groupes de batteries en parallèle se chargent à la tension d'une seule batterie, le courant étant réparti entre toutes les unités. Réglez votre chargeur en fonction du groupe de batteries, et non d'une seule batterie.

Une batterie LiFePO4 de 12 V réglée sur une tension d'absorption de 14,4 V atteint environ 28,8 V pour un banc de batteries en série de 24 V et 57,6 V pour un banc de 48 V, avec une tension de maintien inférieure à 54,4 V.

C'est la différence d'équilibrage qui importe le plus. Le système de gestion de batterie (BMS) d'une batterie « prête à l'emploi » équilibre les cellules à l'intérieur de cette batterie, et non au sein de la chaîne ; par conséquent, les unités connectées en série présentent une dérive progressive au fil du temps. Battle Born recommande de recharger complètement chaque batterie individuellement une fois par an si le banc de batteries en série n'est pas branché sur un chargeur multi-bancs. Les bancs en parallèle permettent d'éviter ce problème : chaque batterie maintient la même tension, ce qui leur permet de s'équilibrer d'elles-mêmes.

Deux règles s'appliquent dans les deux cas : ne jamais charger des batteries LiFePO4 à une température inférieure à 0 °C sans chauffage ni protection contre les basses températures assurée par le BMS, et ne jamais appliquer un profil de charge prévu pour les batteries au plomb à un banc de batteries au lithium.

Explications sur les configurations de batteries en série et en parallèle

Le montage série-parallèle combine ces deux méthodes pour augmenter à la fois la tension et la capacité. Il s'écrit : 2S2P (deux en série, deux en parallèle), 4S2P, et ainsi de suite.

Huit batteries « batteries » de 12,8 V et 100 Ah, câblées en configuration 4S2P, forment un banc de 51,2 V et 200 Ah, soit 10 240 Wh, à une tension de système compatible avec la plupart des onduleurs hybrides.

Assemblez-les dans le bon ordre : commencez par créer des chaînes en série identiques, vérifiez que chaque chaîne affiche la tension correcte, puis mettez en parallèle les chaînes ainsi constituées. Chaque chaîne doit comporter le même nombre d’ batteries , tous du même type et de la même capacité.

Les fabricants fixent également des limites dans ce domaine. Les batteries « Lithium Smart » de Victron batteries permettent d'utiliser au maximum 20 batteries « batteries » dans un même système, qu'elles soient montées en série, en parallèle ou en série-parallèle. Consultez toujours le manuel avant d'augmenter la taille d'un banc de batteries.

L'impact du câblage des batteries sur les installations solaires et hors réseau

La tension de votre batterie n'est pas un choix anodin : elle détermine le type d'onduleur et de régulateur de charge que vous pouvez utiliser, ainsi que l'intensité du courant circulant dans votre câblage CC.

• Compatibilité des onduleurs. Les onduleurs acceptent une tension d'entrée CC spécifique : 12 V, 24 V ou 48 V. Un onduleur de 48 V ne fonctionnera pas sur un banc de batteries de 12 V.

• Sortie du régulateur de charge. Les régulateurs MPPT sont calibrés en ampères de sortie. Un régulateur de 60 A fournit environ 768 W à un banc de 12,8 V, mais environ 3 072 W à un banc de 51,2 V.

• Coût du câble et des fusibles. Le cuivre est facturé au poids. En divisant le courant par deux, vous pouvez utiliser des fils de section nettement inférieure.

• Chute de tension. Conformément à la règle 8-102 du CEC, la chute de tension ne doit pas dépasser 3 % sur un circuit dérivé ou une ligne d'alimentation, et 5 % au total. Les batteries à courant continu basse tension présentent la marge la plus faible.

Pour toute charge continue supérieure à environ 3 000 W, un banc de batteries en série ou en série-parallèle de 48 V constitue généralement la solution la plus pratique.

Peut-on connecter différents « Batteries » en série ou en parallèle ?

Vous pouvez relier différentes batteries « batteries » entre elles, mais il est déconseillé de le faire. Le fait de mélanger des batteries « batteries » au sein d’un même banc entraîne une charge inégale et une défaillance prématurée. Les règles sont plus strictes pour le montage en série que pour le montage en parallèle.

En série, ne mélangez jamais. Le courant circule tour à tour dans chaque batterie. La batterie la plus petite atteint la première son seuil de coupure et met fin à la décharge de l'ensemble du circuit. Les batteries montées en série doivent présenter des caractéristiques identiques batteries.

Par ailleurs, veillez toujours à faire correspondre la tension et la composition chimique. Les batteries en parallèle batteries partagent une tension commune, elles s'équilibrent donc d'elles-mêmes. Cela rend le montage en parallèle plus tolérant. Des batteries de même modèle batteries mais de capacités différentes fonctionneront ensemble, mais le courant se répartit en fonction de la résistance interne, et non de la capacité ; la répartition ne correspondra donc pas aux indications figurant sur les étiquettes.

Utilisez toujours batteries avec les mêmes paramètres :

• Modèle et marque, correspondance entre la résistance interne et le comportement du BMS

• Chimie, LiFePO4, AGM, gel et plomb-acide à électrolyte liquide se rechargent chacun différemment

• Tension nominale, 12 V avec 12 V, ne jamais mélanger

• Capacité en ampères-heure, cette unité, la plus petite, détermine la capacité maximale fournie par la batterie

• Âge approximatif, à acheter et à mettre en service de préférence ensemble

Vous possédez déjà des batteries « batteries » de types différents ? Ne les forcez pas à former un seul banc. Utilisez-les comme deux bancs distincts, chacun avec sa propre source de charge. Vous pouvez également les relier via un chargeur CC-CC, afin que chaque batterie bénéficie du profil de charge adapté. Un exemple courant est celui d’une batterie de démarrage au plomb-acide associée à un banc domestique LiFePO4.

L'ajout d'une nouvelle batterie à un ancien ensemble de batteries offre rarement la capacité pour laquelle vous avez payé. Si votre ensemble de batteries a plusieurs années, remplacez-le dans son intégralité.

Erreurs courantes à éviter lors du câblage d'une batterie

La plupart des faillites bancaires trouvent leur origine dans une poignée d'erreurs qui auraient pu être évitées.

1. Longueurs de câbles inégales en montage en parallèle. La batterie la plus proche absorbe la majeure partie du courant et s'use en premier.

2. Suppression des fusibles par batterie. En cas de défaillance d'une batterie, celle-ci peut être alimentée par toutes les autres batteries du banc.

3. Connexion d'batteries s présentant différents états de charge. De forts courants d'égalisation circulent entre elles dès que vous fermez le circuit.

4. Tension de charge incorrecte après un montage en série. Un profil de 12 V entraînera systématiquement une sous-charge d'un banc de 24 V.

5. Bornes desserrées ou mal serrées. Une mauvaise connexion agit comme une résistance qui génère de la chaleur au point où le courant est le plus élevé dans le système.

6. Utilisation d'un seul jeu de barres pour les deux polarités, ou en installant les barres omnibus loin du banc.

7. Ne pas tenir compte de la limite de série indiquée par le fabricant, ce qui peut exposer un BMS à une tension supérieure à sa valeur nominale.

Les câblages bancaires impliquent des courants de défaut élevés. En cas de doute, faites vérifier le projet par un électricien agréé avant la mise en service.

Comment choisir entre un montage en série et un montage en parallèle des batteries

Commencez par votre onduleur, et non par votre batteries. La tension d'entrée en courant continu de l'onduleur détermine la tension de votre banc de batteries, et tout découle de là.

Vérifiez ensuite trois éléments : l'entrée CC de votre onduleur, la puissance de sortie nominale de votre régulateur de charge, ainsi que les limites indiquées par le fabricant pour une utilisation en série et en parallèle.

Conclusion

Le montage en série augmente la tension, tandis que le montage en parallèle augmente la capacité ; les deux configurations stockent la même énergie totale. La véritable différence réside dans le courant : un banc de batteries de 48 V fait circuler un quart du courant d’un banc de 12 V à puissance égale, ce qui se traduit par des câbles plus légers et moins de pertes. Veillez à ce que toutes les batteries d’un banc soient identiques en termes de composition chimique, de capacité, de marque et d’âge ; assurez-vous que les longueurs de câbles en parallèle soient égales ; équipez chaque batterie d’un fusible individuel ; et respectez les limites de montage en série indiquées par le fabricant. Si vous respectez ces consignes, la configuration se mettra en place d'elle-même.

Foire aux questions

Le fait de connecter en série des « Batteries » permet-il d'augmenter la capacité ? 

Non. Le montage en série augmente la tension tandis que la capacité en ampères-heure reste inchangée. L'énergie totale en wattheures augmente toutefois, car les wattheures correspondent au produit de la tension en volts par la capacité en ampères-heure.

Le câblage en parallèle augmente-t-il la tension ? 

Non. Le branchement en parallèle augmente la capacité en ampères-heures tout en conservant la même tension. Quatre batteries « batteries » de 12 V et 100 Ah montées en parallèle forment un banc de 12 V et 400 Ah.

Qu'est-ce qui est mieux : le montage en série ou le montage en parallèle ? 

Aucune des deux solutions n'est globalement meilleure. Le montage en série convient aux systèmes de forte puissance, car il permet de réduire le courant et le coût des câbles. Le montage en parallèle convient aux petits systèmes de 12 V qui nécessitent une autonomie plus longue à une tension donnée.

Puis-je relier quatre batteries « Batteries » de 12 V entre elles pour obtenir une tension de 48 V ? 

Oui, en série, si le fabricant l'autorise. Certaines séries de batteries au lithium « drop-in » limitent le nombre d'unités en série à quatre ; d'autres ne sont pas du tout conçues pour un montage en série. Consultez d'abord le manuel.

Les « Batteries » doivent-ils être identiques pour pouvoir être connectés entre eux ? 

Oui. Veillez à ce que la composition chimique, la tension nominale, la capacité, la marque et l'âge correspondent. Le mélange entraîne une charge inégale, une réduction de la capacité utile et une défaillance prématurée.

Qu'est-ce qu'une configuration de batterie 2s2p ? 

Deux « batteries » en série, puis deux de ces chaînes en parallèle. Cela permet de doubler à la fois la tension et la capacité : quatre batteries « batteries » de 12 V et 100 Ah forment ainsi un banc de 24 V et 200 Ah.

Faut-il installer un fusible sur chaque batterie d'un banc de batteries montées en parallèle ? 

Oui. Il faut installer un fusible sur chaque borne positive. Sans cela, un défaut sur une batterie pourrait être alimenté par le courant provenant de toutes les autres batteries du banc.

Pourquoi les « Batteries s parallèles » nécessitent-elles des longueurs de câble identiques ? 

En effet, la résistance des câbles est comparable à la résistance interne d'une batterie. Des longueurs inégales entraînent une circulation irrégulière du courant, ce qui fait que certains éléments d'batteries s sont soumis à une sollicitation plus importante et s'usent plus rapidement.

Puis-je ajouter une nouvelle batterie à un ancien bloc de batteries ? 

Ce n'est pas recommandé. La nouvelle batterie transportera un courant plus élevé et s'usera prématurément, tandis que l'ancienne batteries limitera la capacité totale utilisable. Remplacez l'ensemble de batteries en une seule fois.

Quelle tension de charge faut-il pour un bloc de batteries LiFePO₄ de 48 V ? 

Environ 57,6 V pour les phases de charge principale et d'absorption, avec une tension de maintien inférieure à 54,4 V pour un montage en série classique de quatre batteries de 12 V. Vérifiez toujours ces valeurs par rapport à la fiche technique de votre batterie.