Le branchement en série et parallèle

Le branchement en série, parallèle ou les deux

Découvrez les différences entre le branchement en série et en parallèle, leurs applications pratiques, comment choisir le bon type de connexion et les erreurs à ne pas faire.

Branchement en série
Branchement en parallèle
Branchement en série et parallèle

Branchement en série :

Le branchement en série de batteries consiste à connecter les bornes positives d'une batterie aux bornes négatives d'une autre.
Cela permet d'additionner les tensions (Volts) des batteries tout en conservant la même capacité en ampères-heures (Ah).

Série

Principe du branchement en série

  • La tension totale : La tension totale (V) des batteries en série est la somme des tensions de chaque batterie. Par exemple, deux batteries de 12V connectées en série fourniront 24V.
  • La capacité : La capacité (Ah) reste identique à celle d'une seule batterie. Par exemple, si chaque batterie a une capacité de 100Ah, le système global en série aura toujours 100Ah.

Applications pratiques du branchement en série

Le branchement en série est utilisé lorsque l'on a besoin d'une tension plus élevée pour alimenter certains appareils ou systèmes comme par exemple :

  • Les systèmes solaires : Les panneaux solaires et les systèmes de stockage d'énergie utilisent souvent des configurations de batteries en série pour atteindre des tensions plus élevées, comme 24V, 48V, voire plus.
  • les véhicules électriques : Les voitures électriques et autres véhicules nécessitent des tensions élevées pour fonctionner efficacement. Les batteries en série sont couramment utilisées pour alimenter ces systèmes.
  • les systèmes de télécommunications : Certains systèmes de télécommunication nécessitent une alimentation à haute tension pour assurer une autonomie de longue durée. 

Comment choisir la bonne configuration ?

  • Tension requise : Déterminez la tension nécessaire pour votre application. Si vous avez besoin de 24V et que vos batteries sont de 12V, vous devez les connecter en série.
  • Compatibilité des batteries : Utilisez des batteries de même type (AGM, Gel, Acide liquide…), de même tension nominale et de même capacité pour éviter les déséquilibres de charge.
  • Gestion de la charge et décharge : Utilisez un contrôleur de charge adapté pour gérer correctement la charge des batteries en série, car des différences de tension entre les batteries peuvent se produire au fil du temps, entraînant des surcharges ou décharges inégales. 

Erreurs à éviter lors du branchement en série

  • Mélanger des batteries de capacités ou tensions différentes : Cela peut entraîner une usure prématurée des batteries et des déséquilibres de charge. La batterie avec la plus faible capacité sera surchargée ou trop déchargée.
  • Surcharge : Ne pas utiliser un contrôleur de charge adapté peut entraîner une surcharge, ce qui peut endommager gravement les batteries.
  • Absence de protection : Ne pas installer de fusibles ou de disjoncteurs peut entraîner des courts-circuits dangereux.
  • Connexion inverse : Une erreur courante est de mal connecter les batteries (inverser les polarités). Cela peut entraîner des dommages immédiats !

Comparaison entre séries et parallèle

  • Série : Augmente la tension, conserve la capacité.
  • Parallèle : Conserve la tension, augmente la capacité.

Branchement en parallèle :

Le branchement en parallèle de batteries consiste à connecter ensemble les bornes positives et les bornes négatives des batteries.
Contrairement au branchement en série, cette configuration permet d'augmenter la capacité (Ah) tout en conservant la même tension (Volts) des batteries

Parallèle

Principe du branchement en parallèle

  • La tension totale : La tension reste identique à celle d'une seule batterie. Par exemple, si vous connectez deux batteries de 12V en parallèle, la tension totale du système sera toujours de 12V.
  • La capacité : La capacité totale (Ah) augmente, car les ampères-heures des batteries s'additionnent. Par exemple, deux batteries de 12V et 100Ah connectées en parallèle donneront un système de 12V et 200Ah. 

Applications pratiques du branchement en parallèle

Le branchement en parallèle est utilisé lorsqu'il est nécessaire d'augmenter l'autonomie ou la capacité d'un système sans changer la tension. Voici quelques exemples d'applications :

  • Les systèmes de stockage d'énergie : Dans les systèmes solaires ou éoliens, il est courant de connecter des batteries en parallèle pour augmenter la capacité et prolonger la durée de stockage sans élever la tension.
  • Les systèmes UPS (alimentation sans interruption) : Les systèmes de secours à batterie pour les centres de données ou les dispositifs critiques utilisent souvent des batteries en parallèle pour fournir une plus grande autonomie.
  • Les applications marines et camping-car : Les bateaux et les camping-cars nécessitent souvent une grande autonomie sans changer la tension du système (généralement 12V ou 24V).
  • Les appareils portatifs : Certaines applications, comme les lampes de secours ou les systèmes d’éclairage, utilisent des batteries en parallèle pour offrir une durée de fonctionnement prolongée. 

Comment choisir la bonne configuration ?

  • Capacité requise : Si l'objectif est d'augmenter l'autonomie sans augmenter la tension, le branchement en parallèle est la meilleure option.
  • Batteries identiques : Il est important de connecter des batteries de même type (AGM, Gel, Acide liquide…), même tension nominale et même capacité pour éviter les déséquilibres. Si les batteries ont des capacités différentes, celle avec la plus petite capacité sera déchargée plus rapidement.
  • Système de gestion de batterie : Un bon système de gestion des batteries (BMS - Battery Management System) est recommandé pour assurer que toutes les batteries sont utilisées de manière optimale et équilibrée, surtout pour de grandes configurations.

Erreurs à éviter lors du branchement en parallèle

  • Utiliser des batteries de tensions ou capacités différentes : Cela provoque des déséquilibres, car la batterie ayant la plus faible capacité ou tension se déchargera plus vite et pourrait être endommagée. Il est essentiel d'utiliser des batteries identiques.
  • Absence de protection contre les surcharges : Un régulateur ou un contrôleur de charge est nécessaire pour éviter la surcharge des batteries. Même si la tension reste stable, des surcharges peuvent endommager les batteries à long terme.
  • Pas de dispositifs de sécurité : Il est crucial d'installer des fusibles ou des disjoncteurs pour chaque batterie en parallèle afin d'éviter des surchauffes ou des courts-circuits.
  • Problèmes de câblage : Les câbles utilisés doivent être de bonne qualité et avoir un diamètre suffisant pour éviter des pertes d'énergie ou une surchauffe. Un câblage mal réalisé peut entraîner des pertes de capacité ou des risques d'incendie.
  • Mauvaise gestion des cycles de charge/décharge : Sans gestion adéquate, certaines batteries pourraient ne pas se charger ou se décharger uniformément, ce qui réduit leur durée de vie.

Comparaison entre séries et parallèle

  • Série : Augmente la tension, conserve la capacité.
  • Parallèle : Conserve la tension, augmente la capacité.

Branchement en série et parallèle :

Le branchement de batteries en série et en parallèle simultanément est une combinaison des deux types de connexions pour obtenir à la fois une tension plus élevée et une capacité accrue.
Ce type de connexion est utilisé lorsque vous avez besoin d'augmenter à la fois la tension et l'autonomie (capacité en Ah).

Série-Parallèle

Principe du branchement en série et parallèle

  • Série : Augmente la tension en additionnant les tensions des batteries connectées.
  • Parallèle : Augmente la capacité en ampères-heures en additionnant les capacités des batteries tout en maintenant la même tension.

Quand on combine les deux :

  • Les batteries sont d'abord regroupées en séries pour augmenter la tension.
  • Ces groupes en série sont ensuite reliés en parallèle pour augmenter la capacité.

Exemple de connexion :

Supposons que vous avez quatre batteries de 12V et 100Ah. Vous pouvez les organiser comme suit :

  • Branchement en série de deux batteries : Deux batteries de 12V en série donneront 24V. Si vous le faites avec deux autres batteries, vous obtiendrez deux groupes de 24V.
  • Branchement en parallèle de ces deux groupes : Vous connectez les deux groupes en parallèle pour doubler la capacité, soit 24V et 200Ah.

Applications pratiques du branchement série-parallèle

  • Les systèmes solaires et éoliens : Ces systèmes requièrent souvent à la fois une tension élevée (comme 24V ou 48V) et une capacité suffisante pour stocker de grandes quantités d'énergie pour des utilisations prolongées.
  • Les véhicules électriques : Les voitures électriques, vélos électriques et autres véhicules utilisent des configurations de batteries série-parallèle pour atteindre à la fois la tension et la capacité nécessaires pour assurer une autonomie suffisante.
  • Les systèmes de secours (UPS) : Dans des environnements critiques, comme les centres de données ou les installations industrielles, des configurations série-parallèle sont utilisées pour fournir une tension stable tout en assurant une longue autonomie en cas de coupure d'alimentation.
  • Les systèmes de stockage d'énergie domestique : Les maisons équipées de systèmes solaires ou de générateurs d'énergie utilisent cette combinaison pour optimiser leur stockage d'énergie et répondre à des besoins en électricité plus importants.

Comment choisir la bonne configuration ?

  • Déterminez vos besoins en tension et en capacité : Si vous avez besoin de 48V et 400Ah, vous devrez organiser vos batteries en groupes pour obtenir la bonne tension en série, puis doubler ou tripler la capacité en parallèle.
  • Utilisez des batteries identiques : Pour garantir un fonctionnement sûr et efficace, assurez-vous que toutes les batteries utilisées ont la même tension nominale, la même capacité (Ah) et sont du même type (technologie chimique). Par exemple, si vous utilisez des batteries lithium, utilisez uniquement des batteries lithium du même modèle.
  • Utilisez un BMS (système de gestion de batterie) : Un BMS est indispensable pour surveiller chaque batterie et maintenir l'équilibre entre elles, en particulier dans une configuration série-parallèle où les déséquilibres peuvent être plus complexes à gérer.

Erreurs à éviter lors du branchement en série-parallèle

  • Mélanger des batteries de différentes capacités ou tensions : Comme dans le branchement en série ou en parallèle, l'utilisation de batteries ayant des tensions ou des capacités différentes entraînera des déséquilibres, une usure prématurée et pourrait causer des dysfonctionnements.
  • Ne pas installer de protection (fusibles, disjoncteurs) : Il est important d'ajouter des fusibles ou des disjoncteurs pour protéger les groupes de batteries contre les surcharges, les courts-circuits ou les surchauffes.
  • Utiliser des câbles de mauvaise qualité : Le câblage doit être capable de supporter l'intensité électrique (ampérage) des batteries combinées, sinon il y a un risque de surchauffe ou de perte d'efficacité.
  • Absence de gestion des cycles de charge/décharge : Sans BMS, certaines batteries peuvent se décharger plus rapidement que d'autres, ce qui entraînera une dégradation prématurée du système.
  • Erreur de polarité : Il faut faire très attention à connecter les batteries avec les polarités correctes, surtout lorsque vous passez d'une configuration série à parallèle. Un mauvais branchement peut endommager les batteries et poser un risque pour la sécurité.

Méthode pour réaliser un branchement série-parallèle

  • Divisez vos batteries en groupes égaux : Pour assurer une répartition correcte de la charge, les groupes doivent avoir le même nombre de batteries.
  • Connectez chaque groupe en série : Connectez les batteries dans chaque groupe en série, de la borne négative d'une batterie à la borne positive de l'autre.
  • Connectez ensuite les groupes en parallèle : Reliez les bornes positives des groupes de batteries ensemble, et faites de même pour les bornes négatives. Cela vous donnera un système combinant à la fois la tension augmentée et la capacité accrue.