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Installation des batteries
L'installation de vos batteries conditionne en partie leur durée de vie.
Dans les systèmes en courant continu, on constate qu'environ 80 % des pannes ou des dysfonctionnements sont liés à l'installation, surtout à de mauvaises connections électriques. Plusieurs règles sont à respecter pour éviter de tels désagréments.
Ces règles concernent les batteries Plomb comme les batteries Lithium.
Consignes de sécurité
Les règles qui s'appliquent aux installations électriques en courant continu s'appliquent quand vous installez des batteries et ceci d'autant plus que c'est la batterie qui est la réserve d'énergie du système.
NE JAMAIS INTERVENIR SUR LE SYSTÈME LORSQU'IL EST EN CHARGE
- Ne jamais approcher de la batterie avec une flamme ou une cigarette allumée.
Faire attention à ne jamais mettre en court-circuit les bornes de la batterie ou les câbles y étant raccordés.
Les risques sont des brulures, des projections de métal en fusion, l’électrocution..
Utiliser des outils isolés
- Ne pas porter de bijoux
- Pour les batteries à électrolyte liquide (acide), l'utilisation de protections individuelles (gants, lunettes, etc..) est indispensable.
En cas de doute, consultez la documentation ou contactez-nous.
Où installer les batteries ?
Il est recommandé d'installer les batteries dans des locaux clos pour les préserver de l’humidité et de la poussière. Pour des batteries de petite capacité, il existe des coffres adaptés.
Les batteries OPZS ou OPZV, peuvent être placées sur des chantiers en gradins. Pour les batteries OPZS, ces chantiers en gradins permettent de vérifier plus facilement les niveaux d'électrolyte car les bacs de ces batteries sont translucides.
Un minimum d'aération est requis surtout pour les batteries liquides afin d'éviter l'accumulation d'Hydrogène.
Ne pas installer les batteries Pb AGM et Gel ainsi que les batteries Lithium dans des enceintes étanches.
L'accès aux batteries doit être aisée afin de faciliter l'entretien, en particulièrement dans le cas des batteries liquides. N'installez aucun interrupteur, disjoncteur ou autre appareil capables de produire des étincelles près des batteries. Ils pourraient provoquer une explosion.
Cas particulier des batteries Plomb Acide à électrolyte liquide
Lors de la charge, les batteries Plomb, en particulier les batteries Pb à électrolyte liquide, dégagent un peu d'hydrogène.
Le local où sont installées les batteries doit être ventilé correctement (Norme UTE C15-712-2) afin d'éviter tout risque d'explosion.
En dehors des installations industrielles (ex : salle de charge accueillant plusieurs chariots élévateurs), une aération forcée n'est pas nécessaire. Il faut simplement une entrée d'air en bas du local ou du coffre et une autre au dessus des batteries afin que l'air circule.
Les batteries OPZS devront être équipées de bouchons Céramique limitant les dégagement gazeux.
L'effet de la température sur les batteries
La température idéale pour des batteries plomb se situe entre 15°C et 25°C.
- La vitesse de dégradation des batteries augmente avec la température (auto décharge, corrosion). La durée de vie des batteries est divisée par 2 pour toute augmentation de 10°C au delà de 20 °C.
- La capacité des batteries diminue avec la température. Quand leur température chute à 0°C, les batteries au plomb perdent environ 15% de leur capacité nominale mesurée à 25 °C. Là où les basses températures ne peuvent être évitées, utiliser un parc plus important de batteries pour compenser la baisse de leur capacité.
- La charge des batteries Plomb devient plus difficile quand la température baisse.
La plage de fonctionnement optimal pour une batterie Lithium est comprise entre 5 et 35°C :
- En dessous de 5°C, le courant de charge des batteries Lithium est limité. Certains fabricants interdisent de charger en dessous d'une certaine valeur de température, 5°C, 0°C..
- Les températures élevées réduisent la durée de vie des batteries Lithium, surtout si leur état de charge est important.
Il est ainsi nécessaire de protéger les batteries des températures trop faibles et/ou trop élevées : installer les batteries à l'ombre, dans un local tempéré comme une cave, isoler si nécessaire le local.
Disposez les batteries de telle sorte qu'elles puissent toutes demeurer à la même température. Évitez les sources radiantes directes de chaleur qui poussent certains accumulateurs à être plus chauds que d'autres (cas des batteries placées près d'un moteur). Si les batteries sont contre un mur donnant sur l'extérieur, isolez le mur et laissez l'air circuler dans la pièce.
Laissez des espaces d'environ 1 cm entre les batteries, ainsi celles du milieu ne deviendront pas plus chaudes que les autres.
Utiliser des câbles électriques adaptés
Utiliser des câbles électriques adaptés au courant continu. Pour du courant continu, il faut utiliser des câbles multibrins et non pas des câbles composés de quelques brins rigides comme pour le courant alternatif.
Une résistance électrique linéaire est associée à chaque câble électrique. Cette résistance électrique provoque une chute de tension lors du passage du courant (U = R x I). Si la chute de tension devient trop importante, la batterie ne reçoit plus la tension nécessaire pour une bonne recharge.
Une chute de tension de 3% est généralement présentée comme la limite maximum à ne pas dépasser, mais pour une bonne charge des batteries, nous vous conseillons de limiter la perte à 1 %.
Des abaques comme celle présentée ci-contre permettent de déterminer la section du câble en fonction de sa longueur (Attention : il faut prendre la somme des longueurs du câble positif et négatif).
Exemple de calcul : pour une longueur totale de 20 m et un courant de 25A sous une tension de 24V, il faut prendre du câble de 35 mm² de section si on veut que la perte reste inférieur à 3 %.
S'assurer de bonnes connectiques
- Appliquer les bons couples de serrage
- Utiliser une sertisseuse pour les cosses à œillets ou bien utiliser la soudure à l'étain.…
- Protéger les bornes et connectiques contre la corrosion avec de la graisse. La meilleure prévention consiste à appliquer avant le montage une couche de graisse ou d’huile sur l'ensemble des parties métalliques composant la connectique : bornes, extrémités des câbles, cosses et boulons doivent être enduits individuellement et complètement.
- Les extrémités des câbles ne doivent pas être à nu : vous devez les recouvrir d’adhésif ou utiliser de la gaine thermo rétractable.
Si les connectiques sont mal serrées ou corrodées, la résistance de contact augmente ce qui provoque au passage du courant un fort effet Joule.
Ceci peut conduire à la fonte des bornes ou à des départs d'incendie.
Quelle tension choisir ?
La puissance électrique P en Watt est le produit de la tension du système U en Volt par l'intensité I en Ampère.
P = U x I
La puissance demandée à l'installation électrique va déterminer le choix de la tension du système.
À puissance égale, on cherchera à minimiser les courants afin de limiter les pertes par effet Joule et de minimiser les coûts des câbles.
En fonction de la puissance électrique demandée, nous préconisons les tensions suivantes :
- < 400 W : 12V
- 400 W - 2000 W : 24V
- > 2000 W : 48V
Batteries en série ou en parallèle ?
Faut-il privilégier l'installation des batteries en série ou en parallèle ?
- Montage en série : les tensions des batteries s'ajoutent, la capacité en Ah (Ampère/heure) reste inchangée.
- Montage en parallèle : les capacités s'additionnent, la tension est inchangée.
Supposons que vous ayez besoin d'un stock d'énergie de 4800 Wh. Vous pouvez l’obtenir avec deux batteries 12V de 200 Ah en série ou deux batteries de 200Ah montées en parallèle.
Schématiquement, le stock d'énergie est déterminé par le poids de batteries Pb ou Lithium mis en œuvre, pas par leur disposition.
L'installation des batteries en série est recommandée.
Dans un même lot, les batteries ne sont jamais parfaitement identiques malgré tout le soin apporté à leur production : une batterie peut avoir une résistance électrique différente de celles des autres. Le courant électrique suivant toujours le chemin le moins résistif, il ne se répartira pas de façon homogène dans les différentes branches en parallèle si une batterie présente un écart de résistance interne.
Une rangée va se dégrader avant les autres. Et parce qu’un remplacement partiel aggrave les déséquilibres, la seule solution pratique consiste à remplacer le parc entier des batteries.
Comment connecter des batteries en parallèle ?
Le schéma à gauche représente une installation à éviter : la batterie en bas est reliée au reste du système par une paire de câbles et de connecteurs alors que celle du haut est reliée au système par 3 paires de câbles et de connecteurs supplémentaires ce qui augmente la résistance électrique.
Le courant va circuler plus facilement dans la batterie du bas que dans celle du haut : la batterie du bas sera plus sollicitée lors de la charge et de la décharge alors que la batterie du haut sera mal chargée.
Pour que les batteries mises en parallèle se comportent de façon homogène, il faut que la résistance électrique des câbles et connectiques qui les relient au système soit identique.
Bonnes pratiques pour la mise en parallèle de batteries
Si vous souhaitez installer un grand nombre de branches de batteries en parallèle, merci de privilégier l'utilisation de Bus bar comme sur le schéma de droite.
Les Busbars sont des barres en cuivre étamé qui permettent une liaison équipotentielle entre les différentes rangées de batteries sous réserve que les câbles de liaison entre les batteries et les bus bar soient identiques.