Branchement des batteries en série ou en parallèle : configurations et risques

Un parc de batteries peut présenter sur le papier la capacité énergétique totale requise et pourtant tomber en panne en service si son câblage ne correspond pas à la charge. L'idée reçue la plus courante est que les connexions en série et en parallèle sont deux façons interchangeables d'ajouter des batteries. Elles modifient des propriétés électriques différentes, et une erreur peut dépasser les limites de tension de l'équipement, surcharger un BMS ou provoquer des courants dangereux entre les batteries.

## Ce que modifient les connexions en série et en parallèle

Dans un montage en série, la borne positive d'une batterie est reliée à la borne négative de la suivante. Les tensions des batteries s'additionnent, tandis que la capacité en ampères-heures reste égale à celle d'une seule batterie. Par exemple, deux batteries LiFePO4 de 12,8 V nominaux et 100 Ah montées en série forment un parc de 25,6 V nominaux et 100 Ah, soit environ 2,56 kWh avant prise en compte de la profondeur de décharge (DoD) utilisable et des pertes du système.

Dans un montage en parallèle, toutes les bornes positives sont reliées entre elles, et toutes les bornes négatives également. La tension reste identique, tandis que les capacités en ampères-heures s'additionnent. Deux batteries de 12,8 V nominaux et 100 Ah en parallèle forment un parc de 12,8 V nominaux et 200 Ah, soit également environ 2,56 kWh nominaux. Une énergie identique ne signifie pas une compatibilité identique : l'onduleur, le chargeur, le BMS, le câblage et les protections doivent être adaptés à la tension et au courant choisis.

Comparaison rapide : le montage en série augmente la tension et conserve la capacité en Ah d'une batterie ; le montage en parallèle conserve la tension et augmente la capacité en Ah. Une charge de 24 V nécessite généralement un parc en série constitué de batteries compatibles de classe 12 V, tandis qu'une charge de 12 V nécessitant une plus grande autonomie peut utiliser un parc en parallèle. Vérifiez la plage réelle de tension de fonctionnement, et pas seulement la valeur nominale indiquée sur l'étiquette.

## Comment choisir une configuration

Commencez par consulter les caractéristiques de l'équipement. Vérifiez sa plage d'entrée CC, les courants continu et de crête, le profil de tension du chargeur et le seuil de coupure basse tension. Estimez ensuite la charge : le courant en ampères correspond approximativement à la puissance en watts divisée par la tension du parc, avant prise en compte des pertes de l'onduleur. À 1 200 W, un parc de 12,8 V tire environ 94 A dans des conditions idéales ; un parc de 25,6 V tire environ 47 A. Une tension plus élevée peut réduire le courant et les pertes dans les câbles à puissance égale, mais uniquement si l'équipement est conçu pour cela.

Effectuez les vérifications suivantes avant de dimensionner le parc :

- Faites correspondre la tension du parc à celles de l'onduleur, du chargeur et des charges CC.

- Dimensionnez la capacité selon les besoins énergétiques, la DoD autorisée, la température et l'autonomie requise.

- Vérifiez que les valeurs nominales de courant continu et de crête du BMS correspondent à la charge et aux sources de charge.

- Vérifiez que le fabricant de la batterie autorise le nombre prévu d'unités en série ou en parallèle.

- Prévoyez des fusibles ou disjoncteurs, des sectionneurs et des conducteurs dimensionnés pour le courant de défaut potentiel.

## Risques et pratiques d'installation

Pour les parcs en série, les batteries doivent être du même modèle et présenter une chimie, une capacité, un âge et un état de santé (SOH) compatibles. Leur état de charge (SOC) doit être équilibré avant le raccordement. Une unité faible ou déséquilibrée peut atteindre sa limite de tension haute ou basse avant les autres et provoquer la déconnexion de la chaîne par le BMS. Ne supposez pas que toutes les batteries LiFePO4 permettent un montage en série : certaines conceptions de BMS interne l'interdisent ou limitent le nombre d'unités.

Pour les parcs en parallèle, de faibles différences de tension peuvent provoquer un courant d'équilibrage élevé au moment du raccordement des batteries. Amenez d'abord les unités à la tension ou au SOC spécifié par le fabricant et respectez l'ordre de raccordement indiqué. Utilisez une protection de branche correctement dimensionnée pour chaque batterie et une disposition favorisant le partage du courant, par exemple des conducteurs de même longueur raccordés à des jeux de barres communs. La déconnexion du BMS d'une batterie peut transférer brusquement la charge aux batteries restantes.

Évitez de mélanger dans un même parc des batteries de capacités, de chimies, de limites de BMS ou de niveaux d'usure différents. Ne mettez jamais des batteries en parallèle en reliant les bornes d'une seule unité par un chemin sous-dimensionné, et ne considérez jamais le BMS comme un substitut à une protection externe contre les surintensités correctement dimensionnée. Respectez la documentation de la batterie et les codes d'installation applicables ; les travaux doivent être réalisés par du personnel qualifié lorsque la réglementation l'exige.

## Vérifiez l'ensemble du système, pas seulement le câblage

Une comparaison pour une charge CC modérée de 1,2 kW illustre le compromis. Avec une batterie de 12,8 V et 100 Ah, le courant idéal est d'environ 94 A et l'énergie nominale de 1,28 kWh. Avec deux batteries identiques en série, le parc de 25,6 V et 100 Ah fournit environ 47 A et offre 2,56 kWh nominaux. Avec deux batteries en parallèle, le parc de 12,8 V et 200 Ah fournit environ 94 A au total et offre 2,56 kWh nominaux, avec un partage idéal d'environ 47 A par batterie. Le courant réel et l'autonomie varient selon les pertes de conversion, la température, la chute de tension, le SOC et les limites du BMS.

Avant la mise en service, confirmez que les réglages du chargeur correspondent à la batterie LiFePO4 exacte et à la tension du parc, vérifiez la polarité et le couple de serrage conformément aux instructions du fabricant, et assurez-vous que les dispositifs de protection peuvent interrompre le courant continu en toute sécurité. Pour les systèmes de télécommunications, UPS, solaires, marins et de traction, vérifiez également le cycle de service, les appels de courant, les conditions environnementales et l'accès pour la maintenance. La norme UN38.3 porte sur les essais de transport ; les normes IEC 62619 et UL 1973 sont pertinentes pour la sécurité de certaines applications industrielles et stationnaires de batteries. Les exigences de certification dépendent du produit et du marché.

## Conclusion

Choisissez un montage en série lorsque le système exige une tension plus élevée, et un montage en parallèle lorsqu'il exige une plus grande capacité à la même tension. Dans les deux cas, vérifiez les configurations approuvées par le fabricant, la compatibilité des batteries, les limites du BMS, les réglages de charge et les protections avant de raccorder le parc. Pour un dimensionnement adapté à une application spécifique ou une configuration documentée, Newbeebattery peut être votre partenaire OEM/ODM pour des packs de batteries personnalisés.