Il est important de discuter de ce sujet car lorsque plusieurs batteries sont connectées ensemble, le pack de batteries résultant aura soit une tension différente, soit une capacité en ampères-heures différente (ou les deux) par rapport à une seule batterie.

Commençons, dans la Figure 1, avec un modèle simplifié en forme de boîte représentant les bornes positives et négatives de la batterie physique. Nous utiliserons ce modèle pour illustrer les connexions physiques entre les batteries que vous utiliseriez pour construire un pack de batteries.

La figure 2 montre deux batteries de 12 volts connectées en série. Les points importants à noter concernant une connexion en série sont :

1. Les tensions des batteries s'additionnent pour déterminer la tension de la batterie. Dans cet exemple, la tension de la batterie résultante est de 24 volts.
2. La capacité de la batterie est la même que celle d'une batterie individuelle. Ceci suppose que les capacités des batteries individuelles sont identiques.

En fait, c'est indispensable. Ne mélangez pas des piles de différentes tailles dans le même bloc-piles.

La figure 3 montre deux batteries de 12 volts connectées en parallèle. Les points importants à noter concernant une connexion en parallèle sont :

1. La tension de la batterie est la même que la tension de chaque batterie individuelle. Ceci suppose que les tensions des batteries individuelles sont identiques. En fait, c'est une condition absolument indispensable. Ne mélangez pas des batteries de tensions différentes dans le même pack. Dans cet exemple, la tension du pack est de 12 volts, ce qui est exactement la même tension que chaque batterie individuelle de 12 volts.
2. La capacité de la batterie est la somme des capacités des batteries individuelles. Encore une fois, assurez-vous que toutes les batteries sont de la même taille, c'est-à-dire qu'elles ont la même capacité en ampères-heures.

Il existe de nombreuses façons de connecter un groupe de batteries à la fois en série et en parallèle. C'est une pratique courante dans de nombreux appareils alimentés par batterie, en particulier dans les véhicules électriques et les grands systèmes SVI (systèmes d'alimentation ininterrompus) où les batteries nécessitent des tensions et des capacités en ampères-heures importantes. Il n'est pas rare de trouver des batteries avec plusieurs centaines de volts et plusieurs centaines d'ampères-heures.

Afin de comprendre comment réaliser ces connexions, nous allons examiner deux exemples, chacun comprenant 4 batteries de 12 volts et 20 Ah. Dans chaque exemple, les 4 batteries sont identifiées par les lettres A, B, C et D.

L'exemple 1, illustré à la Figure 4, comporte 2 paires de batteries en série reliées en une seule connexion parallèle. Dans ce type d'arrangement, nous appelons chaque paire de batteries en série une « chaîne ». Les batteries A et C sont en série. Les batteries B et D sont en série. La chaîne A et C est en parallèle avec la chaîne B et D. Notez que la tension totale du pack de batteries est de 24 volts et que la capacité totale du pack de batteries est de 40 ampères-heures.

L'exemple 2, illustré à la figure 5, comporte 2 paires de batteries connectées en parallèle, elles-mêmes reliées en série. Les batteries A et B sont en parallèle. Les batteries C et D sont en parallèle. La combinaison parallèle A et B est en série avec la combinaison parallèle C et D. Ici encore, la tension totale du pack de batteries est de 24 volts et la capacité totale du pack de batteries est de 40 ampères-heures.

NOTE : Les schémas suivants illustrent quelques manières de connecter les chargeurs de batterie Battery Tender à différents packs de batteries connectés en série et en parallèle.

Pôle positif vers pôle positif, pôle négatif vers pôle négatif, les tensions sont les mêmes.

La figure 6 illustre la connexion la plus élémentaire entre un chargeur de batterie et une seule batterie.

La sortie positive du chargeur (rouge) se connecte à la borne positive de la batterie. La sortie négative du chargeur (noire) se connecte à la borne négative de la batterie.

N'oubliez jamais :

1. Le positif se connecte au positif et le négatif se connecte au négatif.
2. Le chargeur et la batterie doivent avoir la même tension.

La figure 7 montre deux batteries de 12 volts connectées en série. La tension de la batterie résultante est de 24 volts. Comme vous pouvez le constater, chaque batterie est connectée à un seul chargeur de 12 volts.

C'est probablement la meilleure façon de s'assurer que chaque batterie est complètement rechargée à sa pleine capacité après chaque décharge du pack de batteries. Cela élimine la plupart des problèmes associés à la recharge cyclique des batteries connectées en série.

Les batteries connectées en série peuvent également être rechargées par un seul chargeur ayant la même tension de sortie nominale que la tension nominale du pack de batteries. Sur la figure 8, un chargeur de 24 volts est connecté à un pack de batteries de 24 volts.

La figure 9 montre deux batteries de 12 volts connectées en parallèle. Ce pack de batteries de 12 volts est connecté à un chargeur 12 volts unique. Notez le fil bleu désigné W1. Ce fil sert à répartir uniformément la chute de tension entre les deux batteries et chaque fil pendant la charge. Ceci n'est pas critique pour les chargeurs à faible courant, mais lorsque vous commencez à atteindre 10 ampères et plus, la différence de tension peut être significative. Le fil bleu W1 doit être connecté à l'extrémité opposée du pack de batteries par rapport au fil noir situé en haut du pack de batteries.

Lorsque des batteries sont connectées en parallèle, n'utilisez qu'un seul chargeur. Ne connectez pas un chargeur à chaque batterie, sauf si vous interrompez la connexion électrique entre les batteries. La raison est que les chargeurs termineront très probablement une ou plusieurs de leurs sous-routines de charge (modes ou étapes de charge) à des moments différents. Cela signifie que chaque chargeur essaierait d'amener le pack de batteries à un niveau de tension différent. Selon la configuration des chargeurs pour empêcher une connexion inversée, le chargeur ayant une tension de sortie plus faible pourrait éventuellement puiser du courant dans le chargeur ayant une tension de sortie plus élevée, ou même dans le pack de batteries qu'il tente de charger. Si le mécanisme de protection contre l'inversion de polarité des chargeurs comprend un interrupteur de courant à semi-conducteurs, unidirectionnel et à commande de tension (comme une diode), alors ce n'est pas un gros problème.

CE MODE DE FONCTIONNEMENT EST ABSOLUMENT À ÉVITER !

La figure 10 ne représente pas la meilleure configuration pour recharger ce type de batterie en série/parallèle. À première vue, il semble que les batteries B et D reçoivent toute l'attention des chargeurs n° 1 et n° 2 respectivement, tandis que les batteries A et C ne reçoivent aucun courant de recharge.

Ce qui se produit réellement, c'est que les 4 batteries se chargent, mais probablement de manière inégale. Selon la résistance du câble et des contacts, les batteries A et C peuvent ne se charger que de 0,5 ou 0,75 volts de moins que les batteries B et D.

ENCORE UNE FOIS, LA CONFIGURATION ILLUSTRÉE À LA FIGURE 10 EST ABSOLUMENT À ÉVITER !

Le schéma de la figure 11 représente une méthode acceptable pour charger un pack de batteries série/parallèle combiné. Cette méthode est nettement meilleure que celle illustrée à la figure 10, car l'inbalance des tensions individuelles des batteries est moins préoccupante. Il existe des détails complexes des algorithmes de charge qui sont spécifiquement optimisés pour prendre en compte et éliminer l'inbalance de tension des batteries individuelles dans les longues séries. Même sans ces fonctionnalités de charge spéciales, le chargeur unique de 24 volts dans cette configuration fonctionne mieux que deux chargeurs de 12 volts. Encore une fois, le fil bleu désigné W1 remplit la même fonction d'inbalance de chute de tension de charge que dans la figure 9.

La figure 12 montre à nouveau deux chargeurs de 12 volts connectés à un pack de batteries série/parallèle. Mais ce pack de batteries est configuré comme l'exemple 2 de la section précédente. On a deux ensembles de deux batteries chacun connectés en parallèle. Puis ces deux ensembles de batteries connectés en parallèle sont connectés en série par une seule connexion filaire. Dans ce cas, il est parfaitement acceptable d'utiliser un seul chargeur pour chacun des ensembles de batteries connectés en parallèle sans se soucier du déséquilibre de tension dont il a été question concernant l'exemple 1. Rappelons que l'exemple 1, illustré à la figure 4, comportait deux ensembles de deux batteries, d'abord connectés en série, puis chaque série connectée en parallèle par 2 connexions filaires.

Pour les amateurs de mathématiques férus de topologie et d'espaces à n dimensions, etc., on pourrait considérer le fait qu'il y a un fil supplémentaire reliant les batteries dans l'exemple 2 (5 fils au total) par rapport aux 4 fils de l'exemple 1. Cette connexion supplémentaire fait la différence entre pouvoir utiliser efficacement deux chargeurs 12 volts au lieu d'avoir à utiliser un chargeur 24 volts. Dans certains systèmes plus importants, ce type de considérations pourrait avoir un impact sur l'économie et la fiabilité du système.

La figure 13 montre le même agencement de batterie 24 volts, 4 batteries, série/parallèle que dans l'exemple 2, mais avec un seul chargeur de batterie 24 volts. En raison des différences entre les connexions physiques et électriques des batteries lors de la comparaison des exemples 1 et 2, dans un cas, il est acceptable d'utiliser soit deux batteries 12 volts, soit une seule batterie 24 volts. Dans l'autre cas, ce n'est pas acceptable.

Si vous avez le moindre doute concernant les connexions électriques entre les batteries et le matériel de charge, contactez le fabricant de la batterie et/ou support@deltran-global.com et assurez-vous d'établir les connexions correctement. Ces informations peuvent potentiellement vous faire économiser beaucoup d'argent et vous éviter bien des frustrations.

Un dernier commentaire concernant l'inéquilibre de tension pendant le courant de charge. La figure 13 montre deux fils surlignés, le bleu désigné W1 et le vert désigné W2. Il est intéressant de noter que si la connexion à la borne positive de la batterie D est déplacée vers la borne positive de la batterie C, sans modifier la connexion à la borne négative de la batterie A, alors un déséquilibre de tension existera. Faites une expérience de pensée. Prenez un crayon et tracez le chemin du courant de charge depuis la sortie, borne positive du chargeur 24 volts, à travers les fils et les batteries, à travers W1 et retour à la sortie, borne négative du chargeur 24 volts.

Revenons maintenant à la Figure 12 et observons le fil vert désigné W3. Avec deux chargeurs indépendants connectés, les fils bleus W1 et W2 corrigent le déséquilibre de tension qui existerait dans les batteries connectées en parallèle individuellement. Le fil vert W3 ne sert absolument à rien en termes de charge des batteries. En fait, il peut simplement être retiré car AUCUN COURANT ne le traverse pendant que les deux groupes de batteries sont en charge.

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