Considérations pratiques - Piles

Lors de la connexion des batteries pour former de plus grandes « banques » (une batterie de batteries ?), les batteries constitutives doivent être adaptées les unes aux autres afin de ne pas poser de problèmes.

Batteries en série

Nous allons d'abord envisager de connecter des batteries en série pour une tension plus élevée :

Nous savons que le courant est égal à tous les points d'un circuit en série, donc quelle que soit la quantité de courant présente dans l'une des batteries connectées en série, elle doit également être la même pour toutes les autres. Pour cette raison, chaque batterie doit avoir la même valeur nominale d'ampères-heure, sinon certaines batteries s'épuiseront plus tôt que d'autres, compromettant la capacité de l'ensemble de la batterie. Veuillez noter que la capacité totale en ampères-heures de cette banque de batteries de série n'est pas affectée par le nombre de batteries.

Batteries en parallèle

Ensuite, nous envisagerons de connecter des batteries en parallèle pour une plus grande capacité de courant (résistance interne plus faible), ou une plus grande capacité en ampères-heure :

Nous savons que la tension est égale sur toutes les branches d'un circuit parallèle, nous devons donc être sûrs que ces batteries sont de tension égale. Sinon, nous aurons des courants relativement importants circulant d'une batterie à l'autre, les batteries à haute tension surpassant les batteries à basse tension. Ce n'est pas bon.

Protection contre les surintensités

Sur ce même thème, il faut s'assurer que toute protection contre les surintensités (disjoncteurs ou fusibles) est installée de manière à être efficace. Pour notre parc de batteries en série, un fusible suffira à protéger le câblage d'un courant excessif, car toute coupure dans un circuit en série arrête le courant dans toutes les parties du circuit :

Avec un banc de batteries en parallèle, un fusible est suffisant pour protéger le câblage contre les surintensités de charge (entre les batteries connectées en parallèle et la charge), mais nous avons également d'autres problèmes à protéger. Les batteries sont connues pour court-circuiter en interne, en raison d'une défaillance du séparateur d'électrodes, causant un problème, un peu comme celui où des batteries de tension inégale sont connectées en parallèle :les bonnes batteries surchargeront la batterie défaillante (tension inférieure), provoquant des courants relativement importants dans les fils de connexion des batteries. Pour se prémunir contre cette éventualité, nous devons protéger chaque batterie contre les surintensités avec des fusibles de batterie individuels, en plus du fusible de charge :

Lorsqu'il s'agit de batteries à cellules secondaires, une attention particulière doit être portée à la méthode et au moment de la charge. Différents types et constructions de batteries ont des besoins de charge différents, et les recommandations du fabricant sont probablement le meilleur guide à suivre lors de la conception ou de la maintenance d'un système. le cyclisme est deux préoccupations distinctes concernant la charge de la batterie. et surfacturation . Le cyclage fait référence au processus consistant à charger une batterie jusqu'à un état « plein », puis à la décharger à un état inférieur. Toutes les batteries ont une durée de vie finie (limitée) et la « profondeur » admissible du cycle (jusqu'où elle doit être déchargée à tout moment) varie d'une conception à l'autre. La surcharge est la condition dans laquelle le courant continue d'être refoulé à travers une cellule secondaire au-delà du point où la cellule a atteint sa pleine charge. Avec les cellules plomb-acide, en particulier, la surcharge entraîne une électrolyse de l'eau (« faire bouillir » l'eau de la batterie) et une durée de vie réduite.

Toute batterie contenant de l'eau dans l'électrolyte est sujette à la production d'hydrogène gazeux due à l'électrolyse. Cela est particulièrement vrai pour les piles plomb-acide surchargées, mais ce n'est pas exclusif à ce type. L'hydrogène est un gaz extrêmement inflammable (surtout en présence d'oxygène libre créé par le même procédé d'électrolyse), inodore et incolore. De telles batteries présentent un risque d'explosion même dans des conditions de fonctionnement normales et doivent être traitées avec respect. L'auteur a été le témoin direct d'une explosion de batterie plomb-acide, où une étincelle créée par le retrait d'un chargeur de batterie (petite alimentation CC) d'une batterie automobile a enflammé de l'hydrogène gazeux dans le boîtier de la batterie, faisant sauter le haut de la batterie et des éclaboussures d'acide sulfurique partout. Cela s'est produit dans un magasin automobile de lycée, rien de moins. S'il n'y avait pas eu tous les étudiants à proximité portant des lunettes de sécurité et des combinaisons à col boutonné, la blessure grave aurait pu se produire.

Lors de la connexion et de la déconnexion de l'équipement de charge à une batterie, effectuez toujours la dernière connexion (ou la première déconnexion) à un endroit éloigné de la batterie elle-même (comme à un point sur l'un des câbles de la batterie, à au moins 30 cm de la batterie) , de sorte que toute étincelle résultante a peu ou pas de chance d'enflammer de l'hydrogène gazeux.

Dans les grands bancs de batteries installés en permanence, les batteries sont équipées de capuchons d'aération au-dessus de chaque cellule et l'hydrogène gazeux est évacué à l'extérieur de la salle des batteries à travers des capots immédiatement au-dessus des batteries. L'hydrogène gazeux est très léger et monte rapidement. Le plus grand danger est quand on le laisse s'accumuler dans une zone, en attente d'allumage.

Les conceptions de batteries au plomb plus modernes sont scellées, fabriquées pour recombiner l'hydrogène et l'oxygène électrolysés dans l'eau, à l'intérieur du boîtier de la batterie lui-même. Une ventilation adéquate peut toujours être une bonne idée, juste au cas où une batterie développerait une fuite.

AVIS :

• La connexion de batteries en série augmente la tension, mais n'augmente pas la capacité globale en ampères-heures.
• Toutes les batteries d'une banque en série doivent ont la même cote ampère-heure.
• La connexion de batteries en parallèle augmente la capacité de courant totale en diminuant la résistance totale, et elle augmente également la capacité globale en ampères-heures.
• Toutes les batteries d'un banc parallèle doivent ont la même tension nominale.
• Les batteries peuvent être endommagées par un cyclage excessif et surfacturation .
• Les batteries à électrolyte à base d'eau sont capables de générer de l'hydrogène gazeux explosif, qui ne doit pas s'accumuler dans une zone.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail sur les piles
• Fiche d'exercices sur les circuits CC en série avec feuille d'exercices sur les réponses