Dimensionnement d’un parc de batteries : capacité, Ah et câblage série/parallèle

Comment fonctionne ce calculateur de parc de batteries

Dimensionner un parc de batteries, c’est enchaîner des corrections. On part de l’énergie dont les appareils ont besoin et on aboutit à une capacité nominale nettement plus grande, car une batterie ne doit jamais être vidée complètement, restitue moins par temps froid, perd un peu d’énergie en chaleur et rétrécit en vieillissant. Ce calculateur applique chaque correction pas à pas (le graphique en barres montre comment le besoin augmente), puis traduit le résultat en un vrai plan de câblage pour la batterie ou la cellule que vous avez choisie.

1. Énergie aux bornes de la batterie : énergie quotidienne divisée par le rendement de l’onduleur si les appareils sont en AC.
2. Autonomie : multipliée par le nombre de jours pendant lesquels le parc doit alimenter les appareils sans recharge.
3. Rendement de décharge : quelques pour cent se perdent dans la batterie (environ 3 % pour le LFP, 10 % pour le plomb).
4. Profondeur de décharge : seule une partie de la capacité est utilisable, 80 à 90 % pour le LFP, environ 50 % pour le plomb.
5. Température : la capacité baisse avec le froid, d’environ 1 % par °C sous 25 °C pour le plomb et de 0,4 % pour le lithium.
6. Vieillissement : une marge de fin de vie (facteur de vieillissement de l’IEEE 485) garantit que le parc reste suffisant une fois usé.

Le résultat est divisé par la tension du système pour obtenir des ampères-heures. Le calculateur place ensuite assez d’unités en série pour atteindre la tension du système et assez de chaînes en parallèle pour atteindre la capacité, puis vérifie le courant admissible du parc par rapport à votre charge de pointe.

Les formules

Exemple chiffré : un parc 48 V pour une maison en site isolé

Les valeurs par défaut demandent 5 kWh par jour à la batterie via un onduleur à 93 % de rendement, avec 1,5 jour d’autonomie, des batteries LFP utilisées jusqu’à 80 % de DoD, une température de fonctionnement minimale de 10 °C et un point de conception à 80 % en fin de vie.

La chaîne de calcul : 5,38 kWh/jour aux bornes → 8,06 kWh pour 1,5 jour → 8,31 kWh après les pertes de décharge → 10,4 kWh à 80 % de DoD → 11,1 kWh à 10 °C → 13,8 kWh nominaux, soit 288 Ah sous 48 V. Avec des batteries LFP de 12,8 V et 100 Ah, le plan est 4S3P : quatre en série pour 51,2 V, trois chaînes en parallèle pour 300 Ah. Cela fait douze batteries et 15,36 kWh. Une charge de pointe de 3 kW tire 63 A, bien en deçà des 300 A que les trois chaînes peuvent fournir, et le parc offre encore 1,7 jour d’autonomie en fin de vie.

Le même besoin en 12 V exigerait onze batteries en parallèle et 252 A de courant de pointe : un argument clair en faveur du 48 V.

Comment lire les résultats

• La configuration (par ex. 4S3P) est le plan de câblage : unités en série par chaîne × chaînes en parallèle.
• Le parc installé est en général un peu plus grand que le besoin, car les batteries s’achètent à l’unité.
• L’autonomie réelle (fin de vie) montre la vraie marge après arrondi au supérieur.
• Courant de décharge de pointe et régime C : les batteries au plomb sont à l’aise sous environ 0,2C, le LFP sous 0,5 à 1C (vérifiez la spécification du BMS).

Tailles de parc courantes

Conseils

• Utilisez des batteries identiques, de même modèle, même capacité et même âge dans un parc ; ne mélangez jamais les chimies.
• Câblez les chaînes parallèles de façon symétrique. Prenez le positif à une extrémité et le négatif à l’autre, ou utilisez des barres omnibus, pour que chaque chaîne voie la même résistance de câble.
• Protégez chaque chaîne parallèle par un fusible près de la batterie ; sinon, un court-circuit dans une chaîne peut être alimenté par toutes les autres.
• Montez en tension avant d’ajouter des chaînes. Moins de chaînes en parallèle, c’est moins de fusibles, un meilleur équilibrage et des câbles plus fins (voir le calculateur de section de câble).
• Vérifiez l’autonomie avec les charges réelles grâce au calculateur d’autonomie de batterie, et la recharge avec le calculateur solaire en site isolé.

Limites

Le calculateur traite l’énergie quotidienne comme une moyenne ; si des charges brèves et très élevées dominent, vérifiez séparément la puissance admissible de la batterie et les pertes de Peukert. Les facteurs de température sont de simples approximations linéaires, et les limites de charge du lithium sous 0 °C ne sont pas modélisées. Les réglages du système de gestion de batterie, l’équilibrage des cellules et les limites de mise en parallèle propres à chaque fabricant priment toujours sur ces règles générales.

Méthode et hypothèses

Intégrer ce calculateur

Gratuit pour les blogs, installateurs, écoles et ONG. Copiez le code ci-dessous : il se met à jour tout seul.