Cellules en série et en parallèle
Un pack batterie s’assemble à partir de cellules identiques :
- les cellules en série (S) additionnent leurs tensions ;
- les cellules en parallèle (P) additionnent leurs capacités et leur courant admissible.
Un pack « 13S4P » compte 13 groupes en série, chacun de 4 cellules en parallèle, soit 52 cellules.
Les formules
- Tension du pack = S × tension d’une cellule
- Capacité du pack (Ah) = P × capacité d’une cellule
- Énergie (Wh) = tension du pack × capacité du pack
- Courant continu maximal = P × courant maximal d’une cellule
- Puissance maximale = courant maximal × tension du pack
Exemple : une batterie de vélo électrique
13S4P de cellules lithium-ion 18650 de 3,6 V, 3 Ah, 10 A et 47 g :
- tension nominale : 13 × 3,6 = 46,8 V (une batterie « 48 V »), 54,6 V en fin de charge et environ 32,5 V à vide ;
- capacité : 4 × 3 = 12 Ah ;
- énergie : 46,8 × 12 ≈ 562 Wh ;
- courant continu maximal : 40 A, soit environ 1 870 W ;
- poids des cellules : 52 × 47 g ≈ 2,4 kg, sans le boîtier, le BMS et le câblage, qui ajoutent souvent 15 à 25 %.
Les chimies
| Chimie | Nominale | Pleine | Vide |
|---|---|---|---|
| Lithium-ion (NMC, NCA) | 3,6–3,7 V | 4,2 V | 2,5–3,0 V |
| LiFePO4 | 3,2 V | 3,65 V | 2,5 V |
| NiMH | 1,2 V | environ 1,45 V | 1,0 V |
Le LiFePO4 stocke moins d’énergie par kilo mais dure plus longtemps et supporte mieux la chaleur. Quatre cellules LiFePO4 en série forment un pack de 12,8 V, souvent utilisé pour remplacer une batterie au plomb de 12 V.
Assembler un pack en sécurité
- Utilisez des cellules identiques du même lot, de capacité et de résistance interne proches.
- Tout pack lithium a besoin d’un BMS (système de gestion de batterie) qui surveille chaque groupe série, les équilibre et coupe en cas de surcharge, de décharge profonde, de surintensité et de surchauffe.
- Soudez les bandes de nickel par points ; ne soudez pas directement les cellules au fer.
- Dimensionnez câbles et fusible pour le courant maximal.
En avion
Les compagnies aériennes acceptent les batteries lithium jusqu’à 100 Wh en cabine, de 100 à 160 Wh avec leur accord, et refusent en général au-delà. Les batteries de rechange sont interdites en soute. Une batterie de vélo électrique ne peut donc pas voyager en avion.