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Schéma de câblage pour 2 batteries au lithium de 48 V (51,2 V) montées en parallèle avec protection contre les surtensions en courant continu et guide de conformité aux normes électriques françaises

La conception d’un **schéma de câblage pour deux batteries au lithium de 48 V (51,2 V nominaux) montées en parallèle avec un dispositif de protection contre les surtensions en courant continu (SPD CC)** pour les installations solaires avec stockage francophones nécessite de raccorder les deux packs de batteries à un bus commun en cuivre à courant continu à l'aide de câbles de dérivation de longueur (L₁ = L₂) et de section identiques. Ne connectez jamais deux packs de lithium de 48 V en série sur un onduleur hybride de 48 V : une connexion en série double la tension nominale à 102,4 V CC (atteignant 115,2 V CC à un point de consigne de charge de 57,6 V) et endommagera l'étage d'entrée CC basse tension de l'onduleur.

Lors de la conception d'une installation résidentielle ou de petit commerce en France ou dans les régions se référant aux normes électriques françaises, telles que la **NF C 15-100**, le **guide XP C 15-712-3 (anciennement UTE C 15-712-3)** pour les installations photovoltaïques raccordées au réseau avec stockage par batterie, ainsi que les procédures d’inspection CONSUEL (pour lesquelles le choix du formulaire, tel que le SC-144C ou son équivalent, doit être vérifié au regard de l’étendue actuelle du projet et de l’architecture de raccordement au réseau), quatre éléments essentiels de protection en courant continu sont mis en œuvre entre le banc de batteries et l’onduleur hybride :

Six règles essentielles pour le câblage en parallèle de deux batteries de 48 V, notamment : des câbles de dérivation de même longueur, des fusibles gBat individuels, un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) pour batterie 48 V et l'équilibrage de tension

Schéma de câblage complet en parallèle : 2 batteries au lithium de 48 V (51,2 V) + boîtier de protection CC

Le schéma ci-dessous illustre le raccordement en parallèle, selon une topologie en étoile, de deux batteries au lithium de 48 V (51,2 V) sur un bus commun en courant continu, la liaison de communication du BMS (`RS485` / `CAN` / `RS232`), ainsi que la séparation physique entre le boîtier de protection CC MPPT photovoltaïque solaire et le boîtier de protection CC de la batterie basse tension de 48 V.

Schéma de câblage pour deux batteries de 51,2 V montées en parallèle avec une protection gBat individuelle, un jeu de barres CC en cuivre étamé, un parafoudre basse tension et un onduleur hybride

Règle d'ingénierie n° 1 : égalisation des longueurs des câbles de dérivation (L₁ = L₂)

Les batteries au lithium fer phosphate (LiFePO₄) et les batteries semi-solides de 51,2 V fonctionnent avec une résistance interne bien inférieure à celle des blocs de batteries au plomb-acide. Dans le domaine stationnaire, Batterie semi-solide MegSolid MEG-Solid-512314FL1 51,2 V 314 Ah (16,07 kWh), l'impédance interne est spécifiée à ≤ 15 mΩ.

Lorsque l’impédance interne d’une batterie est aussi faible, de légères variations de la résistance du câble de dérivation externe modifient la répartition des courants de charge et de décharge entre les packs montés en parallèle. Si un installateur raccorde la batterie 1 au bus CC à l’aide d’un câble en cuivre de 35 mm² d’une longueur de 0,75 m (Rloop,1 ≈ 0,79 mΩ) et la batterie 2 avec 1,50 m du même câble (Rloop,2 ≈ 1,58 mΩ), la dérivation la plus courte présente une impédance de boucle totale plus faible. Sous une charge de l’onduleur de 120 A, la batterie 1 transportera une part de courant disproportionnellement plus élevée que la batterie 2, ce qui entraînera un cyclage inégal des cellules et des déclenchements prématurés de la limitation de courant du BMS sur le premier bloc.

Pour maintenir une répartition équilibrée du courant entre les branches parallèles de la batterie de 51,2 V :

Coordination de la protection contre les surtensions en courant continu (SPD CC) sur un système de batterie de 48 V

Pourquoi les parafoudres CC pour installations photovoltaïques (600 V/1 000 V) ne peuvent pas protéger un bus de batterie de 48 V

Une erreur de conception courante dans les installations solaires hybrides consiste à raccorder un parafoudre photovoltaïque CC haute tension au jeu de barres de la batterie de 48 V.

Comparaison entre un parafoudre CC photovoltaïque solaire de 600 à 1 000 V et un parafoudre basse tension de 60 à 75 V pour un bus de batterie de 48 V, incluant les niveaux de protection en tension et des recommandations concernant les câbles courts

Chaque centrale hybride solaire avec stockage exploite deux domaines de tension continue distincts qui nécessitent une coordination séparée des surtensions. L'architecture plus étendue reliant le système photovoltaïque à la batterie a également une incidence sur l'emplacement des équipements de conversion et de protection ; consultez le guide de MegSolid sur Stockage de l'énergie solaire par batterie : couplage en courant alternatif ou en courant continu avant de finaliser la configuration du système :

Contrôle de la longueur des fils et principe de raccordement " 50 cm " selon la norme NF C 15-100

Lors d'un courant de pointe à montée rapide (di/dt), l'inductance des câbles provoque une chute de tension supplémentaire (ΔU = L · di/dt) aux bornes des câbles reliant le parafoudre au jeu de barres actif et au système de mise à la terre. Si ces câbles de raccordement sont trop longs, la chute de tension inductive s'ajoute à la tension de blocage Up du parafoudre et augmente la tension réelle aux bornes de la batterie.

Conformément aux règles d'installation de protection contre les surtensions de la norme NF C 15-100, les installateurs doivent veiller à ce que les câbles de raccordement du dispositif de protection contre les surtensions (SPD) entre les conducteurs actifs/barres omnibus, le sectionneur/fusible de secours spécifié par le fabricant, et la borne de mise à la terre d'équipotentialité du boîtier aussi courts et droits que possible, en visant un trajet de raccordement inférieur à 50 cm (ou en appliquant un " câblage en V " / une liaison d'équipotentialité locale au châssis de l'équipement, comme détaillé dans la clause applicable de la norme NF C 15-100 lorsque la configuration physique empêche un trajet inférieur à 50 cm). Vérifiez toujours la section exacte du conducteur (6 mm² ou 16 mm² de cuivre selon la classification de type 2 ou de type 1+2) par rapport à la fiche d’installation du fabricant du parafoudre et à l’édition en vigueur du code national.

Dans quels cas un SPD CC est-il nécessaire sur le circuit de stockage 48 V ?

L'installation d'un parafoudre CC sur un bus de batterie de 48 V n'est pas une exigence inconditionnelle pour toutes les armoires à couplage court installées en intérieur ; en effet, selon les règles françaises de conception des systèmes de stockage photovoltaïque (telles que XP C 15-712-3 / UTE C 15-712-3), cette exigence est déterminée par les conditions spécifiques au site :

Veuillez transmettre à MegSolid le modèle de la batterie, celui de l'onduleur, le tracé du câble CC ainsi que les détails relatifs à la protection contre la foudre du site. L'équipe d'ingénieurs pourra ainsi examiner le dispositif de protection 48 V proposé et déterminer quels documents spécifiques à chaque modèle sont nécessaires avant l'installation.

Tableau de dimensionnement : sections de câbles, fusibles gBat CC et disjoncteurs CC

Capacité de coupure en court-circuit (Icu) par rapport au courant de défaut prévisionnel (Icc)

Les porte-fusibles automobiles basse tension (tels que les fusibles ANL standard de 32 V ou 58 V, dont la capacité de coupure n’est que de 1 kA à 2 kA) sont fréquemment signalés lors des audits électriques professionnels réalisés sur les batteries au lithium fixes. Les cellules au lithium présentant une très faible résistance interne, un court-circuit fixe sur un jeu de barres parallèle de 51,2 V peut générer un courant de court-circuit potentiel (Icc) de plusieurs kiloampères, en fonction du nombre de packs en parallèle, de l’impédance interne des cellules et du système de gestion de batterie (BMS), ainsi que de la longueur des câbles.

Conformément à la norme XP C 15-712-3 et aux principes de coordination de la protection de la CEI, les dispositifs de protection contre les surintensités sur le circuit continu de la batterie doivent être sélectionnés en calculant le courant de court-circuit prévisible réel (Icc) au point d’installation et en choisissant l’une des options suivantes :

Tableau 1 : Exemples de dimensionnement des câbles CC de référence et des dispositifs de protection pour 2 batteries de 48 V (51,2 V) montées en parallèle

*Remarque : le tableau ci-dessous présente des exemples de référence technique pour deux gammes de puissance courantes d'onduleurs. Les sections de câble, les intensités nominales des fusibles et les capacités de coupure (Icu) définitives doivent être calculées par un ingénieur électricien qualifié en fonction des longueurs réelles des câbles, de la température ambiante, du courant de défaut prévu (Icc) et du courant maximal de batterie de l'onduleur concerné.*

Section de circuit / Composant de protectionScénario 1 : 2 batteries de 51,2 V avec un onduleur hybride monophasé de 5 kW à 6 kW (courant continu maximal de l'onduleur : 100 A à 120 A)Scénario 2 : 2 × MG 512314 (blocs d'alimentation mobiles de 51,2 V et 314 Ah) avec un onduleur hybride de 8 à 10 kVA à 48 V (courant continu maximal de l'onduleur : 200 A)Ingénierie et base de conception des codes
Câbles de dérivation individuels des batteries (batteries 1 et 2 vers le jeu de barres CC)Cuivre souple de 35 mm² (H07RN-F / H1Z2Z2-K), de longueurs égales L₁ = L₂ ≤ 1,5 mCâble flexible en cuivre de 50 mm² (H07RN-F / H1Z2Z2-K), de longueurs égales L₁ = L₂ ≤ 1,5 mMaintient la chute de tension à moins de 1 % et garantit une répartition symétrique du courant entre les branches
Protection individuelle par branche de batterieFusible NH00 « gBat » 100 A–125 A ou disjoncteur compact à courant continu non polarisé 125 A (Icu > Icc)Fusible NH1 « gBat » 200 A ou disjoncteur compact à courant continu non polarisé 200 A (Icu > Icc)Protège chaque câble de dérivation des batteries et isole un bloc défectueux
Barre omnibus CC commune (barres « + » et « – »)Barre omnibus en cuivre étamé d'une intensité nominale ≥ 250 A, à l'intérieur d'un boîtier isolé de classe IP2XBarre omnibus en cuivre étamé d'une intensité nominale ≥ 400 A, à l'intérieur d'un boîtier isolé IP2XPoint de raccordement en étoile symétrique avec protection IP2X contre le contact direct
Câble d'alimentation principal de l'onduleur (barre omnibus CC vers l'onduleur 48 V)50 mm² de cuivre souple (L ≤ 2,0 m)70 mm² ou 95 mm² de cuivre souple (L ≤ 2,0 m)Dimensionné pour le courant continu maximal en service continu de l'onduleur, avec une marge de sécurité
Sectionneur-fusible omnipolaire principal à courant continuInterrupteur-fusible NH1 bipolaire avec fusibles « gBat » de 125 A à 160 A (ou disjoncteur miniature à courant continu bipolaire)Interrupteur-fusible bipolaire NH1/NH2 équipé de fusibles « gBat » de 250 A (ou disjoncteur à coupure magnétique bipolaire pour courant continu)Isolation omnipolaire simultanée (+ et -) en cas d'urgence par coupure en charge
Dispositif de protection contre les surtensions CC du bus de batterie 48 V (si nécessaire)SPD de type 2 à très basse tension continue (Uc > 58,4 V CC, par exemple 60 V à 75 V CC, Up coordonné avec le BMS/onduleur)SPD de type 2 à très basse tension continue (Uc > 58,4 V CC, par exemple 60 V à 75 V CC, Up coordonné avec le BMS/onduleur)Installé conformément aux règles relatives à la longueur des câbles de la norme NF C 15-100, avec un fusible de secours conforme aux spécifications du fabricant

Procédure de mise en service étape par étape : mise en parallèle de 2 batteries de 48 V (51,2 V) en toute sécurité

Étape 1 : Équilibrage de tension avant mise en parallèle (Précaution technique : ΔV < 0,5 V)

Par mesure de précaution générale en matière d'ingénierie sur site, les installateurs ne doivent jamais connecter deux batteries au lithium de 48 V à un bus commun en courant continu lorsque celles-ci présentent des états de charge très différents. Si l'un des blocs est complètement chargé tandis que le second est partiellement déchargé, la différence de tension sur la faible impédance en boucle du jeu de barres provoquera un important courant de charge croisée entre les deux batteries, ce qui risque de déclencher les fusibles ou de provoquer des déclenchements pour surintensité du BMS.

Avant de fermer les deux interrupteurs de dérivation sur la barre omnibus commune :

Étape 2 : Interfaces de communication du BMS (`RS485` / `CAN` / `RS232`) et compatibilité avec l'onduleur

Le modèle fixe « MEG-Solid-512314FL1 » et le modèle mobile « MG 512314 » sont tous deux équipés d’interfaces de communication « RS485 », « RS232 » et « CAN » (avec Bluetooth/Wi-Fi en option sur le modèle « MEG-Solid-512314FL1 »). Étant donné que l’affectation des broches, l’adressage des commutateurs DIP et les topologies de communication multi-batteries dépendent de la version exacte du matériel BMS et de la marque de l’onduleur, les installateurs doivent toujours câbler les câbles de communication en respectant strictement le manuel d’utilisation officiel fourni avec les appareils, plutôt que de se fier à des libellés génériques des ports RJ45. Pour une liste de contrôle plus complète au niveau des modèles, couvrant les plages de tension des batteries, les limites de courant des onduleurs et la vérification de l’interface du BMS, consultez le document de MegSolid intitulé Guide de compatibilité et d'interfaçage entre batterie et onduleur.

Lorsque vous choisissez un onduleur hybride MegSolid pour un système de batteries de 51,2 V, veillez tout particulièrement à la compatibilité en termes de tension et d'intensité entre les différentes gammes de produits :

Étape 3 : Prévention des arcs de démarrage capacitifs lors de la mise sous tension

Les onduleurs hybrides 48 V intègrent des condensateurs de circuit intermédiaire à haute capacité connectés aux bornes d'entrée de leur batterie. La fermeture d'un interrupteur à couteau mécanique reliant un banc de batteries déjà sous tension (51,2 V) au bus CC d'un onduleur non chargé provoque un pic de courant capacitif de démarrage élevé susceptible d'endommager les contacts de l'interrupteur ou de déclencher la protection contre les courts-circuits du BMS.

Pour mettre en service le bus CC sans provoquer d'arc électrique :

Choisir entre les modèles de batteries 51,2 V 314 Ah de MegSolid : `MEGA-512314FL1` ou `MEGA 512314`

Afin d'aider les installateurs de systèmes solaires, les entreprises d'ingénierie électrique et les intégrateurs de systèmes à choisir l'unité de stockage de 51,2 V la mieux adaptée parmi MegSolid Sans mélanger les caractéristiques techniques des différentes gammes de produits, voici la distinction exacte entre notre batterie semi-solide fixe et notre batterie mobile sur roues :

Comparez toutes les caractéristiques techniques sur notre Batteries solaires semi-solides et LiFePO4 à usage résidentiel de 48 V (51,2 V) →

FAQ

Une résistance inégale des câbles modifie le courant partagé entre les batteries montées en parallèle. Utilisez le même matériau de conducteur, la même section et les mêmes longueurs de câbles positifs et négatifs sur les deux branches, puis reliez-les à une barre omnibus commune. L'article prend comme objectif de conception des longueurs de branche égales ne dépassant pas 1,5 m ; la longueur et la section finales dépendent toutefois du calcul d'installation.

Non. Le montage en série fait passer la tension nominale à 102,4 V, ce qui dépasse la plage d'entrée de batterie de 40 à 58 V de l'onduleur basse tension MegSolid G2S-C. Un onduleur de classe 48 V doit être alimenté par un banc de batteries basse tension correctement configuré. Ne connectez pas les packs en série, sauf si l'ensemble du système est spécifiquement conçu et dimensionné pour la tension ainsi obtenue.

Utilisez un parafoudre CC basse tension dédié, sélectionné pour le bus de batterie, et non un parafoudre destiné aux chaînes photovoltaïques. Sa tension de fonctionnement continue maximale (Uc) doit dépasser la tension de fonctionnement normale maximale du système de batterie, tandis que son niveau de protection (Up) doit être coordonné avec les capacités de résistance de l'onduleur et du BMS. Le modèle MEG-Solid-512314FL1 indique une tension de charge de 57,6 V et le modèle MG 512314 une limite supérieure de tension de batterie de 58,4 V ; le fabricant du parafoudre doit confirmer le dispositif approprié et la protection de secours.

Un parasurtenseur photovoltaïque (SPD) est conçu pour fonctionner dans une plage de tension continue bien plus élevée. Son niveau de blocage peut être largement supérieur à la capacité de résistance des composants électroniques basse tension de la batterie ; il se peut donc qu’il ne limite pas suffisamment rapidement un transitoire pour protéger le BMS 48 V ou l’entrée de l’onduleur. Les parasurtenseurs destinés aux chaînes photovoltaïques et au bus de batterie doivent être sélectionnés et coordonnés séparément.

Aucune disposition du présent article n'impose l'installation obligatoire d'un SPD côté batterie pour toutes les installations. La décision dépend de la norme d'installation applicable, de l'évaluation des risques liés à la foudre, de la protection externe contre la foudre, du tracé des câbles entre les bâtiments, de l'exposition des câbles à l'extérieur et du parcours du câble reliant la batterie à l'onduleur. Vérifiez les exigences spécifiques au site concerné et la version en vigueur de la réglementation.

Calculez le courant de court-circuit prévisible au niveau du dispositif de protection et choisissez un dispositif dont la capacité de coupure en courant continu soit au moins égale à cette valeur à la tension du réseau. Il est possible d'utiliser des fusibles « gBat » conçus pour les batteries ou des disjoncteurs CC certifiés pour l'application CC concernée. Ne partez pas du principe qu'un fusible automobile à faible capacité de coupure convient à un banc de batteries au lithium fixe.

La documentation publique de MegSolid mentionne les interfaces RS485, RS232 et CAN pour le modèle MEG-Solid-512314FL1, mais ne précise pas de nombre maximal confirmé d'unités en fonctionnement parallèle. La page consacrée au modèle MG 512314 indique un fonctionnement en parallèle pouvant aller jusqu'à six unités. Ne transposez pas la limite de fonctionnement en parallèle du MG 512314 au modèle fixe. Procurez-vous le manuel BMS du modèle exact, la topologie de communication approuvée et une confirmation écrite du fonctionnement en parallèle avant l'installation.

Pour un projet en France, vérifiez l'édition applicable et le champ d'application des normes NF C 15-100 et XP C 15-712-3 concernant l'architecture photovoltaïque avec stockage, ainsi que les exigences de contrôle CONSUEL correspondantes. Le formulaire de contrôle approprié dépend de la configuration de l'installation et du raccordement ; vérifiez-le auprès du concepteur du projet ou de l'organisme de contrôle plutôt que de partir du principe qu'un seul formulaire s'applique à tous les systèmes.

Non. Un guide français ne doit pas être considéré d'emblée comme la référence absolue en matière de conformité dans un autre pays. L'équipe chargée du projet doit identifier les règles nationales applicables en matière d'installations électriques, les exigences de raccordement au réseau et la procédure d'inspection propres au site concerné. Les principes relatifs à l'équilibrage des câbles, à la protection des dérivations et à la coordination des parafoudres présentés dans cet article constituent des vérifications techniques utiles, mais la conformité aux normes locales doit être confirmée séparément.

Vérifiez la réglementation électrique et l'autorité de certification applicables dans le pays où se déroule le projet ; les normes françaises ne s'appliquent que si elles ont été adoptées par la réglementation locale, le gestionnaire de réseau ou le cahier des charges du projet. Évaluez également la température sur site, la présence de poussière, l'exposition à la foudre, le tracé des câbles en extérieur, la mise à la terre, la protection des boîtiers et l'accès à une assistance qualifiée pour la mise en service. Exigez la documentation spécifique au modèle concernant les batteries et les onduleurs avant de finaliser les indices de protection.

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