Dimensionner un pack batteries : autonomie et Ah

La plupart des demandes de batteries commencent par une capacité choisie par quelqu’un d’autre : « nous avons besoin de 40 Ah ». Ce numéro est généralement hérité d’un pack plomb-acide ou copié d’un concurrent, et ce n’est pas le bon point de départ. La capacité est un résultat du calcul, pas une entrée. Commencez par le travail que la batterie doit effectuer et travaillez à rebours.

Points clés à retenir

La capacité est un résultat du calcul, pas une entrée. Commencez par quatre éléments : la puissance de charge pendant le travail, les heures par charge, la fenêtre de recharge et la température de fonctionnement la plus basse.
Travaillez en wattheures et convertissez à la fin : 1 200 Wh correspondent à 25 Ah sur un pack 48 V et environ 17 Ah sur 72 V. Citez toujours la tension à côté des ampères-heures.
Taille pour le courant avant la capacité. Un moteur de voiturette de golf de 5 kW sur 48 V consomme plus de 100 A en continu, donc un pack de 40 Ah construit à partir de cellules 1C est demandé pour 2,5 C et n’y survivra pas.
Divisez par l’efficacité de la transmission – environ 0,85 batterie par roue – avant de convertir en wattheures.
Ajoutez les marges : 15 à 25 % pour un fonctionnement inférieur à environ 10 °C, concevez une profondeur de décharge de 80 % au lieu de 100 % (cela double environ la durée de vie du cycle) et vérifiez que le chargeur peut recharger le pack dans la fenêtre disponible.

Commencez par le travail, pas par la batterie

Notez quatre choses avant toute autre chose : la quantité d’énergie consommée par la charge pendant son fonctionnement, le nombre d’heures de fonctionnement par jour ou par charge, le temps dont elle dispose pour se recharger et la température la plus basse à laquelle elle sera utilisée. Tout le reste en découle. Si vous ne pouvez pas indiquer le second – heures par charge – alors la portée ou la distance est le substitut, et vous la convertissez avec un chiffre de consommation d’énergie.

Le calcul en quatre étapes

Étape 1 : transformer les heures et les watts en wattheures

Multipliez la puissance moyenne en watts par les heures de fonctionnement. « Moyenne » est le mot qui compte : un moteur de 2 000 W sur un tricycle cargo ne consomme pas 2 000 W toute la journée. Sur un itinéraire mixte avec des arrêts et un terrain plat, cela représente en moyenne peut-être un tiers de cela. Divisez par l’efficacité du système – environ 0,85 pour une transmission batterie-roues – pour obtenir l’énergie que la batterie doit fournir.

Étape 2 : choisissez la classe de tension

La tension est réglée par la machine et non par la batterie : 36 V et 48 V pour les vélos électriques et les scooters légers, 60 V et 72 V pour les cyclomoteurs et les motos, 48 V pour les voiturettes de golf et la plupart des véhicules à basse vitesse. Une tension plus élevée signifie un courant plus faible pour la même puissance, ce qui signifie moins de chaleur et un câble plus fin, mais cela signifie également plus de cellules en série et des exigences d’adaptation plus strictes. Les compromis sont exposés dans notre Comparaison 48 V et 72 V.

Étape 3 : convertir les wattheures en ampères-heures

Divisez les wattheures requis par la tension nominale du bloc. Un besoin de 1 200 Wh sur un pack 48 V correspond à 25 Ah ; en 72V, c’est environ 17 Ah. C’est le chiffre à proposer à un fournisseur – toujours accompagné de la tension, car les ampères-heures à eux seuls ne vous disent rien sur l’énergie.

Étape 4 : vérifiez le courant, pas seulement la capacité

Divisez la puissance continue maximale par la tension du pack pour obtenir le courant que le pack doit fournir, puis vérifiez à la fois les cellules et le BMS. Un pack de 48 V alimentant un moteur de voiturette de golf de 5 kW doit fournir plus de 100 A en continu — un pack de 40 Ah construit à partir de cellules évaluées à 1 C est demandé pour 2,5 C et n’y survivra pas, quelle que soit la capacité. C’est là que la plupart des packs sous-dimensionnés échouent, et c’est un problème. Dimensionnement du GTC question autant qu’une question de cellule.

Les marges que les gens oublient

Froid : le lithium perd sa capacité utilisable en dessous d’environ 10 °C et davantage en dessous de zéro – budget de 15 à 25 % pour le service hivernal
Vieillissement : les cellules sont généralement garanties à 80 % de leur capacité d’origine, de sorte qu’un paquet dimensionné selon les exigences exactes ne remplit pas ses fonctions au cours de la troisième année.
Profondeur de décharge : conception à 80 % du DoD au lieu de 100 % et le nombre de cycles double à peu près
Fenêtre de charge : si la machine doit se recharger en quatre heures, le courant du chargeur doit correspondre au pack — un pack de 100 Ah à 0,2 C prend cinq heures
Événements de pointe : les démarrages en côte, les accélérations et les charges hydrauliques sont courtes mais importantes, et le réglage de déclenchement du BMS doit se situer au-dessus d’eux.
Accessoires : l’éclairage, l’hydraulique, la réfrigération et les onduleurs sont souvent exclus du calcul

Trois exemples concrets

Vélo électrique de banlieue, 40 km par charge

Un vélo électrique à assistance électrique sur des routes urbaines mixtes consomme environ 10 à 15 Wh par kilomètre ; une construction à accélérateur uniquement avec un pilote lourd est plus proche de 20. À 15 Wh/km, 40 km ont besoin d’environ 600 Wh. Sur un pack 48V soit 12,5 Ah avant marge ; avec 25 pour cent pour le froid et le vieillissement, spécifiez environ 16 Ah à 48 V et vérifiez que la consommation maximale du contrôleur se situe dans la valeur nominale du BMS. Notre Pack 48V 31Ah couvre cette tâche avec de la place disponible.

Voiturette de golf, 18 trous plus une ronde de rechange

Un chariot de flotte couvre environ 1,5 à 2,5 kWh pour 18 trous en fonction du terrain et de la charge utile. Deux cycles entre les charges signifient environ 4 kWh utilisables, et avec un objectif de profondeur de décharge de 80 %, cela correspond à un pack de 5 kWh, soit environ 100 Ah à 48 V. La contrainte n’est pas la capacité mais le courant : les moteurs des chariots font de 3 à 5 kW, donc le pack et le BMS doivent transporter bien plus de 100 A en continu. Voir batteries au lithium pour voiturette de golf pour le détail de la conversion.

Tricycle cargo, un jour ouvrable

Un tricycle de 2 000 W travaillant six heures avec des arrêts produit en moyenne peut-être 700 W, soit environ 4,2 kWh au volant et environ 5 kWh de la batterie après efficacité. Sur un pack 72V, cela fait environ 70 Ah. Ici, la charge utile compte plus que la distance : chaque 100 kg supplémentaire augmente la consommation sur les trajets stop-start, c’est pourquoi nous demandons la charge ainsi que l’itinéraire. Notre tricycle cargo électrique est livré avec un pack 72 V 100 Ah pour exactement cette tâche.

Pour les charges fixes, la méthode est identique : une station portable pour un stand de marché représente des wattheures d’heures de charge d’appareil, avec la même marge. Le Centrale PS-2000 à 2 048 Wh est dimensionné de cette façon.

Des erreurs qui coûtent de l’argent

Citer les ampères-heures sans tension, afin que le fournisseur ne puisse pas fixer le prix de l’énergie
Dimensionner à la puissance moyenne et ignorer le pic, qui déclenche le BMS sur la première colline
Dimensionnement exactement selon les besoins, sans prise en compte du froid ou du vieillissement
Choisir une tension pour laquelle le contrôleur n’a pas été conçu
Copie d’un chiffre de capacité plomb-acide, qui est indiqué à un taux de décharge que le lithium n’utilise pas
Oublier que le temps de charge fait partie du cycle de service

La plupart de ces erreurs commencent par un chiffre pris au pied de la lettre. Procédure pas à pas de notre fiche technique montre quelles lignes nécessitent des conditions de test avant de signifier quoi que ce soit.

Questions fréquemment posées

Comment convertir des wattheures en ampères-heures ?

Divisez les wattheures par la tension nominale du bloc. 1 200 Wh sur 48 V correspondent à 25 Ah ; en 72V, c’est environ 17 Ah. Citez toujours les deux chiffres, car les ampères-heures sans tension ne décrivent pas la quantité d’énergie contenue dans le pack.

Un pack plus gros est-il toujours préférable ?

Pas toujours. Une capacité supplémentaire ajoute du poids, du coût et du temps de chargement, et sur un deux-roues, cela modifie la maniabilité. Le bon pack couvre le cycle de service avec une marge pour le froid et le vieillissement, et pas plus. Si la capacité est bon marché et que la capacité actuelle est la contrainte, dépensez plutôt de l’argent sur des cellules avec un indice de décharge plus élevé.

Quelle marge dois-je ajouter pour l’hiver ?

Prévoyez 15 à 25 % au-dessus du besoin calculé si le produit est utilisé en dessous de 10 °C, et plus s’il se charge à l’extérieur dans des conditions de gel. Une basse température réduit la capacité utilisable et, plus important encore, une charge en dessous de 0 °C endommage les cellules de façon permanente – une coupure de charge à basse température du BMS est la solution.

Pour quelle profondeur de décharge dois-je concevoir ?

Environ 80 pour cent pour le service commercial quotidien. La conception à une profondeur de décharge de 80 % double environ la durée de vie du cycle par rapport à la décharge à vide, ce qui signifie généralement acheter un pack un peu plus grand une fois au lieu d’un pack plus petit deux fois.

Une tension plus élevée donne-t-elle plus d’autonomie ?

Pas en soi : l’autonomie dépend des wattheures. Une tension plus élevée fournit la même puissance avec un courant plus faible, ce qui réduit les pertes et la chaleur et permet un câblage plus fin, mais l’énergie stockée est égale à la tension multipliée par ampères-heures dans les deux cas.

Combien de temps faudra-t-il pour charger le pack ?

Divisez la capacité par le courant du chargeur et ajoutez environ 15 % pour l’étage à tension constante. Un pack de 100 Ah chargé à 20 A prend un peu plus de cinq heures. Une charge rapide est possible mais raccourcit la durée de vie, donc dimensionnez le chargeur en fonction du temps dont la machine dispose réellement.

Obtenez la taille de votre pack

Envoyez la puissance de charge, les heures par charge, la tension, la température de fonctionnement la plus basse et le marché cible, et nous vous renverrons un pack dimensionné avec le courant continu et de crête vérifié par rapport aux cellules et au BMS. Commencez WhatsApp, ou voir blocs-piles, deux-roues électriques et tricycles cargo.