Sélection du calibre des câbles pour batteries : un guide pratique
Un guide concis et pratique pour le choix des sections de câbles dans la conception des batteries au lithium — un équilibre entre sécurité, chute de tension et facilité de fabrication.
Pourquoi le calibre du câble est important
Le choix du calibre de câble (taille du fil) approprié pour les batteries a une incidence sur trois aspects principaux :
- Sécurité — les câbles de section insuffisante surchauffent et présentent un risque d'incendie.
- Performances électriques — une chute de tension excessive réduit la puissance utilisable et peut affecter le fonctionnement de l'appareil.
- Durabilité et fabricabilité — flexibilité adéquate, compatibilité des connecteurs et facilité de routage.
Concepts clés
- Capacité de transport de courant (ampérage) : courant continu maximal que le conducteur peut supporter en toute sécurité.
- Chute de tension : perte de tension dans le fil due à la résistance (important dans les systèmes de batteries basse tension).
- Résistance : déterminée par le matériau conducteur (cuivre), la section transversale et la longueur.
Référence rapide : AWG ↔ mm² ↔ Ampérage typique
| AWG | mm² approximatifs | Ampacité continue typique (air) |
|---|---|---|
| 18 AWG | 0,82 mm² | 10 A |
| 16 AWG | 1,31 mm² | 13 A |
| 14 AWG | 2,08 mm² | 17 A |
| 12 AWG | 3,31 mm² | 25 A |
| 10 AWG | 5,26 mm² | 35 A |
| 8 AWG | 8,36 mm² | 50 A |
| 6 AWG | 13,3 mm² | 65 A |
Chute de tension — formule et exemple
Chute de tension (V) ≈ I × R × L , où
-
I= courant (A) -
R= résistance par unité de longueur (Ω/m) -
L= longueur aller simple (m)
Chute de tension V = 20 A × 0,00521 Ω/m × 0,5 m = 0,0521 V
Baisse en pourcentage = (0,0521 / 12) × 100 % ≈ 0,43 % — acceptable pour la plupart des systèmes.
Règles de conception générales
- Chute de tension cible < 3 % pour les packs basse tension (12 V–48 V). Pour les équipements sensibles (capteurs, communications), viser < 1 %.
- Choisissez un calibre de fil avec une ampérage ≥ 125 % du courant continu prévu (marge de sécurité).
- Considérer séparément les courants d'appel/de crête — des fusibles et des connecteurs résistants aux transitoires peuvent être nécessaires.
- Utilisez plusieurs conducteurs parallèles ou barres omnibus pour les trajets à très fort courant au lieu d'un seul câble de gros diamètre.
Température, isolation et déclassement
La température ambiante, le regroupement des câbles et le type d'isolation influent sur l'intensité admissible. Si les câbles sont regroupés ou installés dans des boîtiers, appliquez des coefficients de réduction (consultez les tableaux de votre fournisseur de câbles). En cas de doute, choisissez une section supérieure.
Sélection du connecteur et résistance de contact
Vérifiez que les connecteurs sont dimensionnés pour un courant continu majoré d'une marge. La résistance de contact s'ajoute à la résistance totale de la boucle ; inspectez les sertissages et les soudures et utilisez un outillage de sertissage approprié.
Liste de contrôle pratique pour les ingénieurs
- Estimer le courant continu et les pics les plus défavorables.
- Déterminer le pourcentage de chute de tension acceptable.
- Calculer la résistance requise du conducteur et choisir son calibre.
- Sélectionnez des connecteurs dont le courant nominal est supérieur au courant de crête et qui sont compatibles avec le câble choisi.
- Appliquer une correction de puissance en fonction de la température/du regroupement et revérifier l'ampérage admissible.
- Concevoir un prototype et mesurer la chute de tension et l'élévation de température sous charge.
Niveau avancé : guide de calcul rapide (résistivité du cuivre)
Résistivité du cuivre ρ ≈ 1,724×10-8 Ω·m. Résistance R = ρ × longueur / surface.
Erreurs courantes à éviter
- Utilisation des valeurs d'ampérage des panneaux/tableaux sans appliquer de réduction pour les installations fermées.
- Négliger la chute de tension dans les systèmes basse tension peut entraîner des réinitialisations du système ou une réduction de l'efficacité.
- En négligeant les courants d'appel des moteurs ou des convertisseurs CC-CC.
Normes et références
- Consultez les normes CEI et les réglementations locales en matière de câblage pour connaître les valeurs d'isolation et de sécurité.
- Les fournisseurs de câbles publient des tableaux d'ampérage et de résistance ; utilisez-les pour votre sélection finale.
