Sciences de l'ingénieur · Terminale · Chaîne de puissance
Stocker l’énergie : batteries et autonomie
Lire ce qui est écrit dessus.
En bref
Un vélo électrique, un drone, un robot : dès qu’un système quitte la prise, sa batterie devient le composant qui fixe ce qu’il peut faire.
Un vélo électrique, un drone, un robot : dès qu’un système quitte la prise, sa batterie devient le composant qui fixe ce qu’il peut faire. Encore faut-il savoir lire ce qui est écrit dessus.
Les grandeurs d’une batterie
| Grandeur | Unité | Ce qu’elle dit |
|---|---|---|
| Tension nominale U | V | La tension moyenne en décharge |
| Capacité Q | Ah (ou mAh) | La quantité d’électricité qu’elle peut débiter |
| Énergie W | Wh | W = Q × U : ce qui compte vraiment pour l’autonomie |
| Énergie massique | Wh/kg | L’énergie par kilo embarqué |
| Courant de décharge | en « C » | 1 C décharge la batterie en une heure environ |
Deux batteries de 10 Ah n’ont pas la même autonomie si l’une est en 12 V et l’autre en 36 V : la capacité se compare en Wh, pas en Ah.
Associer des cellules
Une batterie est faite de cellules (environ 3,6 V pour une cellule lithium-ion).
| Association | Tension | Capacité |
|---|---|---|
| En série | Les tensions s’additionnent | Celle d’une cellule |
| En parallèle | Celle d’une cellule | Les capacités s’additionnent |
Une batterie « 10S4P » associe 10 cellules en série, et 4 de ces branches en parallèle.
L’autonomie
- Calculer l’énergie totale : W = Q × U.
- Retenir l’énergie utilisable : on ne décharge jamais à 100 % (profondeur de décharge de 80 % par exemple), pour préserver la durée de vie.
- Diviser par la puissance moyenne consommée : t = W_utile / P.
- Tenir compte du rendement de la chaîne et de la température (le froid réduit la capacité disponible).
Batterie ou supercondensateur ?
| Batterie | Supercondensateur | |
|---|---|---|
| Énergie stockée | Grande | Faible (W = ½ × C × U²) |
| Puissance disponible | Moyenne | Très grande |
| Nombre de cycles | Centaines à quelques milliers | Des centaines de milliers |
| Usage type | Autonomie | Pics de puissance, freinage récupératif |
Exemple travaillé
Un vélo à assistance électrique a une batterie de 36 V et 10 Ah.
- Énergie : 36 × 10 = 360 Wh.
- Utilisable à 80 % : 288 Wh.
- Consommation moyenne : 12 Wh/km, donc autonomie ≈ 288 / 12 = 24 km.
- Avec des cellules de 3,6 V et 2,5 Ah : 36 / 3,6 = 10 en série, 10 / 2,5 = 4 branches en parallèle, soit 40 cellules (10S4P).
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Quelle grandeur mesure l’énergie stockée dans une batterie ?
2.Une batterie de 12 V et 5 Ah stocke…
3.Des cellules associées en série…
4.Pourquoi ne décharge-t-on pas une batterie à 100 % ?
5.Deux batteries de 10 Ah ont forcément la même autonomie.
6.Une batterie de 200 Wh utiles alimente un robot de 50 W. Son autonomie vaut…
0 / 6 questions
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La fiche de révision, sur une page
Tout « Batteries, autonomie » sur une seule page A4 illustrée : l’essentiel, les pièges et un mini-test. Elle se débloque dans l’app avec des gemmes — et ton compte gratuit en offre assez pour tes trois premières fiches.
