Contrairement aux voitures thermiques, les voitures électriques fonctionnent grâce à une batterie de traction. C’est l’un des éléments les plus importants dans ce type de véhicules, il est donc important comprendre le fonctionnement d’une batterie de voiture électrique.
Les batteries d’une voiture électrique
La batterie accessoire
Tous les véhicules, qu’ils soient thermiques ou électriques, disposent d’une batterie accessoire. Il s’agit d’une batterie de 12V qui permet d’alimenter les accessoires présents dans le véhicule. Cette batterie joue un rôle primordial puisqu’elle permet le fonctionnement de tous les équipements nécessitant une alimentation en électricité : radio, vitres électriques, ou encore les multiples capteurs présents dans la voiture électrique.
La stabilité de ces éléments dépend donc de cette batterie accessoire, car son mauvais fonctionnement peut être à l’origine de certaines pannes. C’est le cas par exemple de certaines Renault Zoé lorsqu’elles affichent le signal “panne électrique”.
La batterie de traction : le cœur d’une voiture électrique
En plus de la batterie accessoire, la voiture électrique possède une batterie de traction, qui représente l’élément central du véhicule. La batterie de traction est conçue pour stocker l’énergie nécessaire à l’alimentation du moteur électrique.
Il s’agit d’un élément complexe, contenant de nombreuses réactions électrochimiques, et qui constitue une très large partie de la valeur d’une voiture électrique. La batterie nécessite donc une attention particulière.
La quasi-totalité des voitures électriques ont une batterie au lithium-ion, qui s’est imposée comme la technologie de référence pour sa longévité, sa sécurité et ses performances.
Comment fonctionne la batterie d’une voiture électrique ?
La cellule lithium-ion
Les packs batterie qui équipent les voitures électriques sont composés de cellules, reliées les unes aux autres pour former des modules. Chacune des cellules est une petite batterie, capable de transformer l’énergie libérée lors d’une réaction chimique en un courant, et donc en une énergie électrique.
Concrètement, il y a trois éléments qui composent une cellule :
– 2 électrodes : une cathode (chargée positivement) et une anode (chargée négativement)
– 1 électrolyte : qui sépare les deux électrodes et permet le passage des ions lithium
Les électrons libérés lors d’une réaction chimique mettant en jeu des atomes de lithium passent d’une électrode à l’autre et créent ainsi un courant électrique qui permet d’alimenter le moteur de la voiture électrique.
Le pack batterie
Les batteries des voitures électriques sont composées de modules, contenant les cellules branchées en série ou en parallèle. Ces modules sont reliés les uns aux autres formant ainsi la batterie en elle-même, que l’on appelle également le pack batterie.
Les principaux fabricants de batteries et de cellules se trouvent en Asie. Parmi les leaders mondiaux, on retrouve Panasonic, BYD, LG Chem, AESC et Samsung SDI. De plus, certains constructeurs comme Renault fabriquent eux-mêmes leurs propres packs batteries, à partir de cellules asiatiques.
La fabrication de cellules est un enjeu stratégique important. C’est pour cela que l’Union européenne finance des projets industriels de grande ampleur, avec l’objectif de créer sur des cellules sur le vieux continent. La Belle Batterie est engagée auprès de la Commission européenne sur ce projet intitulé “Batteries Europe”, mais souvent appelé “Airbus des batteries”.
Vous souhaitez en savoir davantage sur le fonctionnement des batteries de traction ? Nous avons écrit un article complet sur ce sujet, que nous vous invitons à lire.
Le BMS d’une batterie
Les cellules et les modules qui composent la batterie de traction sont contrôlés par un logiciel : le Battery Management System (BMS).
Il s’agit du système de management de la batterie. Il permet de piloter et protéger la batterie d’une voiture électrique mais également d’optimiser sa durée de vie.
Lorsque la batterie vieillit et se dégrade, le BMS est moins performant. Certains constructeurs proposent donc de reprogrammer le BMS. Cela signifie que le logiciel va être réinitialisé pour prendre en compte l’état actuel de dégradation de la batterie.
Pour certains modèles, notre certificat La Belle Batterie contient le nombre de reprogrammations du BMS effectuées sur une voiture électrique. Il témoigne du niveau de vieillissement des packs.
Quelle fiabilité pour la batterie d’une voiture électrique ?
Les performances d’une batterie : kWh et kW
Le kilowatt (kW) est l’unité de mesure utilisée pour exprimer la puissance du moteur électrique. Cette puissance exprimée en kW est à comparer avec les puissances des moteurs thermiques, souvent exprimées en chevaux.
Le kilowattheure (kWh) permet de mesurer l’énergie que peut encaisser ou délivrer la batterie d’un véhicule électrique. Plus la batterie a de kWh, plus elle a d’autonomie.
Un objet fiable, mais dont les performances diminuent avec le temps.
La batterie est très rarement à l’origine d’une panne d’un véhicule électrique. Même en hiver, et contrairement à un véhicule thermique, une voiture électrique n’aura aucun mal à démarrer.
Par contre, les batteries lithium-ion se dégradent avec le temps. Au fur et à mesure que la voiture électrique vieillit ou parcourt des kilomètres, les performances de celle-ci diminuent. Ceci se caractérise notamment par une baisse d’autonomie et une augmentation du temps de recharge.
La vitesse à laquelle la batterie vieillit dépend de plusieurs facteurs. Les conditions de stockage du véhicule, le style de conduite, la fréquence des charges rapides ou encore les conditions météorologiques en font partie. Il est primordial de comprendre ces paramètres et de les prendre en compte lors de l’utilisation d’une voiture électrique, afin d’optimiser la durée de vie de sa batterie de traction.
Il est possible de connaître l’état de santé de sa batterie, en mesurant le SOH (State of Health). C’est le rapport entre la capacité maximale de la batterie à un instant T et la capacité maximale de la batterie lorsqu’elle était neuve. Vous pouvez connaître cette donnée en faisant un diagnostic batterie auprès de votre constructeur ou d’un tiers de confiance tel que Moba.
La deuxième vie d’une batterie de voiture électrique
La question du recyclage des batteries des voitures électriques est une problématique importante en France. C’est pourquoi la filière du recyclage se met en place rapidement. En effet, nous sommes aujourd’hui capable de recycler plus de 65% des batteries lithium-ion.
En plus du recyclage, les batteries se voient offrir une seconde vie grâce au stockage stationnaire. Les voitures électrique n’utilisent plus certaines batteries. Elles ne fournissent pas suffisamment d’énergie pour offrir des performances et une autonomie correctes aux automobilistes. En revanche, cela ne veut pas dire qu’elles n’ont plus d’énergie du tout et qu’elles ne sont plus fonctionnelles.
Le stockage stationnaire réutilise donc ces batteries, par exemple pour stocker les énergies renouvelables (solaire, éolien) dans les bâtiments.