Temps de recharge des voitures électriques : comment la chaleur interne des batteries affecte-t-elle la recharge ?

Saviez-vous que la chaleur interne générée par les batteries pendant la recharge peut allonger les temps de recharge ? C’est l’une des principales raisons pour lesquelles les constructeurs de voitures électriques misent sur l’intégration de systèmes de refroidissement innovants. Grâce à ces éléments, l’utilisation des batteries est nettement plus aisée.

Gérer efficacement la chaleur produite par une batterie pendant la recharge est l’un des plus grands défis auxquels sont confrontés les constructeurs de voitures électriques aujourd’hui. De plus, il faut tenir compte du fait que les chargeurs ultra-rapides de 800 V et 350 kW viennent tout juste d’arriver en Europe. Le refroidissement se complique-t-il ?

Les blocs-batteries lithium-ion qui alimentent aujourd’hui les voitures électriques sont construits à partir de cellules. Il convient de souligner qu’une seule cellule lithium-ion produit 3,6 V et une capacité électrique de 3,4 ampères-heure. Pour obtenir une tension plus élevée, les cellules doivent être combinées et connectées en groupe en parallèle. Ainsi, la tension comme la capacité sont multipliées.

Cependant, ce qui importe réellement aux constructeurs est la vitesse C de la batterie. Celle-ci décrit la vitesse à laquelle elle peut se charger et se décharger par rapport à sa capacité. Plus le taux C est élevé, moins la recharge prend de temps, mais cela a une limite : la chaleur générée par la résistance interne au fur et à mesure de la charge. Comme il s’agit d’une forte concentration de cellules, la chaleur produite est difficile à évacuer.

Blocs-batteries : comment les refroidir de manière optimale ?

Pour surmonter cette difficulté, les blocs-batteries lithium-ion des voitures électriques commencent à être refroidis à l’eau ou à l’aide d’une solution d’eau et de glycol. Le fluide est refroidi par un échangeur de chaleur. Cette énergie thermique peut ensuite être réutilisée, par exemple pour climatiser l’habitacle. Un exemple clair se trouve dans le bloc-batterie de l’Audi e-tron, où le liquide de refroidissement circule dans des canaux aménagés dans des plaques froides en aluminium extrudé. Les cellules individuelles sont montées dans un gel qui conduit la chaleur depuis celles-ci vers les plaques, puis vers le liquide de refroidissement.

Ce n’est qu’une méthode, Tesla utilise un système de tubes de refroidissement intercalés entre les cellules cylindriques du bloc-batterie. En général, les cellules produisent environ trois fois plus de chaleur pendant la recharge que pendant la conduite, et plus la recharge est rapide, plus la quantité de chaleur générée est importante. Le refroidissement indirect a ses limites, car la chaleur n’est évacuée des cellules qu’aux points de contact avec les plaques ou les tubes du système de refroidissement. Certaines entreprises travaillent déjà sur des projets visant à améliorer et réduire les émissions calorifiques.

Plus précisément, il existe un projet, baptisé I-CoBat, qui vise à développer une nouvelle méthode de refroidissement par immersion dans laquelle les cellules et les connecteurs sont littéralement plongés dans un fluide biodégradable et diélectrique (ce qui signifie qu’il ne conduit pas l’électricité). Comme le fluide est en contact avec toute la surface de la cellule, on s’attend à ce que le refroidissement par immersion réduise les temps de recharge des voitures électriques en permettant des taux C nettement plus élevés, qu’il augmente l’autonomie et ralentisse le processus de vieillissement grâce à une gestion thermique plus précise de la batterie.