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Jun 04, 2023

La charge rapide CC réduit-elle vraiment la capacité de la batterie de votre véhicule électrique ?

Si vous avez un véhicule électrique que vous chargez régulièrement rapidement, peut-être avez-vous

Si vous avez un véhicule électrique que vous chargez régulièrement rapidement, vous devriez peut-être jeter un coup d'œil aux implications qu'il a sur la dégradation de la batterie.

La charge rapide de votre véhicule électrique semble excellente, car un chargeur rapide de 350 kilowatts peut amener un véhicule électrique à grosse batterie comme un Lucid Air Pure à un état de charge de 80 % en 15 minutes. Bien qu'elle ne soit pas aussi rapide que le plein d'un véhicule à essence traditionnel, la charge rapide CC réduit le temps nécessaire pour faire le plein d'un véhicule électrique.

Mais la commodité de recharger un véhicule électrique se fait-elle au prix d'une dégradation de la batterie ? Eh bien, découvrons.

Pour mieux comprendre la longévité de la batterie du VE, il est important de savoir ce qu'est la charge rapide et comment elle fonctionne. D'une manière générale, la batterie d'un véhicule électrique peut être rechargée en utilisant trois méthodologies différentes appelées charge de niveau 1, niveau 2 et niveau 3. Les deux premiers types reposent sur le courant alternatif (CA), tandis que la charge de niveau 3, également connue sous le nom de charge rapide CC, nécessite du courant continu.

La distinction importante ici est que les chargeurs de niveau 1 et de niveau 2 utilisent le chargeur embarqué du véhicule pour convertir le courant alternatif en courant continu, car la batterie lithium-ion de votre véhicule ne peut pas prendre directement le courant alternatif.

En ce qui concerne les chargeurs rapides de niveau 3, cependant, ils peuvent simplement pomper du jus directement dans la batterie sans avoir besoin du chargeur embarqué. Cela permet à la charge CC de pousser d'énormes quantités de courant et de tension vers la batterie sans être limitée par les capacités du chargeur embarqué du véhicule.

Les batteries lithium-ion convertissent l'énergie chimique en énergie électrique et, hypothétiquement, cette réaction devrait durer indéfiniment. Cependant, nous savons tous que les batteries lithium-ion ne durent pas éternellement. Mais quelle est la raison exacte de cette dégradation ?

Eh bien, plusieurs réactions chimiques se produisent à l'intérieur d'une cellule lithium-ion lorsqu'elle est chargée ou déchargée. Certaines réactions contribuent à la production d'électricité, tandis que d'autres consomment des ions lithium qui réduisent la capacité de la batterie. En d'autres termes, à chaque cycle de charge-décharge, la batterie lithium-ion d'un véhicule électrique perdra une certaine capacité ; cela se produit réellement et ne relève pas de la catégorie des mythes sur la recharge des véhicules électriques.

Cela dit, il est important de comprendre que ces réactions se produisent à des rythmes différents en fonction de plusieurs conditions environnementales, et vous pouvez prendre certaines mesures pour prolonger la durée de vie de la batterie.

Par conséquent, la plupart des fabricants de batteries proposent une gamme de températures auxquelles les batteries fonctionnent le mieux. Cette plage change en fonction de la chimie de la batterie, mais dans la plupart des cas, elle se situe entre -4 et 140 degrés Fahrenheit pour la décharge et entre 0 et 45 degrés Fahrenheit pour la charge.

Cette plage de fonctionnement montre que les batteries peuvent être chargées dans une plage de températures inférieure, et les charger dans des conditions extrêmes, à la fois froides et chaudes, peut causer des problèmes car ces conditions augmentent la vitesse à laquelle des réactions indésirables se produisent, consommant des ions lithium et réduisant la capacité.

Maintenant que nous savons pourquoi la capacité d'une batterie lithium-ion diminue, nous pouvons essayer de comprendre ce qui se passe à l'intérieur de la batterie lorsqu'elle est chargée rapidement.

La charge rapide utilise un courant haute tension pour charger la batterie. Les ions lithium sont tirés de la cathode avec une plus grande force et sont déplacés vers l'anode lorsqu'ils sont chargés. Cela provoque des fissures dans la cathode et génère également des dendrites sur les électrodes. En raison de ces fissures et de l'accumulation de dendrites, la capacité des cellules lithium-ion diminue et augmente également la résistance de la batterie.

La résistance interne d'une batterie augmente lorsqu'elle est chargée rapidement. En raison de cette augmentation de la résistance et de l'apport de courant élevé pendant la charge rapide, une chaleur excessive est générée à l'intérieur des batteries. Cette température élevée réduit la capacité des batteries lithium-ion.

Lorsqu'une batterie lithium-ion est chargée rapidement à l'aide de courants élevés à basse température, un phénomène connu sous le nom de placage au lithium se produit à l'anode. De ce fait, les atomes de lithium ne s'intercalent pas à l'intérieur de l'anode. Il en résulte du lithium métallique inerte (qui ne peut pas générer d'électricité) à la surface des électrodes.

En regardant la liste des mécanismes de dégradation donnée ci-dessus, il est évident que la charge rapide est vouée à réduire la durée de vie d'un véhicule électrique. Cela dit, les batteries EV sont conçues pour éviter d'endommager la batterie. Par conséquent, avant de conclure que la charge rapide est mauvaise pour les véhicules électriques, comprenons comment leurs batteries sont conçues pour contrer la dégradation.

Les batteries EV se composent de plusieurs cellules lithium-ion qui sont connectées pour créer des modules. Plusieurs modules sont connectés pour créer le pack, et la santé de sa batterie est gérée par le système de gestion de la batterie, également appelé BMS.

Le BMS est essentiellement un ordinateur connecté à plusieurs capteurs qui surveillent la tension, le courant et la température des cellules individuelles. Il analyse ensuite ces données pour s'assurer que chaque cellule fonctionne de manière optimale.

Si les cellules à l'intérieur de la batterie sont trop chaudes, le BMS augmentera le refroidissement pour réduire la température globale de la batterie. S'il détecte une tension ou un courant de cellule élevé pendant la charge rapide CC, il régulera les deux paramètres pour éviter d'endommager la batterie.

Le BMS est donc la partie EV qui a le plus grand rôle dans la réduction de la dégradation de la batterie.

Examinons quelques études qui montrent les dommages subis par les véhicules en raison de la charge rapide. Quatre véhicules électriques Nissan Leaf 2012 ont été conduits à Phoenix, en Arizona, par le laboratoire national de l'Idaho. Deux véhicules ont été rechargés en charge rapide DC, tandis que les deux autres ont été rechargés en charge AC niveau 2, avec les résultats suivants :

La dégradation de la batterie se produit quelle que soit la méthode de charge, mais elle est accrue dans les véhicules à charge rapide ; la différence est d'environ 5 pour cent.

Dans une expérience distincte de celle ci-dessus, deux batteries Nissan Leaf ont été testées dans des conditions de laboratoire par le Laboratoire national de l'Idaho. L'un était à charge rapide en courant continu, tandis que l'autre ne recevait qu'une charge en courant alternatif. L'objectif de ce test était de voir ce qu'il advenait de l'ensemble du pack par opposition à chaque cellule comme dans l'expérience précédente.

Cela montre une forte corrélation entre la dégradation de la batterie et la température, ce qui suggère qu'une charge rapide n'est pas un facteur aussi important de dégradation de la batterie.

Dans une autre étude, Geotab, une société de gestion de flotte, a recueilli des données sur l'état de la batterie de 6 000 véhicules électriques et a conclu qu'une charge rapide augmentait la vitesse à laquelle une batterie se dégrade. Cette étude, comme beaucoup d'autres, a montré que la charge rapide augmentait la vitesse à laquelle la batterie lithium-ion de votre véhicule se dégrade et a mis en évidence le rôle vital du BMS pour maintenir la dégradation aussi faible que possible.

La batterie de votre véhicule électrique est vouée à perdre de sa capacité avec le temps. Cela dit, la vitesse à laquelle cette dégradation se produit dépend de plusieurs facteurs, et la charge rapide est certainement un facteur qui peut accélérer cela.

Une autre chose à noter est que l'utilisation de la charge rapide avec modération ne réduira pas considérablement l'autonomie de votre batterie, et vous pouvez l'utiliser sur de longs trajets pour réduire le temps nécessaire pour recharger votre véhicule.

Nischay est diplômé en génie électronique et communication avec un don pour simplifier la technologie au quotidien. Il rend la technologie facile à comprendre depuis 2020, en travaillant avec des publications telles que Candid.Technology, Technobyte, Digibaum et Inkxpert. De plus, Nischay aime la technologie automobile et travaille comme ingénieur chez Stellantis depuis deux ans. Il connaît parfaitement les caractéristiques qui rendent les voitures d'aujourd'hui plus sûres et plus faciles à conduire.