Le premier grand test de batteries de voitures électriques met fin à de nombreux mythes

Recurren a organisé l’une des plus grandes enquêtes sur les véhicules électriques auprès des utilisateurs de ce type de voiture. Elle porte sur un parc de plus de 15 000 véhicules de marques et de modèles différents.

Cette enquête vise à faire la lumière sur les mythes et les affirmations gratuites concernant l’autonomie, la durabilité et le remplacement des batteries de ces véhicules.

Il est clair que le marché des véhicules électriques se développe lentement et grignote la part de marché des véhicules à carburant fossile. Toutes les marques misent sur les hybridations légères, les grandes hybridations et les hybridations rechargeables, voire sur des modèles purement électriques.

Mais regardons comment le temps et l’utilisation ont affecté les différents véhicules. L’autonomie a-t-elle changé avec le temps ? Combien d’utilisateurs ont dû remplacer leur batterie ? Quelles sont les garanties des constructeurs sur la santé de la batterie ?

Dégradation des batteries dans les voitures électriques

La technologie des batteries des voitures électriques est basée sur des cellules de batterie au lithium. Il existe différentes options telles que les batteries au lithium (lithium-ion, LiPo ou LiFePo) qui changent de composition et de chimie, et donc de densité énergétique, mais elles présentent le même problème : la dégradation de la capacité avec l’utilisation.

L’étude en question prend en compte les modèles et les unités vendus aux États-Unis, mais les données peuvent être extrapolées.

La majorité des utilisateurs qui achètent une voiture à essence n’ont pas l’impression que le réservoir va se réduire avec le temps, ce qui est le cas des batteries des voitures électriques. Mais quelle est la durée de vie de ces batteries ?

Les constructeurs de voitures électriques donnent une espérance de vie de 15 à 20 ans pour chaque véhicule et, en fait, les garanties des batteries comprennent une clause de remplacement de la batterie si son état de santé est inférieur à 70 % en 8 ans ou 100 000 miles.

Cette technologie de batterie est essentiellement la même que celle des batteries de nos téléphones portables. Vous comprendrez donc par cet exemple que si, après deux ou trois ans d’utilisation, l’autonomie de nos téléphones portables a baissé, il en va de même pour la voiture électrique.

Cependant, la bonne nouvelle est qu’au lieu d’avoir une seule batterie dans la voiture électrique, nous avons en fait affaire à un système complexe de centaines de batteries contrôlées par un BMS (Battery Management System) qui agissent comme une seule batterie.

Ce BMS est le cerveau qui contrôle les paramètres de charge, maintient les cellules de la batterie dans leur état de charge optimal et, grosso modo, veille à la santé des cellules pour éviter toute dégradation grave.

C’est pourquoi la taille/capacité de la batterie intégrée ne coïncide souvent pas avec la capacité utile et le BMS maintient des marges de charge brutes inférieures à 90 % de la capacité réelle des cellules afin de ne pas les stresser et d’accélérer leur dégradation.

Remplacement des batteries selon modèles et utilisation

L’étude a révélé que la majorité des batteries de voitures électriques restent dans le véhicule après la période de garantie du fabricant. En d’autres termes, la santé et la capacité de la batterie sont maintenues au-delà des paramètres promis par chaque fabricant.

Globalement, on peut parler d’une capacité de plus de 70 % après 8 ans d’utilisation ou 100 000 kilomètres parcourus. Bien que la jurisprudence varie légèrement d’un fabricant à l’autre.

L’étude montre que la voiture à batterie électrique avec le plus de substitutions est la Chevy Bolt EV, suivie de la Hyundai Kona. La Nissan Leaf et la Tesla Model S sont également sur la liste, mais il convient de noter que ces modèles sont parmi les plus anciens et ceux avec le plus d’unités dans l’échantillon d’étude.

Dégradation et perte d’autonomie

Une autre des données les plus intéressantes est l’impact de cette dégradation naturelle sur l’autonomie : est-elle linéaire, finit-elle par se stabiliser ?

Les données sont assez révélatrices : la plupart des modèles voient leur autonomie réduite de 10 à 15 % et finissent par se stabiliser à ce niveau.

L’un des modèles qui a remplacé le plus de batteries est la Chevrolet Bolt, une voiture hybride rechargeable. Une batterie plus petite signifie que le BMS a moins de possibilités d’équilibrer et de prendre soin de la batterie, ce qui est perceptible.

En outre, il y a aussi des comportements atypiques comme celui de la Ford Mustang-E avec une batterie de faible capacité qui, après un certain temps d’utilisation, se recalibre et offre plus d’autonomie que lors de ses premières utilisations.

D’une manière générale, nous constatons que la dégradation n’est pas linéaire, nous observons dans la plupart des cas une dégradation initiale prononcée jusqu’aux 20 000 premiers kilomètres, puis le système se stabilise et perdure avec une autonomie presque égale à partir de ce moment-là dans la plupart des véhicules.

Facteurs affectant les batteries et leur autonomie

Les batteries au lithium sont plus que bien conçues, c’est pourquoi le système BMS fait un travail exceptionnel pour en prendre soin.

La température est l’un des facteurs qui sollicitent les batteries. Les batteries doivent se situer dans une plage de température spécifique afin d’offrir toute l’autonomie disponible.

La première Nissan LEAF a servi de cobaye pour démontrer que l’utilisation d’une batterie à haute température accélérait la dégradation. C’est pourquoi les véhicules modernes sont équipés de systèmes de refroidissement passifs, actifs et même liquides dans leurs batteries.

Les batteries doivent également atteindre une température de fonctionnement minimale et, en hiver, il existe également des systèmes de réchauffement des batteries, ou, par exemple, Tesla préchauffe les batteries avant de commencer une charge rapide.

Il en résulte des coûts énergétiques supplémentaires pour des fonctions autres que l’alimentation du véhicule, c’est-à-dire que l’autonomie du véhicule est réduite.

La charge est un autre facteur de stress pour une batterie. La charge rapide en courant continu et à haute tension ou intensité, de manière récurrente, accélère la dégradation de la batterie.

Il n’est pas recommandé d’utiliser uniquement la charge rapide, mais d’être en mesure de charger sur des chargeurs lents par défaut et rapides lorsque cela est nécessaire afin de prendre soin au maximum de la batterie.

Enfin, la profondeur de décharge. De la même manière qu’il est recommandé de ne pas surcharger le réservoir d’une voiture à combustion, il est également recommandé de ne pas surcharger la batterie d’une voiture électrique. La motivation est bien sûr différente.

Les batteries au lithium sont confortables à un taux d’utilisation d’environ 50 %, c’est-à-dire qu’il ne faut pas les surcharger. Une profondeur de décharge de 80 % est recommandée, c’est-à-dire qu’il faut maintenir un minimum de 20 % pour éviter la dégradation des cellules due à une faible charge.

Comme nous pouvons le constater, nous commençons à disposer de suffisamment de données pour extrapoler des informations qui faciliteront et augmenteront l’espérance de vie de notre voiture électrique et de sa batterie.

Ce n’est que dans 10 à 15 ans que nous disposerons de suffisamment de données pour déterminer l’ampleur de la dégradation au fil du temps.