L’impact crucial de la température sur les batteries lithium
La température a un impact significatif sur la performance et la durabilité des batteries au lithium. Des conditions de température extrêmes, qu’elles soient trop élevées ou trop basses, peuvent entraîner des dysfonctionnements importants. Les batteries sont notamment affectées lorsque les batteries opèrent en dehors de leur plage optimale de fonctionnement : -20°C à 55°C.
Lorsque les batteries sont exposées à des températures élevées, cela peut entraîner une augmentation de la dégradation des matériaux internes, réduisant ainsi la capacité de stockage, la durée de vie globale de la batterie mais aussi augmenter les risques de sécurité, car elles peuvent entraîner des fuites chimiques, des courts-circuits ou même des incendies. D’autre part, des températures trop basses peuvent provoquer une augmentation de la résistance interne de la batterie, réduisant ainsi sa puissance de charge et de décharge.
Par échange convectif ou liquide, les batteries Forsee Power pour l’électromobilité sont équipées d’un système de gestion thermique pour limiter le vieillissement prématuré des cellules et ainsi offrir une durée de vie la plus longue possible au système complet. Fonctionnement et performance sont ainsi garantis sur des plages de températures allant de 10°C à 30°C.
Le saviez-vous ? On emploie souvent le terme de refroidissement pour évoquer le process général de la gestion thermique des batteries : c’est en fait un raccourci de langage, même si 95% du temps la batterie doit être refroidie en raison de la chaleur qu’elle produit lorsque le véhicule est en opération. En hiver, les cellules sont préchauffées autour de 10/15°C avant le démarrage du véhicule.
Les différents types de gestion thermique des batteries au lithium
La gestion thermique par refroidissement liquide
La gestion thermique par refroidissement liquide consiste à utiliser un liquide de refroidissement qui circule à l’intérieur d’échangeurs thermiques en aluminium en contact direct avec les cellules. L’eau glycolée injectée dans les échangeurs thermiques est maintenue à une température optimale grâce à un système de climatisation interne. La gestion thermique liquide est largement utilisée dans les véhicules électriques de haute performance et à longue autonomie. Elle offre une meilleure stabilité thermique et contribue à prolonger la durée de vie des batteries, ce qui est essentiel pour assurer une performance optimale et une fiabilité à long terme.
Chez Forsee Power, historiquement, seules nos batteries PULSE intégrant des cellules à haute puissance qui émettent beaucoup de chaleur en raison de leurs sollicitations intensives, étaient équipées d’un système de gestion thermique liquide pour refroidir ou préchauffer les cellules de manière homogène .
Toutefois, nos ingénieurs mécaniques et thermiques ont développé un système gestion liquide pour les gammes ZEN et FLEX, dont les cellules très capacitives et à faible courant sont peu sujettes aux phénomènes de chauffe. En effet, nos nouvelles générations de batteries peuvent se loger dans des espaces confinés où la régulation des températures est plus complexe.
C’est aussi une solution pour couvrir un plus grand éventail de conditions climatiques ; les véhicules opérant dans des pays aux conditions variées et parfois extrêmes.
La gestion thermique par échange convectif ou échange passif
La gestion thermique par échange convectif consiste à utiliser l’air ambiant qui circule autour des cellules et l’inertie de la batterie (avec une utilisation privilégiée des matières dont la conductivité thermique est élevée dans la batterie pour augmenter les échanges thermiques). L’air en mouvement accélère l’échange de chaleur en emportant la chaleur accumulée et en la remplaçant par de l’air frais. Cette circulation d’air permet de maintenir une température stable et optimale.
Un avantage majeur de la gestion thermique par échange convectif est sa simplicité et son efficacité. Elle ne nécessite pas de liquide de refroidissement ni de composants complexes, ce qui permet une installation simplifiée, une maintenance réduite et des coûts moindres. De plus, elle peut être intégrée de manière compacte dans le système de gestion des batteries des véhicules électriques.
La gestion thermique par échange convectif est largement utilisée dans les véhicules électriques, offrant une dissipation efficace de la chaleur générée par les batteries. En contrôlant la température des batteries, elle contribue à améliorer leur performance, leur durée de vie et leur sécurité, garantissant ainsi une expérience de conduite électrique fiable et optimale.