Voitures électriques : le préconditionnement de la batterie, c'est quoi ?

Le système de préconditionnement permet à une batterie d’encaisser les meilleures puissances de recharge rapide à froid. Voyons les principes de la technologie.

Pour qu’une batterie puisse délivrer tout son potentiel en décharge et en recharge, ses cellules doivent être à une température idéale. Si elles sont trop froides ou trop chaudes, elles ne peuvent pas délivrer toute leur puissance. Elles risquent aussi de se détériorer. Pour donner le meilleur à l’utilisateur et préserver la santé de la batterie, le système de gestion intervient. Il utilise le circuit de refroidissement pour maintenir les batteries à la bonne température.

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Toutefois, et c’est bien entendu le cas s’il fait froid, il peut être difficile de compter uniquement sur l’activité de la batterie (effet Joule) pour que celle-ci monte en température. Surtout que cette dernière est de plus en plus capitale : avec le développement des technologies et des puissances de plus en plus importantes, les cellules sont très sensibles à la température. C’est là qu’intervient le système de préconditionnement de la batterie. Forcément inconnu à bord d’une voiture thermique, ce dispositif consiste à forcer le réchauffement de la batterie. Outre la préservation de la santé de la batterie, le système promet un gain de temps sur les bornes de recharge rapide. Mais cela se paie par une surconsommation. On fait le point sur ce qu’il se passe réellement sous le plancher.

Rappel technique : comment fonctionne une batterie ?

Une batterie est composée de plusieurs cellules au sein desquelles les électrons se déplacent d’un pôle à l’autre à travers un électrolyte liquide. Lorsqu’elle est froide, la matière devient plus dense, ce qui ralentit le déplacement des électrons, qui ont alors besoin de plus d’énergie pour rejoindre le pôle opposé. En phase de recharge, cette résistance interne dégrade de manière irréversible les batteries avec le phénomène de placage. Sans entrer dans les détails scientifiques, cela se matérialise par l’apparition de dépôts de lithium, aussi appelés dendrites.

Bien que ces dépôts ne soient évidemment pas les bienvenus dans les cellules, leur effet sur les performances et la capacité reste limité lorsqu’ils sont de petite taille. En revanche, s’ils prolifèrent, ils peuvent dégrader la séparation entre les deux pôles et ainsi créer un court-circuit, pouvant mener à un incendie.

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C’est lors des recharges rapides, avec des fortes puissances en courant continu, que la réaction est la plus importante. Pour réduire le phénomène, entre autres raisons techniques, l’électronique embarquée limite donc la puissance de recharge en attendant que la batterie monte en température grâce à son activité pendant la recharge et, parfois, en utilisant l’énergie du réseau pour activer son système de régulation thermique. Voilà pourquoi une recharge rapide à froid sera toujours plus lente qu’un exercice similaire à chaud.

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Comment fonctionne le préconditionnement de la batterie sur un véhicule électrique ?

Malgré les précautions du système de gestion (Battery Mangement System, ou BMS), le phénomène n’est pas totalement éradiqué, bien que fortement atténué. Côté face, l’opération permet de forcer le réchauffement de la batterie et donc de faire gagner du temps au conducteur. Côté pile, sans jeu de mot, cela permet de préserver la bonne santé de la batterie, toujours maintenue dans ses fourchettes de températures idéales. Pour cela, le système de refroidissement de la batterie est alors inversé, en quelque sorte : le liquide caloporteur réchauffé aura pour mission de faire monter en température les cellules. À l’inverse, même si le cas est plus rare, la gestion cherchera à refroidir une batterie trop chaude avant la recharge rapide en été par exemple.

Comme pour le chauffage de l’habitacle, deux solutions existent pour réchauffer le circuit. La première utilise une résistance électrique, plus efficace mais plus gourmande en énergie. La seconde utilise le circuit de la pompe à chaleur. Autrement dit, le préconditionnement consomme un peu plus d’énergie en roulant, ce qui fait augmenter la moyenne affichée au tableau de bord. Cela permet de gagner du temps devant les bornes. Le temps et l’énergie nécessaires à l’opération dépendent de nombreux paramètres. Parmi eux, la température initiale de la batterie, le taux de charge, et la distance jusqu’à la borne de recharge rapide. Dans ce dernier cas, la stratégie consiste à faire grimper la température de la batterie juste avant d’arriver à la borne visée. On évite ainsi de perdre inutilement de la chaleur et de consommer pour rien.

Comment s’active le préconditionnement de la batterie ?

Pour maximiser son efficacité, le système de la batterie est donc régulièrement connecté à la navigation embarquée de la voiture. Lorsque le conducteur l’active et qu’une borne de recharge rapide se trouve sur le trajet, le dispositif prend alors en compte le temps de parcours restant et le taux de charge à l’arrivée pour réchauffer la batterie à la température idéale.

C’est la manière la plus simple et rapide.

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Mais ce n’est pas toujours le cas et certains constructeurs laissent le choix aux utilisateurs de l’activer manuellement. Certains évoquent le fait que le système ne puisse pas marcher si le conducteur utilise une navigation tierce (Google Maps, Waze, …), alors que d’autres préfèrent laisser le choix entre économie d’énergie ou gain de temps. Dans tous les cas, ils préconisent de l’activer entre 30 et 40 minutes avant d’arriver à la borne.

C’est le temps généralement nécessaire pour mettre à température une batterie froide. Cela concerne surtout la fourchette basse de températures de fonctionnement, entre 10 et 15 °C au plus bas, en phase de roulage en hiver. En revanche, les fausses manipulations ne sont pas exclues. Cela peut entraîner une inutile surconsommation en cas d’activation par inadvertance.

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Le préconditionnement est-il utile ?

Consommer un peu plus d’énergie pour aller plus vite et préserver la batterie : voilà un bref résumé de cette technologie de plus en plus employée au regard des niveaux de puissances de plus en plus élevés.

Cependant, il n’y a pas une vérité unique concernant l’utilité du préconditionnement de la batterie. Cela dépend de nombreux paramètres et de l’usage que vous faites de votre auto. Si vous roulez à basse vitesse en hiver, la batterie peut avoir besoin d’un coup de pouce pour atteindre sa température cible. Il en va de même si vous n’avez pas anticipé un départ et que vous devez passer par la case recharge rapide à froid.

Dans les autres cas, après avoir roulé à 130 km/h pendant longtemps, il est assez probable que la batterie soit à température ou presque, limitant la perte de temps (et la dégradation). Dans tous les cas, la batterie fortement réchauffée par une première recharge rapide pourrait rendre assez superflue l’action du système de préconditionnement pour les recharges suivantes.

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