Dans les véhicules électriques, la gestion thermique permet non seulement d’améliorer la puissance et la longévité des batteries, mais aussi de réduire la taille des moteurs électriques. La température est donc le principal paramètre à contrôler dans une batterie, d’où la nécessité d’utiliser des matériaux d’isolation électrique et thermique adaptés. Voici un résumé des principaux enjeux liés à la gestion thermique.

Tout savoir sur la gestion thermique des batteries de véhicules électriques

Pourquoi est-il important de contrôler la dissipation de chaleur dans les batteries de véhicules électriques ?

1. Dissiper la chaleur pour augmenter les performances de la batterie

Selon la loi de Joule, tout courant électrique circulant dans un conducteur électrique produit de la chaleur par effet Joule. Par conséquent, plus une cellule de batterie est puissante, plus elle produira de la chaleur. La température est le principal facteur qui limite l’augmentation de la puissance lors de la conception d’une batterie.

Pour contrôler la température interne des batteries, des capteurs sont installés lors de la phase de conception pour détecter les points chauds. Lorsque les concepteurs enregistrent des températures trop élevées, deux solutions s’offrent à eux :

• réduire la contrainte sur la batterie, en diminuant sa puissance ;
• améliorer l’expulsion de la chaleur.
   

2. Contrôler la température, augmenter la durée de vie de la batterie

Les performances de la batterie dépendent grandement de la température, car la vitesse des réactions électrochimiques qui ont lieu aux interfaces électrode/électrolyte a tendance à augmenter avec la chaleur.

En conséquence, l’augmentation de la température de fonctionnement de la batterie n’est pas synonyme de réduction des performances, mais bien au contraire.

Cependant, à haute température, tous les matériaux qui composent les batteries vieillissent plus rapidement. Une solution à ce problème serait d’utiliser des isolants d’une classe thermique supérieure, ce qui augmenterait le coût des batteries des véhicules électriques.

Pour expulser la chaleur et ainsi éviter l’emballement thermique

Les batteries électriques ont toutes un certain niveau de sensibilité au risque d’emballement thermique, selon la technologie utilisée. Une élévation excessive de la température peut provoquer un embrasement, voire une explosion, notamment dans les batteries lithium-ion, connues pour être instables. Pour limiter les risques, les batteries des véhicules électriques contiennent :

• un assemblage de cellules indépendantes isolées les unes des autres ;
• des matériaux thermoconducteurs pour évacuer la chaleur des cellules.

Pourquoi protéger la batterie électrique des variations de température externe ?

A part la température générée par la batterie elle-même, les conditions de température externe doivent également être prises en compte. En effet, le froid, la chaleur et même l’humidité peuvent être problématiques pour le fonctionnement des batteries des véhicules électriques.

Pour gérer le problème du froid

Encore plus que la chaleur, le froid est le véritable ennemi des batteries électriques. En effet, à -40°C une batterie ne fonctionne pas du tout. Des systèmes de maintien de la température des batteries ont donc été développés afin que les véhicules électriques puissent encore être démarrés pendant les périodes de grand froid. De plus, en dessous de 5°C, une batterie électrique ne peut pas être chargée de manière optimale, ce qui est particulièrement problématique dans certaines régions du monde.

Pour isoler de la chaleur et de l’humidité

Pour contrôler l’influence des températures extérieures, les batteries sont entourées d’un cocon thermique étanche à l’air et à l’eau. Ce cocon permet de limiter l’impact d’une chaleur intense sur le fonctionnement de la batterie. Lorsque la batterie est équipée d’un système de refroidissement, il empêche également ce système d’absorber la chaleur de l’extérieur. Le cocon garantit que la seule fonction de ce système est de refroidir la batterie.

Conclusion

Dans un véhicule électrique, la batterie est constituée de grappes de cellules indépendantes sensibles au froid et à la chaleur. La chaleur produite par la batterie doit être dissipée tout en assurant une protection contre les conditions extérieures. L’objectif est de maintenir une température stable, garantissant ainsi un fonctionnement constant et évitant un vieillissement prématuré.