dégradation batterie dans le temps suivant type de charge: AC et DC

[mpvannes]

Bonjour,

 

J'ai voulu approfondir le sujet après avoir vu les recommandations de Renault de ne charger qu'à 80% en usage habituel.

 

Le type de batterie est NMC (Lithium Ion + Nickel Manganèse Cobalt). Pour ce type de batterie on trouve dans beaucoup de publications la recommandation de limiter les charges à 80%. Certaines recommandent également de limiter le nombre de charge: attendre d’être descendu vers 20 à 30% avant de recharger à 80%.

 

Je n'ai pas trouvé de preuve scientifique. Si quelqu'un en a trouvé une thèse universitaire par ex, merci de la partager.

 

J'ai possédé une Hyundai Ioniq plug-in pendant 4,5ans et chargé la batterie pour la ramener à 100% après chaque retour dans mon garage (charge AC à 3KW). Je n'ai constaté aucune dégradation après ce temps. Sur un parcours typique que je fais souvent: Vannes Nantes, je pouvais rouler en pur électrique de Pontchâteau jusqu'à Nantes si j'avais rouler en hybride avant.

 

C'est donc naturellement que j'ai regarder du côté de Kia/Hyundai pour voir leurs recommandations

 

Pour la Kia EV6 avec batterie Lithium Ion Polymère je trouve le texte suivant dans le owner's manual (j'ai mis en gras le 1er paragraphe)

 

Electric vehicle guide Main components of electric vehicle

 

AC (L2-Normal) charging is recommended to keep the high voltage battery in optimal condition.
If the HV battery is only charged to 80%, and you minimize the number of DC fast charging, you can keep the HV battery performance in optimal condition. (vs charging the HV battery to 100% an/or charging every drive cycle.)
The value of the high voltage battery charge level may vary according to the charging conditions (state of charger, outside temperature, battery temperature, etc.). In order to fully charge the battery, the current of the high voltage battery will be gradually decreased, so that the longevity and safety of the battery can be secured.

 

Pour le Kia Niro EV, seule la recommandation de limiter les charges DC existe. Rien sur la limitation à 80% en AC. La batterie est là aussi Li Ion polymer.

 

Conclusion pour ma part en attendant plus d'information technique: hors wallbox garage, privilégier les charges AC 22kw plutôt que les DC 50KW dans des stations de périphérie de villes (le prix est inférieur en AC quand le temps de charge est double à nombre de KWH égal). Difficile de se passer de DC sur les autoroutes à moins d'avoir un gros appétit et manger lentement😀

 

Voici peut-être un argument complémentaire pour choisir la version de Mégane Optimum charge, mais c'est un autre sujet.

[StephaneM60]

Le 24/03/2023 à 06:31, mpvannes a dit :

Je n'ai pas trouvé de preuve scientifique. Si quelqu'un en a trouvé une thèse universitaire par ex, merci de la partager.

On peut trouver des thèses (ceci dit une thèse, il faut toujours avoir un regard critique) et autres ressources sur le sujet et plusieurs d'entre eux ont été évoqués ou mis en lien sur ce forum.

 

Le consensus : une batterie Lithium, quelque soit sa chimie d'ailleurs, n'aime pas travailler (charge / décharge) dans les conditions extrêmes (que ce soit les conditions environnementales ou bien intrinsèques).

 

Les causes de dégradations sont le plus souvent :

 

* le plaquage d'une des électrodes (celle en graphite qui reçoit les ions Lithium) et qui agit comme une éponge pour les ions Lithium : dans des conditions extrêmes cette électrode ne peut plus agir comme une éponge, les ions Lithium vont réagir avec elle et la plaquer (donc déposer une fine couche de métal lithium dessus et là c'est foutu pour qu'après plaquage l'électrode accepte à nouveau des ions.)

 

* la formation de court circuits dans l'électrolyte : plutôt que les ions diffusent uniformément dans l'électrolyte, il vont former des dendrites, comme un "fil" de connexion direct entre les deux électrodes, créant donc un court circuit interne et là aussi c'est foutu.

 

Ce deux phénomènes interviennent quand on "force" trop la charge / décharge quand la batterie n'est pas en mesure de la tolérer, ce qui inclus : quand elle quasi vide, quasi pleine, trop froide, trop chaude.

 

Pour le 100% (qui n'est jamais vraiment 100% d'ailleurs) c'est plutôt de laisser la batterie à 100% pendant longtemps qui va poser un problème (là par contre je n'ai pas l'explication du phénomène : si je devais deviner je dirais que l'énergie stockée dans une batterie pleine ne demande qu'à être "relâchée" et si elle ne peut pas alors elle pourrait "réagir" en interne et se "fixer")

 

Pour les cycles de charge : je n'ai pas vu que recharger tous les jours même si la batterie n'est pas à 20% pouvait provoquer un problème. Par contre de temps en temps il est utile de décharger la batterie et de la recharger complètement pour que le BMS réévalue la capacité ou équilibre les cellules... 

 

 

[mpvannes]

Merci pour ces précisions. Le point sur batterie laissée longtemps  à 100% me semble valide. Donc une bonne raison de ne pas atteindre ce seuil sauf avant un long trajet avec 1 ou plusieurs recharge.

 

Amener à 100% pour équilibrage me semble judicieux aussi.

 

Bon weekend

[BourrinDesBois]

Si quelqu'un sait à quoi sert vraiment l'équilibrage à part à avoir une bonne estimation du niveau de batterie, je serai intéressé.

[StephaneM60]

Le 25/03/2023 à 10:21, BourrinDesBois a dit :

Si quelqu'un sait à quoi sert vraiment l'équilibrage à part à avoir une bonne estimation du niveau de batterie, je serai intéressé.

Ca dépend sûrement des véhicules. Sur une Nissan Leaf (qui ne peut être chargée qu'à 100% sauf à interrompre la charge, ou via le programmateur à ne pas lui laisser le temps d'aller à terme) l'équilibrage consiste à vérifier que toutes les cellules présentent le même voltage et si ce n'est pas le cas de pondérer la décharge en appliquant un coefficient de bonus / malus. Si j'ai bien compris cette méthode va permettre à toutes les cellules de suivre la même dégradation (en forçant l'utilisation de celles qui sont moins "fatiguées")

 

Puis il y a l'autre utilité d'un cycle complet : c'est de mesurer la quantité d'énergie injectée dans les cellules (et par conséquence du pack batterie) pour mettre à jour le BMS afin que son estimation d'autonomie soit le plus proche possible de ce que la batterie peut offrir. Mais là aussi ça doit dépendre des véhicules (il n'ont pas tous la même façon d'estimer la dégradation, l'énergie stockée, l'autonomie possible etc..)

[zeta]

Le 25/03/2023 à 10:21, BourrinDesBois a dit :

Si quelqu'un sait à quoi sert vraiment l'équilibrage à part à avoir une bonne estimation du niveau de batterie, je serai intéressé.

Si tu prends l'exemple extrême du déséquilibrage : tu as une batterie de 2 cellules en série, l'une complètement vide, l'autre complètement pleine.

Vu qu'elles sont en série, le même courant circule dans les 2, donc:

* tu ne peux pas décharger la batterie, car l'une des cellules est déjà vide, donc tirer du courant va la détériorer

* tu ne peux pas charger la batterie, car l'une des cellules est déjà pleine, donc envoyer du courant va la détériorer

 

Si on revient à des valeurs plus raisonnable de déséquilibre, cela implique qu'on n'a plus les 100% de batterie utilisables mais quelques pourcents de moins. Avec 2% entre la batterie la plus chargée et la moins chargée, cela laisse 98% utilisable (déchargé la plus faible est à 0% et la plus forte à 2%, chargé la plus faible à 98% et la plus forte est à 100%).

Et cela donne aussi une usure qui n'est pas équilibrée non plus, les cellules les plus déchargés devant fournir le même courant que les cellules chargées.

 

Dans un pack avec des groupes de plusieurs cellules en parallèle, le raisonnement est le même car c'est la mise en série qui peut créer un déséquilibre, chaque cellule d'un groupe en parallèle ayant forcement la même tension.

 

Donc, le système d'équilibrage vient ajuster la tension de chaque groupe parallèle de cellule pour les uniformiser. Cela redonne toute la capacité utile de la batterie, et limite les déséquilibres d'usure entre les groupes parallèle.

C'est surtout le fait d'aller aux limites (0%/100%) qui permet le recalage du BMS, mais l'équilibrage doit sûrement l'aider en donnant un comportement plus prévisible/répétable à la charge/décharge.