Qui aime bien châtie bien. Si nos essais de la Nissan Leaf 100 % électrique ont permis de conclure qu’elle n’est pas de taille à affronter les longues étapes d’autoroute, c’est en raison de l’insuffisance du système de refroidissement par air de sa batterie. Annoncée comme compatible avec la charge rapide jusqu’à 50 kW, la Nissan Leaf tolère une puissance bien moindre en réalité. Car si la circulation d’air suffit à contenir la montée en température de la batterie tant que la voiture file à 130 km/h, il s’avère insuffisant pour évacuer les calories supplémentaires générées durant la charge rapide. C’est tellement vrai que la Nissan Leaf charge moins vite les jours de canicule, un défaut bien moins sensible sur la variante Leaf e+ 60 kWh, dont la batterie dissipe mieux la chaleur.
Trop chaude ou trop froide, une batterie ne donne pas son plein rendement
Les batteries au lithium-ion n’apprécient pas davantage les températures hivernales, ainsi que le rappelle Klaus Rechberger, responsable de développement du système haute tension de la Porsche Taycan 100 % électrique : “Entre 30°C et 35°C de température ambiante, il suffit de 22 minutes et trente secondes pour remonter la batterie la Taycan de 5 % à 80 % de sa capacité sur un chargeur rapide de 270 kW. Contre 22 minutes à 20°C ; 30 minutes à 15°C ; 35 minutes à 10°C ; et 40 à 45 minutes à 0°C.” Encore ne s’agit-il là que d’un exemple : le froid influence différemment les batteries au lithium, selon la chimie de leur électrolyte et le degré d’isolation de leurs cellules.
Ni trop chaud ni trop froid : la batterie au lithium se montre aussi sensible que le corps humain. “Tout l’enjeu consiste à maintenir une température idéale au cœur de chaque cellule de la batterie”, reprend Klaus Rechberger. De ce paramètre dépend le temps de charge de la Porsche Taycan comme de toutes les autres voitures électriques.
Plus la charge est rapide, plus la batterie s’échauffe
Plus grande est la quantité d’énergie électrique absorbée par la batterie durant la charge, plus intense est l’échauffement de ses cellules — et plus grand est le besoin de les refroidir. Nos essais comparatifs des Audi e-tron, Jaguar I-Pace, Tesla Model S et 3, Renault ZOE et Peugeot e-208, Hyundai Kona et DS 3 Crossback E-Tense le prouvent : les voitures électriques qui chargent le plus vite sont celles qui refroidissent le mieux leur batterie.
Or, un bon refroidissement réclame une circulation de liquide autour des cellules au lithium-ion, autrement plus efficace qu’un simple courant d’air. La supériorité de ce système est d’autant plus nette que le liquide est réfrigéré, pas seulement refroidi au contact de l’air en circulant à travers un radiateur.
Sur certaines électriques, la clim sert à refroidir la batterie comme les passagers
“Peu d’automobilistes en sont conscients mais le système qui rafraîchit l’habitacle de la voiture électrique sert parfois aussi à refroidir la batterie, pour maintenir ses cellules à température optimale”, révèle Olaf Henning, Directeur général de Mahle Aftermarket, la branche après-vente de l’équipementier automobile allemand. Selon les fabricants, cette température oscille entre 15°C et 30°C.
Sur la très sophistiquée Porsche Taycan, les deux systèmes fonctionnent indépendamment tant que la batterie n’est pas appelée à donner son plein rendement. En temps normal, le circuit de refroidissement de la batterie (un radiateur, trois pompes et deux ventilateurs) ne sollicite pas le système de climatisation de l’habitacle, qui dispose de son propre échangeur thermique. Mais en cas de charge ultra rapide, ou de fortes accélérations répétées ou bien de longues séquences à très haute vitesse sur autoroute, la clim travaille à refroidir la batterie comme les passagers.
Cette stratégie est primordiale pour une voiture à la sportivité aussi affirmée que la Taycan. Sans ce double système de refroidissement, Porsche ne pourrait garantir à sa clientèle de pouvoir rouler pied au plancher sur autoroute allemande ou d’enchaîner les accélérations départ-arrêté sans craindre de voir les performances s’effondrer. C’est parce que sa batterie est si bien refroidie que la Taycan tolère un tel traitement, ainsi qu’une puissance de charge jusqu’à 270 kW (et bientôt au-delà).
Certaines batteries sont refroidies par air, d’autres par liquide
Toutes les voitures électriques sont loin d’être aussi sophistiquées que la Porsche Taycan. Pour refroidir leur batterie, certaines hybrides se contentent de prélever de l’air frais filtré dans le circuit de climatisation de l’habitacle. Les voitures 100 % électriques, en revanche, réclament un système plus performant : l'air est refroidi au contact du fluide frigorigène du système de climatisation de l’habitacle. Pour ce faire, un second évaporateur est ajouté à celui du circuit de clim, à travers lequel vient se refroidir et se déshumidifier l’air qui circule autour de la batterie. Mais puisque les exigences de refroidissement de la batterie et des passagers sont rarement identiques, il faut prévoir un système complexe de régulation et d’équilibrage des flux.
L’air refroidi par un évaporateur ne suffit pas toujours. Certaines voitures électriques vont alors plus loin : c’est un liquide refroidi par la clim qui emporte les calories que génère leur batterie. Le liquide de refroidissement traverse un échangeur thermique placé au contact de l’évaporateur de la climatisation, dans lequel le frigorigène crée le froid en passant à de l’état liquide à l’état gazeux.
Si le système de climatisation venait à perdre en efficacité, l’autonomie de la batterie chuterait en conséquence. A la longue, sa longévité pourrait même en souffrir. Voilà pourquoi l’équipementier Mahle attire l’attention des réparateurs sur l’importance du bon entretien du compresseur de fluide frigorigène, au cœur du système. A noter que sur les voitures hybrides et électriques, le compresseur est entraîné par un petit moteur électrique, uniquement lorsque nécessaire. C’est autant d’énergie épargnée.
