Sur les véhicules électriques, le management thermique permet à la fois d’améliorer la longévité et la puissance des batteries et de réduire la taille des moteurs électriques. La température est ainsi le principal paramètre à maîtriser dans une batterie, ce qui nécessite l’utilisation de matériaux isolants électriques et thermiques adaptés. Voici les principaux enjeux de ce management thermique.

 

Tout savoir sur le management thermique des batteries des véhicules électriques

 

Pourquoi il est important de maîtriser la dissipation de la chaleur dans les batteries de véhicules électriques

 

 

Battery

1. Dissiper la chaleur pour augmenter les performances des batteries

 

Suivant 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 sera puissante plus elle produira de chaleur. La température est ainsi le principal facteur qui limite la montée en puissance dans la conception d’une batterie.

 

 

Pour maîtriser la température au cœur des batteries, lors de la phase de design, des capteurs permettant de déceler les points chauds sont installés. Ainsi, lorsque les concepteurs mesurent des températures trop élevées, deux solutions s’offrent à eux :

 

  • moins solliciter la batterie, en réduisant sa puissance
  • améliorer l’évacuation de la chaleur

2. Maîtriser la température pour augmenter la durée de vie

 

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Le rendement d’une batterie dépend fortement de la température car la vitesse des réactions électrochimiques qui se produisent aux interfaces électrodes/électrolytes a tendance à augmenter avec la chaleur.

Par conséquent, augmenter la température de fonctionnement des batteries n’est pas synonyme de baisse de performance, bien au contraire.

 

En revanche, à température élevée, l’ensemble des matériaux constituant les batteries vieillissent plus vite. Pour pallier ce problème, la solution serait d’utiliser des isolants de classe thermique plus élevée, ce qui aurait pour conséquence d’augmenter le coût des batteries de véhicules électriques.

 

 

3. Évacuer la chaleur pour éviter l’emballement thermique

 

Les batteries électriques sont toutes plus ou moins sensibles au risque d’emballement thermique selon leur technologie. Ainsi, une montée en température excessive peut provoquer un embrasement, voire une explosion, surtout sur les batteries de type lithium-ion, réputées instables. Pour limiter les risques, les batteries de véhicules électriques contiennent :

 

  • un assemblage de cellules indépendantes isolées les unes des autres ;
  • des matériaux conducteurs thermiques chargés d’évacuer la chaleur hors de la cellule (UL94v0 et fire blocking de type Formex ou Nomex XF) ;

 

 

Pourquoi protéger la batterie électrique des variations thermiques extérieures ?

 

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Hormis la température générée par la batterie elle-même, les conditions thermiques extérieures sont également à prendre en compte. En effet, tant le froid que la chaleur et même l’humidité peuvent poser problème dans le fonctionnement des batteries de véhicules électriques.

 

 

 

 

 

1. La gestion problématique du froid

Plus encore que la chaleur, le froid est véritablement l’ennemi des batteries électriques. En effet, à -40°C une batterie ne fonctionne pas du tout. Des systèmes de maintien en température des batteries ont ainsi été développés pour qu’il reste possible de démarrer les véhicules électriques en période de grand froid. Par ailleurs, en dessous de 5 °C, une batterie électrique ne peut être chargée de manière optimale ce qui est également problématique, surtout dans certaines régions du globe.

 

2. Isoler de la chaleur et de l’humidité

Afin de contrôler l’influence de la température extérieure, les batteries sont entourées d’un cocon thermique étanche. Ce cocon permet ainsi de limiter l’impact des fortes chaleurs sur le fonctionnement de la batterie. Lorsque la batterie est équipée d’un système de refroidissement, il permet aussi d’éviter que celui-ci ne capte la chaleur extérieure. Le cocon garantit ainsi qu’il sert uniquement à refroidir la batterie.

 

 

Conclusion

Dans un véhicule électrique, la batterie est un ensemble de cellules indépendantes sensibles au froid et à la chaleur. Il faut à la fois dissiper la chaleur produite par la batterie et la protéger des conditions extérieures afin de garantir une homogénéité de température, pour garantir un fonctionnement constant et éviter un vieillissement prématuré. 

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