La charge rapide CC réduit-elle vraiment la capacité de la batterie de votre véhicule électrique ?

La charge rapide de votre véhicule électrique semble excellente, car un chargeur rapide de 350 kilowatts peut amener un véhicule électrique à grosse batterie comme un Lucid Air Pure à un état de charge de 80 % en 15 minutes. Bien qu'elle ne soit pas aussi rapide que le plein d'un véhicule à essence traditionnel, la charge rapide CC réduit le temps nécessaire pour faire le plein d'un véhicule électrique.

Mais la commodité de recharger un véhicule électrique se fait-elle au prix d'une dégradation de la batterie? Eh bien, découvrons.

Qu'est-ce que la charge rapide CC et comment fonctionne-t-elle?

Pour mieux comprendre la longévité de la batterie du VE, il est important de savoir ce qu'est la charge rapide et comment elle fonctionne. D'une manière générale, la batterie d'un véhicule électrique peut être rechargée en utilisant trois méthodologies différentes appelées

Charge de niveau 1, niveau 2 et niveau 3. Les deux premiers types reposent sur le courant alternatif (CA), tandis que la charge de niveau 3, également connue sous le nom de charge rapide CC, nécessite du courant continu.

La distinction importante ici est que les chargeurs de niveau 1 et de niveau 2 utilisent le chargeur embarqué du véhicule pour convertir le courant alternatif en courant continu, car la batterie lithium-ion de votre véhicule ne peut pas prendre de courant alternatif directement.

En ce qui concerne les chargeurs rapides de niveau 3, cependant, ils peuvent simplement pomper du jus directement dans la batterie sans avoir besoin du chargeur embarqué. Cela permet à la charge CC de pousser d'énormes quantités de courant et de tension vers la batterie sans être limitée par les capacités du chargeur embarqué du véhicule.

Pourquoi les batteries lithium-ion perdent-elles de la capacité avec le temps?

Les batteries lithium-ion convertissent l'énergie chimique en énergie électrique et, hypothétiquement, cette réaction devrait durer indéfiniment. Cependant, nous savons tous que les batteries lithium-ion ne durent pas éternellement. Mais quelle est la raison exacte de cette dégradation ?

Eh bien, plusieurs réactions chimiques se produisent à l'intérieur d'une cellule lithium-ion lorsqu'elle est chargée ou déchargée. Certaines réactions contribuent à la production d'électricité, tandis que d'autres consomment des ions lithium qui réduisent la capacité de la batterie. En d'autres termes, à chaque cycle de charge-décharge, la batterie lithium-ion d'un véhicule électrique perdra une certaine capacité; cela se produit réellement et ne relève pas de la catégorie des Mythes sur la recharge des véhicules électriques.

Cela dit, il est important de comprendre que ces réactions se produisent à des rythmes différents en fonction de plusieurs conditions environnementales, et vous pouvez prendre certaines mesures pour prolonger la durée de vie de la batterie.

Par conséquent, la plupart des fabricants de batteries proposent une gamme de températures auxquelles les batteries fonctionnent le mieux. Cette plage change en fonction de la chimie de la batterie, mais dans la plupart des cas, elle se situe entre -4 et 140 degrés Fahrenheit pour la décharge et entre 0 et 45 degrés Fahrenheit pour la charge.

Cette plage de fonctionnement montre que les batteries peuvent être chargées dans une plage de températures inférieure et les charger dans des conditions extrêmes, à froid et chaud, peut causer des problèmes car ces conditions augmentent la vitesse à laquelle des réactions indésirables se produisent, consommant des ions lithium et réduisant capacité.

Que se passe-t-il lorsque les batteries lithium-ion à charge rapide?

Maintenant que nous savons pourquoi la capacité d'une batterie lithium-ion diminue, nous pouvons essayer de comprendre ce qui se passe à l'intérieur de la batterie lorsqu'elle est chargée rapidement.

1. Dommages aux électrodes de la batterie en raison d'un courant et d'une tension élevés

La charge rapide utilise un courant haute tension pour charger la batterie. Les ions lithium sont tirés de la cathode avec une plus grande force et sont déplacés vers l'anode lorsqu'ils sont chargés. Cela provoque des fissures dans la cathode et génère également des dendrites sur les électrodes. En raison de ces fissures et de l'accumulation de dendrites, la capacité des cellules lithium-ion diminue et augmente également la résistance de la batterie.

2. Dégradation à haute température

La résistance interne d'une batterie augmente lorsqu'elle est chargée rapidement. En raison de cette augmentation de la résistance et de l'apport de courant élevé pendant la charge rapide, une chaleur excessive est générée à l'intérieur des batteries. Cette température élevée réduit la capacité des batteries lithium-ion.

3. Placage au lithium à basse température

Lorsqu'une batterie lithium-ion est chargée rapidement à l'aide de courants élevés à basse température, un phénomène connu sous le nom de placage au lithium se produit à l'anode. De ce fait, les atomes de lithium ne s'intercalent pas à l'intérieur de l'anode. Il en résulte du lithium métallique inerte (qui ne peut pas générer d'électricité) à la surface des électrodes.

Comprendre les batteries EV

En regardant la liste des mécanismes de dégradation donnée ci-dessus, il est évident que la charge rapide est vouée à réduire la durée de vie d'un véhicule électrique. Cela dit, les batteries EV sont conçues pour éviter d'endommager la batterie. Par conséquent, avant de conclure que la charge rapide est mauvaise pour les véhicules électriques, comprenons comment leurs batteries sont conçues pour contrer la dégradation.

Les batteries EV se composent de plusieurs cellules lithium-ion qui sont connectées pour créer des modules. Plusieurs modules sont connectés pour créer le pack, et ses la santé de la batterie est gérée par le système de gestion de la batterie, également connu sous le nom de BMS.

Le BMS est essentiellement un ordinateur connecté à plusieurs capteurs qui surveillent la tension, le courant et la température des cellules individuelles. Il analyse ensuite ces données pour s'assurer que chaque cellule fonctionne de manière optimale.

Si les cellules à l'intérieur de la batterie sont trop chaudes, le BMS augmentera le refroidissement pour réduire la température globale de la batterie. S'il détecte une tension ou un courant de cellule élevé pendant la charge rapide CC, il régulera les deux paramètres pour éviter d'endommager la batterie.

Le BMS est donc la partie EV qui a le plus grand rôle dans la réduction de la dégradation de la batterie.

Combien de dommages la charge rapide cause-t-elle à la batterie de votre véhicule électrique?

Examinons quelques études qui montrent les dommages subis par les véhicules en raison de la charge rapide. Quatre véhicules électriques Nissan Leaf 2012 ont été conduits à Phoenix, en Arizona, par le Laboratoire national de l'Idaho. Deux véhicules ont été rechargés en charge rapide DC, tandis que les deux autres ont été rechargés en charge AC niveau 2, avec les résultats suivants :

1. Des tests de capacité pour les deux ensembles de véhicules ont été effectués après avoir parcouru 50 000 miles, et la différence de capacité la perte entre les véhicules chargés à l'aide d'une charge rapide et d'une charge AC de niveau 2 s'est avérée comprise entre 3 et 9 pour cent.

2. Les véhicules chargés à l'aide d'une charge rapide lorsqu'ils sont conduits à une vitesse constante de 45 mph pouvaient offrir une autonomie de 70 miles, tandis que ceux chargés à l'aide du niveau AC 2 fournissaient 82 miles.

3. Au début du test, les véhicules chargés à l'aide de la charge rapide CC pouvaient offrir une autonomie de 102 miles lorsqu'ils roulaient à une vitesse constante de 45 mph. Après avoir effectué 63 000 miles de tests, le même véhicule offrait une autonomie de 58 miles. Affichage d'une diminution de 43% de la portée. Le véhicule chargé à l'aide de la charge rapide AC offrait une autonomie de 104 miles, qui a été réduite à 64 miles après avoir terminé les tests. En passant par une dégradation de gamme de 38 pour cent.

La dégradation de la batterie se produit quelle que soit la méthode de charge, mais elle est accrue dans les véhicules à charge rapide; la différence est d'environ 5 pour cent.

Les implications de la charge rapide dans la batterie lithium-ion

Dans une expérience distincte de celle ci-dessus, deux batteries Nissan Leaf ont été testées dans des conditions de laboratoire par le Laboratoire national de l'Idaho. L'un était à charge rapide en courant continu, tandis que l'autre ne recevait qu'une charge en courant alternatif. L'objectif de ce test était de voir ce qu'il advenait de l'ensemble du pack par opposition à chaque cellule comme dans l'expérience précédente.

1. Le pack chargé à l'aide d'une charge CA avait une capacité d'évanouissement de 23,1 % après avoir effectué 780 cycles de charge-décharge. Le pack qui n'était qu'à charge rapide a vu sa capacité diminuer de 28,1 %.

2. Une forte corrélation entre la capacité et la température a été trouvée lorsque la capacité du pack a été comparée à la capacité des cellules à différentes températures: capacité la décoloration était plus élevée dans les cellules testées à des températures plus élevées et était plus faible lorsque les cellules étaient à une température ambiante de 68 degrés Fahrenheit (20 degrés Celsius).

Cela montre une forte corrélation entre la dégradation de la batterie et la température, ce qui suggère qu'une charge rapide n'est pas un facteur aussi important de dégradation de la batterie.

Ce que 6 000 batteries EV nous disent sur la santé des batteries EV

Dans une autre étude, Geotab, une société de gestion de flotte, a recueilli des données sur l'état de la batterie de 6 000 véhicules électriques et a conclu qu'une charge rapide augmentait la vitesse à laquelle une batterie se dégrade. Cette étude, comme beaucoup d'autres, a montré qu'une charge rapide augmentait la vitesse à laquelle le lithium-ion la batterie de votre véhicule se dégrade et a mis en évidence le rôle vital du BMS pour maintenir la dégradation aussi bas que possible possible.

La charge rapide DC est-elle mauvaise pour votre véhicule électrique?

La batterie de votre véhicule électrique est vouée à perdre de sa capacité avec le temps. Cela dit, la vitesse à laquelle cette dégradation se produit dépend de plusieurs facteurs, et la charge rapide est certainement un facteur qui peut accélérer cela.

Une autre chose à noter est que l'utilisation de la charge rapide avec modération ne réduira pas la portée de votre beaucoup de batterie, et vous pouvez l'utiliser sur de longs trajets pour réduire le temps qu'il faut pour recharger votre véhicule.