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Fonctionnement batterie de VAE


Aujourd’hui, les batteries au lithium sont les batteries les plus répandues dans tous nos appareils électroniques. Les vélos à assistance électrique n’échappent pas à la règle et sont pour la plupart équipés de batterie au lithium. On vous dit tout sur les batteries au lithium pour vélo électrique.


De quoi est composée une batterie au Lithium ?

Une batterie de VAE au lithium contient des cellules soudées en série, et d’une carte électronique, ou BMS (acronyme de Battery Management System), présente afin de gérer la charge et la décharge de celles-ci.


Le Battery Management System (ou BMS)

Il s’agit d’une carte électronique permettant la régulation de la charge et de la décharge de la batterie. Elle contrôle diverses informations, comme par exemple la température, l’état de charge et de décharge, la tension...
Mais le BMS n’est pas standard, et sur les batteries bon marché, celui-ci n’assure pas toutes les fonctions énoncées précédemment. En effet, dans ce cas, il n’assure que les coupures pour éviter de dépasser la tension maximale des cellules, et la décharge complète du bloc.  Dans le cas inverse, quand il s’agit d’une batterie haut de gamme, les BMS peuvent fournir plus d’informations, comme le nombre de cycles effectués par la batterie, ou le courant maximum de charge/décharge. L’objectif du Battery Management System est donc de gérer la puissance de la batterie, et de la réguler, en cas de mauvaise utilisation. Il faut donc se méfier des produits vendus avec une batterie lithium sans BMS, n’apportant aucune régulation.


Comment fonctionne les cellules Lithium ?

Une cellule lithium se compose de 3 éléments permettant de créer du courant électrique : une électrode positive, une électrode négative ainsi qu’un électrolyte. Une fois empilés la réaction électrochimique qui se créé donne lieu à du courant. S’il existe plusieurs types de cellules, chacune d’entre elles sont définies par deux propriétés :

Le voltage : Représentant la tension nominale de la cellule, il détermine la puissance de la cellule

L’ampère-heure : Détermine la capacité nominale de la cellule à savoir le courant envoyé par la cellule sur une plage de temps

Le nombre de cellules assemblées définira donc le voltage et l’ampérage de la batterie.


Voltage, ampères-heure, watts-heure qu’est-ce que c’est ?

Le voltage d’une batterie correspond à sa tension électrique. Les batteries de VAE les plus couramment utilisées dans le commerce sont de 24, 36 ou 48 Volts. Plus le voltage de la batterie sera élevé, plus la sensation de puissance de la batterie sera importante.

L’ampérage d’une batterie de VAE est l’intensité de cette dernière. Plus l’ampérage sera élevé, plus l’autonomie de votre batterie le sera également.

Les watts-heure sont le produit de la tension par l’intensité soit dans le cas d’une batterie 24V-10Ah par exemple alors le résultat sera de 24W/h. Les watts-heure correspondent à la capacité de la batterie.


Comment se comporte les cellules lors de leur utilisation ?

Lors de la décharge (lorsque vous utilisez votre VAE) : les électrons s’échappent de l’électrode négative et alimentent les composants électriques de votre VAE. Simultanément, des ions se déplacent au sein de la cellule.

Lors de la charge : Votre chargeur achemine des électrons passant par l’électrode négative et sont contrebalancés par des ions positifs conduits vers cette même électrode.

Hors utilisation : Aucun courant ne circule à ce moment donné mais des réactions électrochimiques sont engendrées et mènent à une faible décharge des cellules.


Quels sont les différents types de batterie au lithium ?

Les batteries au lithium peuvent être classées dans différentes catégories, mais avant tout, en deux branches principales, qui sont le lithium-métal, et le lithium-ion.

Ces variantes de batteries au lithium ont une densité énergétique différente. Dans le cas du Lithium-Métal, les batteries ont une densité énergétique de 110 Wh/Kg, contre 90 Wh/Kg pour les batteries au lithium fer Phosphate et 180 Wh/Kg pour les batteries au lithium-ion polymère.

Chacune de ces batteries composées de différents types de lithium-ion ont leurs propres spécificités. En ce qui concerne les batteries lithium-ion polymère, celles-ci sont adaptables à un grand nombre de formes de casing, même les plus fins, en raison de leur souplesse.  Elles ont également une capacité de recyclage inférieure aux batteries au plomb (80% contre 98% pour les batteries au plomb).


Les batteries au Lithium Manganèse (LiMn)

Ce sont celles dont vous avez le plus de chances de retrouver sur votre vélo électrique : elles sont connues pour leur stabilité supérieure. Cette stabilité, ainsi que la résistance aux chocs expliquent pourquoi elles sont favorisées, par rapport à d’autres types de batteries au lithium, comme celles au lithium polymère.

Les caractéristiques et les composants des batteries au lithium manganèse (le nickel et le cobalt, par exemple) sont divers, et permettent de distinguer des batteries au LiMn plus performantes et plus stables que d’autres.
Les batteries au lithium fer Phosphate (LiFePO4)

Ces batteries au LiFePO4, composées de cellules rectangulaires ou cylindriques, sont connues pour leur efficacité et leur durée de vie bien plus longue que les autres types de batterie au lithium. En revanche, cette robustesse apporte un point négatif sur la batterie : le poids. En effet, elles sont plus lourdes, et conviennent donc davantage aux scooters et tricycles. Mais grâce à leur capacité importante, elles peuvent supportes de fortes intensités de décharge.

Lithium Polymère

La batterie au lithium polymère (ou LiPo ou LiPoly) est la plus légère, mais pose certains problèmes en termes de stabilité, notamment en raison du format sous lequel se présente le lithium. En effet, il ne s’agit pas de cellules, mais de sachets, qui, grâce à leur souplesse, permettent de s’adapter à tous les casings. Mais leur format reste sensible aux chocs, et les rendent facilement endommageables. Des tests effectués ont montrés que les inconvénients étaient bien supérieurs aux avantages procurés par la batterie LiPo : perte de capacité, risques d’explosions, peu de résistance...