🔋 La batterie lithium de nos trottinettes électriques

Bienvenue dans notre guide complet dĂ©diĂ© Ă  l’univers de la batterie lithium sur les trottinettes Ă©lectriques et les autres Engins de DĂ©placement Personnel MotorisĂ©s (EDPM).

Dans cet article introductif, nous allons explorer ensemble les fondamentaux, les diffĂ©rentes caractĂ©ristiques d’une batterie lithium et les notions Ă©lectriques essentielles.

Ensuite, nous vous partagerons des astuces et conseils pratiques pour utiliser votre engin de manière plus sûre et efficace, tout en prolongeant la durée de vie de la batterie.

Les batteries des trottinettes, monoroues et skates Ă©lectriques

La batterie, c’est le rĂ©servoir d’Ă©nergie de votre engin. Elle stocke le courant qui peut ĂŞtre consommĂ© par le moteur Ă©lectrique, les lumières, le contrĂ´leur et d’autres accessoires.

La plupart des véhicules électriques sont équipés de batteries lithium-ion.

Les batteries lithium offrent plusieurs avantages significatifs par rapport aux autres types de batteries :

  1. Leur poids : elles sont bien plus lĂ©gères que les autres modèles lorsqu’on compare leurs densitĂ©s Ă©nergĂ©tiques (quantitĂ© d’Ă©nergie stockĂ©e en fonction de leur poids physique).
  2. Une grande capacitĂ© Ă©nergĂ©tique et un courant de sortie Ă©levĂ© : elles peuvent stocker et restituer une grande quantitĂ© d’Ă©nergie, ce qui signifie que votre vĂ©hicule Ă©lectrique peut ĂŞtre performant et il peut parcourir une longue distance sur une seule charge.

AjoutĂ© : Trouver le bon compromis entre le poids de la batterie et l’autonomie souhaitĂ©e.

Choisir des batteries de grandes capacitĂ©s pour faire plus de kilomètres, c’est un critère de choix important pour de nombreux utilisateurs. Cependant, elles augmentent Ă©galement la taille et le poids, rendant ainsi une trottinette Ă©lectrique plus lourde, voire (très) difficile Ă  porter.

Nous ne dĂ©velopperons pas le sujet concernant les (anciennes) batteries au plomb-acide, montĂ©es sur les vĂ©hicules thermiques. Elles sont rarement utilisĂ©es pour la e-mobilitĂ© vu qu’elles ont deux inconvĂ©nients majeurs : une faible longĂ©vitĂ© et une faible quantitĂ© d’Ă©nergie qu’elles stockent, ce qui alourdirait nos vĂ©hicules Ă©lectriques.

Composition d’une batterie lithum

Comparaison des configurations proposées :

PackLithium-ion
Pack batterie lithium-ion Gouach
LiPo
Stockage de l’Ă©nergiePlusieurs cellulesUne Ă  plusieurs batteries
Gestion électroniqueSystèmes de gestion de batterie (BMS).
En général, le BMS est assemblé avec le pack de batteries lithium-ion.
ContrĂ´leur “ESC” (Electronic Speed Controller)
Electronic Speed Controller (ESC)

a) Batterie lithium-ion

Les batteries lithium-ion (Li-ion) sont composées de nombreuses cellules, assemblées dans une structure en forme de brique, ce qui permet de construire des batteries sur-mesure, pour tout type de véhicule électrique.

Ok, mais c’est quoi cette “cellule” ?

Une cellule individuelle ressemble Ă  une pile ordinaire, mais celle-ci est rechargeable.

Cellule lithium-ion

Prenons l’exemple d’une batterie constituĂ©e de cellules 18650, de dimensions cylindriques de 18 mm x 65 mm. Chaque cellule gĂ©nère un potentiel Ă©lectrique de 3,2 Ă  4,2 volt, avec une capacitĂ© de 3,4 ampères-heure (environ 12 watt/heure).

Le nombre de cellules connectées en série donne la tension de votre pack.

Le nombre de cellules connectées en parallèle donne la capacité (Ah).

Ainsi, on arrive Ă  obtenir des batteries avec des centaines, voire de milliers de watt/heure.

La classification des cellules par taille : c’est un choix de format, de la conception au SAV.

Marques

Sur un pack de batteries lithium (Li-ion) haut de gamme, les cellules sont fabriquĂ©es par LG, Samsung, Panasonic, Sanyo, Molicel, Tesla…

Sur le marché des trottinettes électriques économiques et à prix moyen, la plupart des packs sont fabriqués à partir de cellules génériques fabriquées en Chine.

La diffĂ©rence entre les cellules de marque et celles gĂ©nĂ©riques (chinoises) ? C’est une plus grande garantie de contrĂ´le de la qualitĂ©, si vous achetez une trottinette avec les cellules de marque.

Si cela ne correspond pas Ă  votre budget, assurez-vous d’acheter un engin auprès d’un fabricant rĂ©putĂ©, qui utilise des pièces de qualitĂ© et qui dispose de bonnes mesures de contrĂ´le de la qualitĂ©. Xiaomi et Segway Ninebot sont des exemples d’entreprises susceptibles d’avoir un bon contrĂ´le qualitĂ©.

b) Autres batteries lithium

Les batteries lithium polymère (LiPo) se retrouvent majoritairement sur les drones et le modélisme, plus rarement sur nos engins.

Batterie lithium polymère (LiPo)
Batterie LiPo 22V 12 Ah 266 Wh (6S 15C)

Elles prĂ©sentent surtout l’intĂ©rĂŞt d’ĂŞtre plug & play.

Gestion Ă©lectronique autour dune batterie Lithium

Revenons Ă  la tension d’une seule cellule. Elle peut ĂŞtre utilisĂ©e sur une plage de fonctionnement avec une tension qui varie gĂ©nĂ©ralement de 2,9 Ă  4,2 volt par cellule lithium-ion. Pour prĂ©venir les dommages dus Ă  une dĂ©charge excessive, l’engin s’arrĂŞte lorsqu’on atteint le point de coupure de dĂ©charge (Ă©galement appelĂ© “cut-off”), paramĂ©trĂ© autour de 3 volt. Toutefois, ces valeurs peuvent diffĂ©rer lĂ©gèrement en fonction de la chimie de la batterie et du niveau de sĂ©curitĂ© choisi par le fabricant. Ces plages de valeurs sont vraiment diffĂ©rentes avec une batterie lithium-fer-phosphate (LiFePO4).

Nos batteries lithium prĂ©sentent de nombreux avantages, mais elles peuvent devenir dangereuses si elles sont utilisĂ©es de manière inappropriĂ©e. Une surcharge ou une dĂ©charge trop profonde peuvent endommager la batterie puis dĂ©clencher une surchauffe, un incendie… Dans les meilleurs cas, cela rĂ©duira la durĂ©e de vie de la batterie.

a) Le système de gestion des batteries Lithium-ion (BMS)

C’est pour les raisons Ă©voquĂ©es ci-dessus qu’un système de gestion de batterie (BMS) est intĂ©grĂ© avec les batteries lithium-ion. Ce contrĂ´leur Ă©lectronique surveille et rĂ©gule le flux d’Ă©lectricitĂ© dĂ©livrĂ© par la batterie :

  • lors de l’utilisation de l’engin ;
  • lors de la charge de la batterie, avec une Ă©tape de sĂ©curitĂ© d’Ă©quilibrage des tensions pour Ă©viter des Ă©carts de charge entre les cellules.

Les systèmes de gestion de batterie plus sophistiqués surveilleront également la température du pack et déclencheront une coupure en cas de surchauffe.

Cependant, une batterie au repos se décharge. Faites attention si vous stockez vos batteries pendant une durée prolongée.

b) Le contrĂ´leur (ESC) des batteries LiPo

Si vous utilisez une batterie LiPo :

  • lors de la recharge, c’est le chargeur de la batterie qui endosse le rĂ´le du BMS. Il est important de souligner que la sĂ©curitĂ© de la batterie lors de la recharge dĂ©pend en grande partie de la qualitĂ© du chargeur utilisĂ© et de la manière dont il est utilisĂ©. Pour votre sĂ©curitĂ©, votre chargeur doit disposer de fonctions d’Ă©quilibrage et de surveillance de tension. Vous devez Ă©galement choisir le bon niveau d’intensitĂ© de charge, en tenant compte des spĂ©cifications de la batterie ;
  • le contrĂ´leur “ESC” (Electronic Speed Controller) rĂ©gule le flux d’Ă©lectricitĂ© seulement lors de l’utilisation de l’engin, sans surveillance ni protection des cellules de la batterie LiPo. Ce contrĂ´leur offre une sĂ©curitĂ© nettement infĂ©rieure Ă  celle d’un BMS.

Notions électriques pour comprendre les caractéristiques des batteries

Le nombre de cellules connectĂ©es en sĂ©rie Ă  l’intĂ©rieur de la batterie dĂ©termine la tension de votre pack.

Prenons l’exemple d’une tension nominale de chaque cellule Ă  3,7 V.

Une 6S signifie qu’il y a 6 cellules en sĂ©rie dans la batterie. Pour calculer la tension de la batterie : 6 x 3,7 = 22,2

Vous obtenez une tension de 22,2 V.

Tension (V)

Imaginez le toboggan d’une piscine : la hauteur du toboggan peut ĂŞtre comparĂ©e Ă  la tension – plus le toboggan est haut, plus la chute sera forte. De la mĂŞme manière, plus la tension est Ă©levĂ©e, plus le courant sera fort.

S’il n’y avait pas cet Ă©cart de hauteur entre 2 Ă©lĂ©ments, on resterait sur place. La tension permet de mesurer cette diffĂ©rence de potentiel entre 2 points.

La tension est mesurée en volt (V).

Intensité (A)

On peut assimiler l’intensitĂ© Ă  la quantitĂ© d’eau qui traverse un tuyau ou d’une rivière en 1 seconde.

Si on dĂ©place plus d’Ă©lectricitĂ©, alors, l’intensitĂ© sera plus importante.

L’intensitĂ© est mesurĂ©e en ampère (A).

Capacité (Ah)

Ce paragraphe est en cours de rédaction.

Reprenons l’exemple d’une cellule 3.7 V et 3400 mAh (sachant que 3400 mAh correspond Ă  3.4 Ah) et considĂ©rons que nous avons 2 cellules en parallèle :

Branchement de deux batteries en parallèle

Dans ce cas, nous obtenons une capacité de : 3.4 x 2 = 6.8 Ah

Puissance (W)

La puissance permet d’estimer la quantitĂ© totale d’Ă©nergie Ă©lectrique utilisĂ©e.

Puissance (W) = tension (V) x intensité (A)

La puissance est mesurée en watt (W).

Énergie (Wh)

La quantité d’énergie pouvant être stockée dans une batterie est exprimée en watt-heure (Wh). Une valeur plus élevée indique une meilleure autonomie, si la consommation électrique est similaire.

Cette unité est assez facile à comprendre. Par exemple, une batterie de 1 Wh peut fournir une puissance de 1 watt pendant 1 heure.

La formule Ă  utiliser est la suivante :

Énergie (Wh) = V x Ah

Reprenons l’exemple d’une cellule 3.7 V et 3400 mAh (sachant que 3400 mAh correspond Ă  3.4 Ah) et considĂ©rons que ces cellules sont montĂ©es sur un skateboard Ă©lectrique dotĂ© d’un pack 18S 4P (18 cellules en sĂ©rie et 4 en parallèle).

Wh = 3.7 x 3.4 = 12.58 Wh par cellule

Maintenant, calculons les valeurs de ce pack 18S 4P en multipliant par le nombre de cellules connectées en parallèle pour obtenir la capacité (Ah).

Cela permet d’obtenir :

  • Une tension de : 3.7 x 18 = 66.6 V
  • Une capacitĂ© de : 3.4 x 4 = 13.6 Ah
  • Soit une Ă©nergie totale de : 66.6 x 13.6 = 905 Wh
Durée de charge

Mince, j’ai une mauvaise nouvelle… c’est complexe Ă  calculer si vous souhaitez un rĂ©sultat fiable.

En effet, il faudra tenir compte de plusieurs paramètres :

  1. Les caractéristiques de votre batterie et celles de votre chargeur ;
  2. Le rendement Ă©nergĂ©tique : lors de la charge, une partie de l’énergie est perdue sous forme de chaleur lors des Ă©tapes de conversion (du chargeur en passant par le BMS et jusqu’aux cellules de la batterie). L’Ă©nergie transformĂ©e en dĂ©gagement de chaleur est dĂ©crite par la loi de Joule ;
  3. Le temps nĂ©cessaire pour l’Ă©quilibrage de la tension entre les cellules, en fin de charge.

Les formules proposées sur les forums restent approximatives, à ajuster en fonction des caractéristiques de vos équipements.

⚠️ Lors de la recharge d’une batterie au lithium de plus de 100 Wh Ă  domicile, son Ă©nergie est suffisamment importante pour occasionner de graves dommages, notamment lorsqu’elle est totalement rechargĂ©e. Suivez les consignes de sĂ©curitĂ©.

Chimie d’une batterie lithium

Une batterie lithium, c’est de la chimie dont voici une courte liste ci-dessous :

  • Lithium Nickel Manganèse Cobalt (NMC), avec une autonomie correcte jusqu’Ă  500 cycles de recharge, en dĂ©croissance au-delĂ  ;
  • Lithium Fer Phosphate (LFP), avec une meilleure durĂ©e de vie (de 1000 Ă  2000 cycles de recharge) ;
  • Autres chimies plus anciennes : LCO, LMO, NCA…

Chacune de ces chimies de batterie reprĂ©sente un compromis entre sĂ©curitĂ©, longĂ©vitĂ©, performances et prix. L’impact Ă©cologique est Ă  prendre en compte dans les choix des matĂ©riaux utilisĂ©s.

Vie de la batterie lithium

En fonction de sa chimie et la qualitĂ© de production, la durĂ©e de vie d’une batterie est estimĂ©e de 300 Ă  1500 cycles de charge / dĂ©charge. Elle va vous transporter longtemps, jusqu’Ă  15 000 km Ă  parcourir ❗️

Il est important de noter que la capacitĂ© et l’autonomie des batteries diminuent progressivement selon le nombre de cycles de charge.

Profondeur de décharge

🔌 Une batterie lithium pourrait ĂŞtre rechargĂ©e Ă  tout moment vu qu’elle n’a pas d’effet mĂ©moire, avec certaines prĂ©cautions que nous aborderons dans un prochain article.

Les batteries lithium préfèrent les décharges partielles, ce qui assurerait une vie plus longue à ces accumulateurs. Il faut plusieurs recharges partielles pour être comptabilisées comme un cycle de décharge/recharge complet. Procédez ponctuellement à une recharge complète, avec un équilibrage des cellules.

Pour prolonger la durĂ©e de vie des batteries et par sĂ©curitĂ©, il est prĂ©fĂ©rable que l’Ă©tat de charge (SoC) ne descende pas en dessous de 25%. C’est pourquoi, les constructeurs automobile peuvent limiter l’utilisation des cellules sur une plage de 25-85% de leur capacitĂ© rĂ©elle.

S’il semble intĂ©ressant de n’effectuer que des recharges partielles, l’utilisation que l’on souhaite faire de son engin Ă©lectrique ne s’y prĂŞte pas forcĂ©ment, notamment lorsque son autonomie diminue (froid…).

Vous pouvez donc recharger votre batterie à n’importe quel moment, sans vous soucier de la capacité restante.

❌ Et surtout, les batteries lithium n’ont pas besoin de dĂ©charges complètes pĂ©riodiques, et c’est une situation Ă  Ă©viter.

Nos recommandations

Faites-vous plaisir avec un engin fiable. En investissant dans un modèle de bonne qualitĂ©, vous allez pouvoir l’utiliser en sĂ©curitĂ© pendant plusieurs annĂ©es.

État de charge (SoC) de la batterie :

🟢 Entre 30 et 50% de charge, c’est parfait pour un stockage longue durĂ©e.

🔴 Ne stockez pas votre engin électrique complètement déchargé. Les batteries lithium se dégradent quand elles tombent en dessous de 2,9 V. Vérifiez périodiquement leur niveau de charge, et si besoin, rechargez-les partiellement.

đź”´ Ne stockez pas complètement chargĂ© ou avec le chargeur branchĂ© pendant des pĂ©riodes prolongĂ©es. Garder la batterie au maximum de sa tension peut diminuer sa durĂ©e de vie. En cas de sinistre, vous avez un maximum d’Ă©nergie, ce qui reprĂ©sente un maximum de risques.

đźź  Chargez avec une intensitĂ© compatible avec les caractĂ©ristiques des cellules. Certains chargeurs plus sophistiquĂ©s vous permettent de contrĂ´ler l’intensitĂ© de la charge. Prolongez la durĂ©e de vie de la batterie avec une charge lente.

Température :

đźź  Les composants Ă©lectroniques ont besoin d’ĂŞtre correctement refroidi. N’utilisez pas la batterie Ă  des tempĂ©ratures supĂ©rieures Ă  65 °C.

đźź  L’autonomie diminue fortement Ă  des tempĂ©ratures infĂ©rieures Ă  0 °C.

Dans tous les cas, suivez les instructions du fabricant et de prendre toutes les précautions nécessaires pour assurer une utilisation sûre de vos batteries lithium.

Écologie et recyclage

Si vous souhaitez en savoir plus sur cet aspect, nous avons rédigé cet article :

> Les EDPM sont-ils Ă©cologiques ?

Pour tout savoir sur les batteries lithium

Au cours de sa vie, une batterie subit des contraintes qui peuvent engendrer des défaillances techniques mineures ou majeures. Nous vous invitons à prolonger la lecture avec nos articles :

> Optimiser la consommation et aller plus loin

> Rouler par temps humide ? Attention aux conséquences…

> Risques d’incendie des batteries lithium et solutions

> Incendie Batterie Lithium – état des lieux (2022 – 2023) et perspectives d’évolution

Merci à Khepri Rider et Jean-Pierre Aubert du Groupe Facebook Zero pour les informations qui ont permis la rédaction de cet article.

Article MAJ le 27 mai 2023.

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François Deslandes

Architecte système d'information / Habite à Paris / La trot est mon moyen de locomotion principal / Président de l'ANUMME

7 rĂ©flexions sur “🔋 La batterie lithium de nos trottinettes Ă©lectriques

  • Ping : Comment bien choisir sa trottinette Ă©lectrique ? - ANUMME

  • 28/09/2022 Ă  0:02
    Permalien

    J’ai une batterie Li_on de 72v-40A de Dualtron
    Sur le chargeur d’origine , il est indiquĂ© 84v-1,4A mais lorsque sa lampe est devenue verte, la tension finale indiquĂ©e sur l’afficheur de la trottinette n’est que de 82,9v .. je ne sais pas la mesurer directement sur les bornes de la batterie

    Est-ce normal?

    RĂ©pondre
  • 28/09/2022 Ă  0:06
    Permalien

    Bonjour

    J’ai une trottinette Dualtron de 72v-40A
    Sur le chargeur est indiqué 84v-1,4A

    Lorsque la lampe du chargeur passe au vert,l’Ă©cran de contrĂ´le indique 82.9v
    je ne peux pas mesurer la tension directement sur les bornes batterie

    Est-ce normal?

    RĂ©pondre
  • 20/03/2023 Ă  14:55
    Permalien

    Bonjour Monsieur Damme , j ai une trottinette Augment ES210 54,6V je cherche le batterie de cette trottinette-la je veux l acheté ci vous vendez cette marques informé moi celle vous plaît .
    Merci beaucoup

    RĂ©pondre
    • 21/03/2023 Ă  8:59
      Permalien

      Bonjour,
      Nous ne vendons rien.
      Il faut contacter un vendeur de trottinette ou demander des conseils sur les réseaux sociaux.
      Bon courage

      RĂ©pondre
  • Ping : Optimiser la consommation et aller plus loin - ANUMME

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