Guide : Les batteries des trottinettes électriques
Ce guide s’adresse aux possesseurs de trottinettes électriques mais aussi aux curieux qui souhaitent en savoir d’avantage sur les différents types de batteries et comment aider à préserver leur durée de vie.
La batterie est la centrale électrique de votre trottinette électrique. Elle stocke toute l’énergie nécessaire à la propulsion, aux contrôleurs, aux lumières, etc.
Les batteries lithium-ion sont les plus utilisées dans l’industrie ces dernières années. Elles ont une grande densité d’énergie et une longue durée de vie. Les trottinettes dédiées aux enfants et les modèles les moins chers peuvent être équipés de batteries au plomb.
Un autre élément important de la batterie est le système de contrôle des batteries d’accumulateurs (Battery Management System ou BMS en anglais), qui est en quelque sorte le « cerveau » de la batterie et veille à ce qu’elle fonctionne correctement et soit bien protégée.
Plus la batterie est grande, plus les chiffres sont élevés et plus la capacité mesurée en watt heures est importante. Tout cela permet d’augmenter l’autonomie, la vitesse et la puissance globale de la trottinette. Mais cela signifie aussi un poids plus important.
Le pack de batteries est l’une des parties les plus coûteuses d’une trottinette électrique, si ce n’est la plus chère, et plus le pack est gros, plus il coûte cher.
Découvrons maintenant ce que vous devez savoir sur les batteries de trottinettes électriques.
Batterie au lithium-ion
Une batterie lithium-ion (Li-ion) c’est une technologie de batterie avancée qui utilise des ions de lithium comme composant clé de son électrochimie. Les batteries Li-ion peuvent utiliser plusieurs matériaux différents comme électrodes.
La combinaison la plus courante est celle que l’on trouve généralement dans les ordinateurs portables et les téléphones cellulaires. L’oxyde de cobalt et de lithium (cathode) et le graphite (anode).
D’autres versions sont :
– L’oxyde de manganèse de lithium, alias IMR, LMO, Li-manganèse.
– Le lithium manganèse nickel, aussi appelé IMR, NMC.
– Oxyde de lithium nickel cobalt aluminium, alias NCA, Li-aluminium.
– Oxyde de lithium nickel cobalt, alias NCO
– Oxyde de cobalt de lithium, alias ICR, LCO, Li-cobalt
– phosphate de fer au lithium, alias IFR, LFP, Li-phosphate.
Les batteries lithium-ion ont l’une des densités d’énergie les plus élevées de toutes les batteries existantes aujourd’hui. Elles peuvent également délivrer des quantités d’énergie trois fois plus élevées que les technologies à électrolyte liquide comme le Ni-Cd (Nickel-Cadmium) ou le NI-MH (Nickel-Métal hydride).
Elles nécessitent très peu d’entretien et n’ont pas besoin de cycles réguliers pour maintenir la durée de vie de la batterie. Les batteries lithium-ion n’ont pas non plus d’effet mémoire, un processus préjudiciable par lequel des cycles répétés de charge et de décharge partielles peuvent amener une batterie à « se souvenir » d’une capacité inférieure.
Elles peuvent être chargées de nombreuses fois sans perdre de leur puissance. Ce sont là quelques-uns des avantages qui ont fait des batteries Li-ion les leaders du marché des appareils électroniques portables.
Malgré leurs promesses, elles ne sont pas sans défaut. Les batteries lithium-ion ont tendance à surchauffer et peuvent être endommagées par des tensions élevées. Elles nécessitent des mécanismes de sécurité pour limiter la pression et la tension internes. Cela peut parfois augmenter le poids et limiter les performances. Elles sont également sujettes au vieillissement, elles perdront leur capacité et commenceront à tomber en panne après plusieurs années.
Batterie au lithium-manganèse, (INR, NMC)
La batterie Lithium Manganèse Nickel est une version sûre d’une batterie à haute capacité et à courant de sortie. De nombreuses trottinettes électriques sont équipées de ce type de batterie.
Les avantages des batteries NMC comprennent une densité énergétique élevée et un cycle de vie plus long pour un coût inférieur à celui des batteries à base de cobalt. Elles présentent également une stabilité thermique supérieure à celle des batteries LCO, ce qui les rend globalement plus sûres.
On les trouve généralement dans les outils électriques, les trottinettes électriques et les bicyclettes électriques.
L’inconvénient est que leur tension est légèrement inférieure à celle des batteries à base de cobalt.
Batterie plomb-acide
Pensez à une batterie de voiture. C’est la batterie plomb-acide typique. Elles ont l’avantage d’être moins coûteuses mais ne proposent qu’une faible densité énergétique et pèsent beaucoup par rapport à la quantité d’énergie qu’elles peuvent stocker. On les trouve dans des véhicules tels que les voiturettes de golf, les chariots élévateurs et les trottinettes électriques pour enfants. Les batteries Li-ion ont une densité énergétique environ dix fois supérieure à celle d’une version plomb-acide.
Mais elles sont fiables et l’une des formes les plus couramment utilisées pour de nombreuses applications de batteries rechargeables, par exemple pour le démarrage d’une voiture.
Packs de batteries
Si le moteur à combustion avec son système d’injection de carburant est le cœur et la source d’énergie d’une voiture, il en va de même pour le bloc-batterie et son système de gestion de la batterie BECB (Boitier État de Charge Batterie) pour la trottinette électrique.
Il s’agit d’un élément crucial du véhicule et le fait de les connaître peut aider à comprendre la technologie.
On l’appelle « pack » parce que de nombreuses cellules individuelles sont regroupées dans un modèle ou une structure semblable à une brique. Cela peut se faire en parallèle ou en série.
Le bloc de batteries est, quant à lui, surveillé et contrôlé par un circuit électronique appelé système de gestion de la batterie (BECB), qui contrôle une grande partie de ce qui se passe dans le bloc. Il s’agit en fait du « cerveau » de la batterie.
Le BECB est responsable de :
– surveiller la batterie
– Assurer la protection de la batterie
– d’estimer l’état de fonctionnement de la batterie
– Optimiser en permanence les performances de la batterie
– de communiquer l’état de fonctionnement à des dispositifs externes.
La connexion de cellules individuelles en série augmente la tension. C’est ainsi qu’il est possible d’avoir des trottinettes de 36, 48, 52, 60 volts et même plus.
Les séries de brins individuels sont ensuite connectées en parallèle pour augmenter encore la sortie. Les fabricants peuvent augmenter la tension de sortie ou le courant maximal de la batterie de la trottinette en ajustant le nombre de cellules en série ou en parallèle.
Diminution de la tension
Vous remarquerez à un moment donné ce que l’on appelle une chute de tension. Par exemple, lorsque vous démarrez votre trottinette électrique.
Lorsque vous activez votre batterie et qu’il y a une demande de puissance, la tension chute immédiatement. Vous pourriez penser que vous venez de perdre beaucoup de puissance si vous vérifiez la tension de votre batterie, mais une fois la charge supprimée, le niveau réel sera indiqué.
La raison de ce phénomène peut être due à différents facteurs. Le démarrage d’un moteur consomme plus d’énergie, une résistance électrique quelconque, des variations de température, et parfois un composant défectueux.
Le fait de vider complètement la batterie peut également provoquer ce phénomène. Il faut un certain temps pour que le lithium de la batterie rattrape le taux de décharge. C’est pourquoi la tension baisse plus rapidement lorsque vous roulez longtemps.
En laissant la batterie de la trottinette se reposer, elle retrouvera son véritable niveau de tension.
Capacité nominale
Les batteries de trottinettes électriques sont classées en unités de wattheures, ce qui exprime la quantité moyenne de courant qu’elles libèrent sur une période donnée dans des conditions normales d’utilisation. Cela signifie qu’une batterie d’une capacité de 200 Ah peut fournir 20 ampères de puissance à un taux constant pendant 10 heures.
Une plus grande capacité énergétique se traduit par un nombre plus élevé de wattheures de batterie, ce qui se traduit à son tour par une plus grande capacité d’autonomie pour un certain type de moteur.
Aujourd’hui, une trottinette électrique moyenne a généralement une capacité d’environ 250 Wh et une autonomie d’environ 16 km à une vitesse moyenne de 25 km/heure.
Les trottinettes électriques haut de gamme peuvent avoir des milliers de wattheures et une autonomie de plus de 80 km.
Marques de batteries
À l’heure où nous écrivons ces lignes, il n’y a qu’une poignée de sociétés connues qui fabriquent des cellules Li-ion pour les trottinettes électriques. Sans ordre particulier, les cellules de la plus haute qualité sont fabriquées par Samsung, Panasonic, Sony et LG.
C’est la raison pour laquelle vous trouverez probablement l’une d’entre elles sur les trottinettes électriques haut de gamme.
Plus bas dans la liste des trottinettes électriques bon marché, on trouve la plupart du temps des cellules génériques de qualité variable fabriquées en Chine.
Lors du choix d’une trottinette électrique, assurez-vous de vérifier le bloc-batterie et de savoir qui est le fabricant. Les marques connues ont un contrôle de qualité plus élevé et une garantie en place.
Taux C (taux de décharge)
En ce qui concerne la capacité de la batterie, le taux C nous indique la vitesse de charge et/ou de décharge d’une batterie. Si une batterie a un taux C de 1C, cela signifie que la batterie sera entièrement chargée en une heure. 2C signifie que cela prend 0,5 heure, O,5 C signifie que cela prend deux heures, et ainsi de suite.
Cela signifie également qu’une batterie entièrement chargée d’une capacité de 10Ah doit pouvoir fournir 10 ampères pendant une heure. La même batterie de 10Ah déchargée à une valeur C de 0,5C fournira 5 Ampères pendant deux heures. Et si elle est déchargée à un taux de 2C, elle fournira 20 ampères pendant 30 minutes.
Il est important de connaître l’indice C car, dans la plupart des batteries, l’énergie stockée disponible dépend de la vitesse des courants de charge et de décharge.
Durée de vie de la batterie
Une batterie lithium-ion typique aura environ 300 à 500 cycles de charge/décharge avant que vous ne ressentiez une diminution de sa capacité. Selon l’utilisation que vous faites de votre trottinette électrique, pour une version moyenne, la batterie peut parcourir environ 3 000 à 10 000 kilomètres.
Une fois que la capacité commence à diminuer, il n’est pas rare qu’elle perde 10 à 20 % de sa capacité et qu’elle continue à diminuer. Comme nous sommes habitués à le faire avec nos téléphones portables.
Les systèmes modernes de gestion de la batterie font ce qu’ils peuvent pour prolonger la durée de vie de la batterie, mais il y a encore des choses que vous pouvez faire pour aider.
– Ne stockez jamais votre trottinette pendant de longues périodes avec le chargeur branché ou avec la batterie complètement chargée.
– N’utilisez ou n’activez jamais la batterie en dessous de 0°C ou au-dessus de 45°C.
– Chargez votre trottinette à une vitesse inférieure. C’est-à-dire à un taux C plus faible. Charger la batterie à un taux inférieur à sa capacité maximale permet de prolonger la durée de vie de la batterie.
– Ne stockez jamais votre trottinette électrique complètement déchargée. Les batteries lithium-ion se dégradent lorsqu’elles descendent en dessous de 2,5V. Il est généralement recommandé de stocker la batterie à 50 % de sa capacité et de la recharger à 50 % si nécessaire. Ceci est particulièrement important pour le stockage à long terme. Donc, si vous vivez dans une région où il y a de la neige et de la pluie pendant la saison hivernale, assurez-vous de faire cela correctement.
Les batteries ne sont pas éternelles, mais en prendre soin permet de prolonger leur durée de vie. Le pire pour une batterie, ce sont les décharges et les recharges brutales, les charges trop courtes et les décharges excessives. Une conduite moins agressive entraîne des décharges plus douces. Vous videz la bouteille plus lentement et de manière plus contrôlée serait une analogie à laquelle nous pouvons tous nous identifier.
Un maintien de la charge de la batterie entre 10 et 90 %, avec une bonne gestion de la température, augmentera considérablement la capacité de la batterie.
Signes d’une batterie de trottinette électrique usée ou défaillante
La première chose que vous remarquerez sur une batterie usée est que l’autonomie diminue. Au fil du temps, avec une batterie vieillissante, les cellules deviennent moins efficaces pour maintenir la charge et la capacité nominale diminue.
La chute de tension de la batterie commence à apparaître. On constate une baisse temporaire des performances lorsqu’une charge est appliquée.
Lorsque la capacité de la batterie est de 30 % ou moins, vous pouvez constater des chutes rapides de tension. Des arrêts soudains à 20 %. C’est ici que l’affichage/indicateur de batterie peut vous troubler car il indique une tension correspondant à l’état de charge, alors que la capacité réelle de la batterie est épuisée en raison de l’usure des cellules.
La charge prend beaucoup de temps. Les chargeurs indiquent la charge complète trop tôt.
Le BECB (Boitier État de Charge Batterie) se désactive lorsque la trottinette est sous charge.
En bref
Prenez soin de votre batterie. Lisez le manuel d’instructions et ne vous attendez pas à ce qu’elle accepte tout ce que vous lui demanderez. Cela augmentera la durée de vie de la batterie.
Si vous avez d’autres interrogations à propos des trottinettes électriques regardez du côté de la Foire Aux Questions.