Voitures électriques et hiver : impacts du froid sur les batteries, quelles solutions ?

Après une longue période de douceur, l’hiver est arrivé tardivement ! Très sec, relativement froid et animé par de longues périodes de températures négatives en cette année 2023, chaque nouvel hiver est de plus en plus marqué par le dérèglement climatique. Un processus désormais inéluctable, suscitant des recherches de solutions de transition énergétique indispensables quant à son ralentissement voire son inversement.
Les températures proches ou en dessous de zéro affectent fortement le rendement des batteries d’une voiture électrique. Cela signifie que la différence entre la capacité stockée dans la batterie et la quantité d’énergie restituée aux roues sera plus importante. La perte d’autonomie est de l’ordre de 30 % lorsqu'il fait froid, un paramètre à ne pas négliger en période hivernale. Mais ce 30% est à prendre avec beaucoup de précautions car il dépend de beaucoup de critères.

Les batteries Lithium-ion, comment ça marche ?

Dans les cas de batteries Lithium-ion, qui équipent aujourd’hui la majorité des véhicules électriques, les électrons se déplacent de l’électrode négative (anode) vers l’électrode positive (cathode) à travers une solution appelée électrolyte liquide. Lorsque le mercure descend, ce liquide devient plus dense, ce qui ralentit le déplacement des électrons, qui ont alors besoin de plus d’énergie pour rejoindre le pôle opposé. Cette baisse de tension entraîne une baisse de la capacité de la batterie.

Pour schématiser, c’est comme si la capacité de la batterie se réduisait d’un tiers par temps froid. Dans les conditions extrêmes où la température passe la barre des -20°C, l’autonomie peut chuter de moitié ! Cependant, on peut estimer la baisse de capacité à environ 15% lorsque la batterie est froide. Au fur à mesure de l’utilisation, la batterie se réchauffe et cette perte diminue et devient ensuite inférieure à 5%. Ainsi les longs trajets ne seront pas trop pénalisés.

Les technologies évoluent constamment et rapidement

Fort heureusement, les progrès technologiques réalisés ces dernières années sur les batteries ont changé la donne. Pour fonctionner de manière optimale une batterie lithium-ion a besoin d’une température comprise entre 20°C et 25°C. C’est pour cette raison que certains véhicules électriques sont équipés d’un système de pré-conditionnement qui régule la température de la batterie via un liquide, en fonction des conditions climatiques. Ceux qui qui n’en sont pas dotés voient leurs performances encore plus dégradées. La solution est donc de démarrer le chauffage avant de partir, idéalement lorsque le véhicule est branché ou lorsque le niveau de charge est au-dessus de 45%, en programmant le pré-conditionnement via une application, la tablette tactile ou de manière automatique.
L’autre facteur qui affecte considérablement l’autonomie d’un véhicule électrique en hiver, c’est le système de chauffage/climatisation qui tire également son énergie de la batterie de traction. Une étude américaine menée par « Recurrent », le spécialiste de la surveillance et l’analyse des batteries estime que la climatisation peut amplifier la perte d'autonomie de 40 % !