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 % !

Les solutions :

• Changer ses habitudes. Inutile et consommateur en effet, de garder un habitable à 21 ou 22 degrés l’hiver, d’autant qu’il est prouvé que cela créé de la fatigue au volant. Baisser d’un ou deux degrés peut aider à consommer beaucoup moins !
• Encore mieux pour consommer beaucoup moins d’énergie : la quasi-totalité des véhicules électriques est équipée de sièges et volant chauffant permettant de maintenir la sensation de chaud, tout en régulant la température de l’habitacle entre 17 et 18 degrés.
• Une pompe à chaleur, très souvent proposée en option, limite cette perte d'autonomie tout en offrant un bon confort thermique aux occupants de la voiture

En pratique – expérience vécue par tous les utilisateurs de véhicules électriques – la consommation est très importante les premières minutes de roulage après un stationnement à froid, le temps que les batteries et surtout l’habitacle se mettent en température puis, elle diminue progressivement. Lors de longs trajets par temps froid, l’impact est faible car la batterie et l’habitacle sont à température. Ce, à contrario de plusieurs petits trajets effectués dans une journée qui nécessitent de remettre en température habitacle et batterie à chaque fois. Ce que nous avons d’ailleurs bien constaté lors de notre road trip normand dans le froid avec 5 véhicules différents mi-janvier.

Un temps de recharge lui aussi dégradé

Non seulement la batterie est moins efficace, non seulement nous chauffons plus l’habitacle mais en plus la puissance de recharge est elle aussi impactée. Si la température optimale de fonctionnement n’est pas atteinte, alors l’accumulateur ne pourra pas encaisser une forte puissance de charge. Votre véhicule électrique pourra brider la puissance de recharge reçue pour des raisons de sécurité, provoquant un temps de recharge plus long. D’ailleurs, on vous recommande fortement d’éviter de recharger à forte puissance avec un véhicule froid (l’occasion se présente peu de toute façon). Puis, les bornes de recharge connaissent elles aussi en hiver, une diminution de la puissance délivrée car elles sont peu protégées du froid extérieur, ce qui est notable uniquement sur les bornes rapides. La différence est à peine perceptible sur les bornes faible puissance.
La solution : là encore, le préchauffage ! Indiquer la borne de recharge dans le GPS du véhicule lui permettra, s’il est équipé de cette solution, de mettre la batterie à température et donc de gagner en efficacité lors de la recharge.