Les batteries sont l’un des composant essentiels des véhicules électriques. Leurs qualités leur permettant de fournir de manière fiable la quantité d’énergie nécessaire à la propulsion dépendent non seulement de leur chimie mais aussi de leur système de régulation de température. Actuellement, le développement progresse rapidement et, avec lui, la densité de puissance des accumulateurs augmente. Cela s’accompagne toutefois de nouveaux défis en matière de comportement thermique des accumulateurs. Si la température de fonctionnement est supérieure à 40°C, la durée de vie des cellules en pâtit et si elle est inférieure à -10°C, son rendement et sa puissance diminuent (mais elle ne s’abîme pas).
Refroidissement direct et indirect
Lorsque des courants importants circulent dans la batterie, comme lors des phases de «boost» et de recharge puissante par exemple, les cellules s’échauffent, de sorte que la température atteint rapidement une valeur critique, surtout lorsqu’il fait chaud dehors. Il est donc important de surveiller la chaleur et de la réguler. Il est également primordial que les différentes cellules s’échauffent de la même manière et dans le même intervalle de temps. Dans le cas du refroidissement direct de la batterie par un fluide frigorigène, le circuit est constitué d’un condenseur, d’un évaporateur, de plusieurs échangeurs thermiques ainsi que d’un chauffage électrique d’appoint. Ce circuit est alimenté par le réfrigérant de la climatisation et commandé par des capteurs de température et des vannes.
Plus une batterie est puissante, plus le système de refroidissement est important. Dès lors, il convient d’utiliser des circuits plus complexes et souvent indirect. Ce refroidissement indirect de la batterie se divise en deux circuits, chacun disposant de son propre radiateur, d’une pompe à liquide de refroidissement, d’un thermostat et d’une vanne d’arrêt. Le circuit de réfrigérant de la climatisation est également intégré via un échangeur de chaleur (appelé «chiller»). De son côté, le réchauffeur de réfrigérant haute tension assure la régulation de la température de la batterie lorsque les températures extérieures sont basses. Ce système est important si l’on souhaite profiter de performances de recharge élevées. Effectivement, la gestion thermique des batteries n’est pas seulement décisive pour l’autonomie des véhicules et la durée de vie des batteries, elle importe aussi pour leur aptitude à la recharge rapide.
Batterie en feu lors d’un essai chez Freudenberg. Les parois intermédiaires des cellules permettent d’arrêter la réaction. 
Inédit dispositif de refroidissement, le Flexcooler assemblé par Miba Battery s’adapte sans faille à la géométrie des cellules de la batterie à refroidir. Il peut se glisser dans de petits interstices. 
Un refroidisseur souple
Pour répondre à toutes ces exigences, il importe de réaliser une bonne liaison thermique entre les modules et les cellules de la batterie, ainsi qu’avec le radiateur. Grâce à la capacité d’adaptation de la surface du «Flexcooler», nouvellement développé par le fournisseur autrichien Miba, l’élément de refroidissement peut s’adapter presque sans faille aux multiples géométries des différents éléments à refroidir ainsi qu’à d’autres composants. Il crée donc une liaison par complémentarité de forme, mais séparable, sans destruction. En appliquant la pression de service nécessaire, le Flexcooler se dilate jusqu’à former une liaison étroite avec les cellules de la batterie. Le Flexcooler permet également de compenser les tolérances dues à la fabrication. Miba Battery Systems produit des batteries dans sa Voltfactory de Bad Leonfelden (A). C’est également là que sont fabriquées les batteries (munies du refroidissement Flexcooler) destinées aux véhicules de la nouvelle marque italienne Aehra.
Barrières coupe-feu
Les exigences de sécurité visant à éviter la propagation thermique, autrement dit la combustion des cellules de la batterie dans une réaction en chaîne, représentent un grand défi dans le développement des batteries. De nombreuses études font état de cellules capables d’augmenter l’autonomie ou de réduire les coûts grâce à de nouvelles chimies de cellules. Malheureusement, il n’est pas rare que cela s’accompagne d’un comportement plus «agressif» desdites cellules. En règle générale, les gaz et les particules émis par ces nouvelles cellules sont plus importants qu’avec les anciennes chimies de cellules, ce qui accroît le risque d’incendie. Tim Leichner, directeur du pré-développement des produits chez l’équipementier Freudenberg, a présenté au Symposium international sur les moteurs de Vienne un nouveau produit de son entreprise, qui permet de réduire les incendies de batterie et d’empêcher presque totalement la propagation du feu dans le soubassement de la voiture. L’élément intermédiaire de cellule développé par Freudenberg peut être assemblé individuellement selon un système modulaire en fonction des souhaits du constructeur et du type de batterie. L’entreprise propose ainsi des «intercalaires» de cellules.
De par leur propriété coupe-feu, ces cellules coupe-feu profitent également d’excellentes caractéristiques d’isolation thermique, lesquelles sont nécessaires pour les cellules NMC (nickel-manganèse-cobalt), qui dégagent beaucoup de chaleur en fonctionnant. Cette isolation thermique était jusqu’alors réalisée par des éléments intermédiaires de cellules nettement plus complexes.
Ces solutions techniques prouvent une fois de plus que l’électromobilité n’en est qu’à ses balbutiements; de nombreux efforts et améliorations sont encore réalisables.
Charge rapide à une puissance de 350 kW
La start-up italo-américaine Aehra aimerait lancer ses véhicules électriques sur le marché à l’horizon 2026. Le constructeur souhaiterait se lancer avec un SUV et une berline dans un premier temps. Un concept de SUV avait déjà été révélé fin 2022. Partageant sa plateforme avec ce dernier, la berline sera quant à elle présentée dans les semaines à venir. Le constructeur se définit lui-même comme une «marque de voitures électriques ultra-premium», mais rejette clairement toute prétention de super-sportive. Frank Cimatti, Chief Engineering Officer d’Aehra, voit peu d’utilité de vendre des véhicules capables d’accélérer comme une voiture de course. «Nous ne voulons pas construire des véhicules avec des chaînes cinématiques d’un ou deux mégawatts». Selon les déclarations du constructeur, l’efficacité et l’autonomie sont au premier plan. Pour la batterie de traction, les Italiens ont donc collaboré avec le groupe technologique Miba, dont la nouvelle division Battery Systems conçoit un pack d’accus sur mesure. Celui-ci est conçu pour une capacité de stockage de 120 kWh, ce qui devrait permettre de parcourir jusqu’à 800 km. Le système fonctionne avec une tension de pointe de 925 volts, des puissances de charge allant jusqu’à 350 kW – Reste à dénicher des bornes rechargeant à cette puissance. La gestion de la température est assurée par la technologie Flexcooler.
La voiture est dotée de la charge bidirectionnelle. Cela offre aux propriétaires d’installations photovoltaïques la possibilité de recharger leur véhicule avec de l’électricité solaire autoproduite et de réinjecter ce courant plus tard dans la maison. L’Aehra, qui mesure près de 5,10 mètres de long, a un empattement de trois mètres et devrait peser moins de deux tonnes. Ses machines électriques offriront une puissance combinée de près de 600 kW (815 ch). La vitesse maximale est quant à elle bridée à 265 km/h. L’habitacle est dominé par un écran qui s’étend sur toute la largeur du tableau de bord. Le prix annoncé est d’environ 180 000 dollars. KJU
