La batterie haute tension

La BMW i3, que je ne vous présente plus, est équipée de série d’une batterie qui remplace le traditionnel réservoir à essence. Cet équipement est au centre de toutes les curiosités, et nécessite donc quelques petites explications. Nous allons aborder des points assez génériques, comme l’origine de cette batterie, et des points plus pointus, avec les caractéristiques techniques de celle-ci. Mais rassurez-vous, je vais débuter tout en douceur.

La batterie

La BMW i3 est équipée de batteries Samsung, plus précisément des Samsung SDI 94Ah (à gauche sur la photo ci-dessous).

Ces batteries Lithium-ion de dernière génération sont produites en Corée du Sud, sur le site d’Ulsan. À partir du deuxième trimestre 2018, la toute nouvelle usine construite en Hongrie devrait prendre le relais pour la production européenne.

À l’intérieur du châssis de l’i3, BMW a placé 8 modules contenant chacun 12 de ces batteries dans une structure en aluminium complètement étanche et climatisée. Ce qui nous fait un total de 96 cellules Samsung qui composent ainsi le pack de batterie de la BMW i3. Celui-ci est soigneusement installé sous les pieds des occupants de la voiture.

Les données techniques

Chacune de ces batteries Samsung 94 Ah fournit 3,7 Volts. En reprenant la formule électrique « Watt = Volt x Ampère », cela nous donne une capacité approximative de 347 Watts (Samsung annonce officiellement 350). Le pack de batteries de la BMW i3 a donc une capacité énergétique arrondie de 33 kWh (96 x 347 W).

Une batterie SDI pesant 2 kg, les 96 cellules du pack nous donne un poids total de 192 kg. En comptant le compartiment climatisé en aluminium et les autres accessoires, on obtient un poids total de 230 kg pour cet accumulateur haute tension.

Les batteries sont conçues pour fonctionner à des températures comprises entre -25 et +60 degrés Celsius. Pour la recharge par contre, la température doit être comprise entre 0 et 60 degrés. Sachant que le compartiment est climatisé (et chauffé), cela ne pose donc aucun problème d’utiliser l’i3 en été comme en hiver. Cependant, si vous laissez votre voiture dormir dehors en plein hiver canadien, il ne faudra pas s’étonner si celle-ci demande à réchauffer ses batteries avant de pouvoir commencer à les charger. De plus, sous un soleil désertique, il est possible que la voiture réduise la puissance du système haute tension pour lui permettre de refroidir. Dans le cas le plus extrême, c’est à dire si le système continue à chauffer malgré une puissance fournie réduite, la voiture peut s’immobiliser temporairement.

Lorsque le véhicule est stationné et n’utilise  pas ses batteries, celles-ci perdent quand même de leur capacité. Cette perte est estimée à 5% au bout de 30 jours par Samsung. On peut donc estimer que la voiture peut rester un an dans un garage et perdre moins de 80% de son énergie électrique. Voici cependant quelques recommandations pour le stockage à longue durée de sa BMW i3 :

• Ne pas la laisser branchée
• Ne pas la stocker avec une batterie chargée à 100%
• Ne pas la laisser descendre sous les 20% de charge

Les batteries Samsung sont faites pour supporter 3200 cycles de vie à 80% DoD. Mais qu’est-ce que cela signifie ?

La limite qui fait peur

On parle de 3200 cycles à 80% DoD (« Depth of Discharge » qui signifie en français « profondeur de déchargement ») lorsqu’une batterie supporte 3200 cycles de recharge tant qu’on garde celle-ci au-dessus de 20% d’énergie restante (100% – 80% DoD). Cela signifie donc que descendre sous les 20%  de batterie restante peut l’ « endommager ».

Mais alors je ne peux pas utiliser complètement la batterie ?En fait si, mais non. Comment ça je suis confus dans mes explications ? C’est pourtant clair … non ? Bon j’explique à nouveau, mais lisez bien car ça risque de devenir un peu plus tendu …

BMW a pensé à tout ! Les 33 kWh de la batterie ne sont pas exploitables à 100%, seul 27,2 le sont, afin d’éviter d’endommager la batterie. Ça nous donne plus ou moins 82% de la capacité exploitable

Mais si je la vide je tombe en dessous de 20% quand même !Effectivement, ça donne une réserve de 18% seulement. C’est pourquoi votre voiture vous préviendra que vous risquez d’endommager votre batterie une fois les 3% de batterie restante atteints. La voiture en profitera également pour fonctionner à puissance réduite (la joie !). C’est également le seuil à partir duquel les BMW i3 équipées du Rex, font tourner celui-ci à plein régime pour remonter à 6% d’autonomie électrique (seuil de déclenchement automatique du Rex). Si on retire ces 3% des 27,2 kWh, il ne reste que 26.38 kWh réellement exploitable, soit 79.95 % de la batterie (disons 80%).

Voici comment BMW vous permets d’avoir une batterie qui durera plus longtemps, en l’empêchant de sortir des bornes définies par Samsung. Tout cela en vous offrant une autonomie de 200 km.

La recharge

La batterie peut être rechargée quelle que soit son niveau de charge, et ce sans effet de mémoire.

Cependant, il est déconseillé de laisser une batterie chargée à 100% trop longtemps. Effectivement, une batterie qui reste chargée à 100% sans être utilisée aura tendance à s’abîmer et perdre de sa capacité.

C’est quand même fragile ces batteries !Effectivement, c’est quelque chose qui demande une attention particulière. C’est la raison pour laquelle BMW a mis en place des garde-fous qui nous empêchent de l’abîmer et garantissent ainsi une batterie qui durera dans le temps.

Les 3200 cycles de vie correspondent à plus de 8 ans d’utilisation d’une BMW i3 si vous rechargez celle-ci tous les jours.

La garantie

BMW garanti ses batteries 8 ans (comme par hasard), pour un kilométrage limité à 100.000 km. Cette garantie assure que votre batterie ne verra pas sa capacité initiale baisser à moins de 70%. Aux Etats-Unis par contre, ces mêmes batteries sont garanties 100.000 miles ! Et ça change tout. Ça donne une garantie de 160.934 km. Les veinards !

Qu’en déduire ? On pourrait se dire que soit les américains sont moins rudes avec leur batterie que les européens, soit que ceux-ci sont simplement plus chanceux avec la firme munichoise. Ce serait oublier que le marché américain est très important au niveau de l’électromobilité, surtout depuis l’affaire Volkswagen et ses moteurs diesel, et que 100 000 miles de garantie sur une batterie est le standard des autres constructeurs vendant sur le sol  américain (Nissan, Ford, …). BMW devait donc s’aligner avec la concurrence pour espérer vendre des voitures électriques.

Quoi qu’il en soit, ça laisse présager de bons vieux jours pour nos batteries européennes qui pourront certainement tenir plus longtemps que les 100.000 km annoncés, sans pour autant passer sous la barre tant redoutée des 70%.

D’après Tom Moloughney, propriétaire américain d’une BMW i3 60Ah équipée du Rex, la perte de capacité de sa voiture après 112.000 km est de 0.8 kWh (3.5%), soit seulement 6,43 km d’autonomie perdue. Pour plus de détails, je vous recommande de lire son super blog.

MAJ (07 janvier 2017) : un responsable du développement des batteries BMW a récemment annoncé que la durée de vie des batteries serait de 15 ans ou plus ! (Source)

Le recyclage

BMW travaillait déjà au recyclage de sa voiture dès la conception. Ils ont donc prévu une voiture avec un taux de recyclage proche des 95%. Mais qu’en est-il de la batterie ?

Les batteries Lithium-Ion peuvent être recyclées mais cela demande beaucoup d’énergie. La solution alternative choisie par BMW est donc de leur donner une seconde vie, permettant ainsi de diviser par 2 leur impact environnemental. S’ils avaient envisagés au départ une réutilisation de leur pack de batteries en module de stockage pour centrale photovoltaïque, ils ont finalement proposés une autre solution qui ne sera pas sans vous rappeler un autre constructeur. Dès lors qu’un pack de batterie ne sera plus suffisamment efficace pour alimenter une voiture, il sera adapté pour devenir un pack de batterie domestique, permettant ainsi une plus grande autonomie énergétique d’une maison, avec la possibilité d’utiliser l’électricité stockée dans celle-ci lors d’une panne de secteur.

Cette solution n’est pour l’instant qu’à l’étude car les BMW i3 n’ont que 4 ans d’existence et, comme expliqué plus haut, les batteries sont garanties 8 ans. Cependant BMW a déjà plusieurs partenaires avec qui ils travaillent pour apporter rapidement cette solution aux clients finaux.

Le mot de la fin

Quand on voit la complexité du système de batterie, on se doute que le travail derrière une telle voiture est conséquent. Surtout que la batterie n’est que le début de la chaîne motrice composant un véhicule électrique. Le plus impressionnant reste le faite qu’au volant de cette voiture toute cette complexité a été domptée, de façon à ce que le conducteur ne la ressente pas un seul instant.

Les explications que vous retrouvez ici, sont cependant inhérentes à la BMW i3, chaque constructeur ayant ses propres techniques. Cependant, la technologie Lithium-ion étant ce qu’elle est, ses limitations seront toujours les mêmes quel que soit le constructeur.

Voilà, j’espère avoir répondu à vos questions sur les batteries de la BMW i3, si cependant certaines devaient persister, n’hésitez pas à les poser dans les commentaires et je ferais de mon mieux pour y répondre.

Merci de m’avoir lu et bonne route à tous.