Un projet à grande échelle analyse du club automobile allemand ADAC a fourni de nouvelles informations sur le vieillissement des batteries des véhicules hybrides rechargeables (PHEV), confirmant une tendance déjà observée dans des études internationales : les petites batteries, telles que celles des véhicules hybrides rechargeables, ont tendance à se dégrader plus rapidement que les grands packs utilisés dans les véhicules entièrement électriques (BEV).

L'étude de l'ADAC, menée en collaboration avec Aviloo, un partenaire spécialisé dans le diagnostic des batteries, a analysé les données de plus de 28 000 véhicules hybrides rechargeables de marques et de modèles différents. En moyenne, la dégradation de la batterie était modérée et se situait dans les limites attendues pour une durée de vie typique d'un véhicule.

L'utilisation et le modèle font la différence

En d'autres termes, le vieillissement de la batterie est comparable à la dégradation du véhicule, mais l'utilisation et le modèle font la différence. Les valeurs typiques de l'état de santé (SoH) étaient d'environ 92% après 50 000 kilomètres, 88% après 100 000 kilomètres et environ 80% après 200 000 kilomètres.

L'analyse a également révélé que les différences entre les modèles peuvent être importantes : Les véhicules Mercedes-Benz ont conservé des niveaux de SoH relativement stables, même au-delà de 200 000 kilomètres, tandis que certains modèles Mitsubishi ont connu des déclins plus précoces. Plus important encore, les données ont confirmé l'existence d'un lien étroit entre le comportement d'utilisation et le vieillissement de la batterie.

Les voitures qui roulent plus souvent en mode électrique se dégradent plus rapidement, tandis que celles qui dépendent davantage de leur moteur à combustion ont tendance à mieux préserver leurs batteries. La physique du fonctionnement des batteries explique facilement cette constatation.

Les piles plus petites s'épuisent plus souvent

Les VEHR sont équipés de batteries relativement petites, généralement de 8 à 20 kilowattheures, alors que les BEV sont équipés de batteries beaucoup plus grandes, allant de 50 à 100 kilowattheures ou plus. La différence de capacité signifie que la batterie d'un VEHR est soumise à des cycles beaucoup plus fréquents et plus profonds.

Un conducteur qui parcourt 40 ou 50 kilomètres par jour en mode électrique déchargera et rechargera presque entièrement le pack chaque jour. En revanche, un BEV qui parcourt la même distance quotidienne n'utilisera que 10 à 30 % de sa capacité avant d'être rechargé. Au cours de la durée de vie du véhicule, le VEHR subit donc beaucoup plus de cycles équivalents complets, et chaque kilowattheure de sa capacité est ‘plus sollicité’.’

Cette intensité de cyclage entraîne une usure chimique plus rapide des cellules de la batterie. Les batteries plus petites fonctionnent également à des taux C plus élevés - la quantité de courant consommée ou chargée par unité de capacité - ce qui augmente la production de chaleur et la résistance interne.

La chaleur et une densité de courant élevée sont deux accélérateurs connus de la dégradation du lithium-ion. En outre, les PHEV reposent souvent sur des systèmes de gestion thermique plus simples que les BEV, en particulier dans les premières générations, ce qui signifie qu'ils sont plus exposés au vieillissement lié à la température. Ensemble, ces facteurs créent un niveau de stress moyen plus élevé par cellule dans une batterie PHEV, ce qui entraîne une diminution plus rapide de la capacité au fil du temps.

Soutenu par la recherche internationale

Ces conclusions sont étayées par la recherche internationale. Le Centre commun de recherche (CCR) de la Commission européenne a indiqué que les batteries des VEHR ont tendance à perdre leur capacité utilisable plus rapidement que celles des BEV, principalement en raison de leur taille plus petite et de leur fréquence de cyclage plus élevée.

Une comparaison à long terme effectuée par le laboratoire national américain Idaho a révélé qu'une Toyota Prius hybride rechargeable atteignait son seuil de dégradation plus tôt qu'une Nissan Leaf, bien que cette dernière ait traité plus d'énergie totale.

Les études de laboratoire des principaux fabricants de cellules, tels que CATL et LG Energy Solution, confirment la même relation : la durée de vie diminue de manière exponentielle à mesure que la profondeur de décharge et le taux C augmentent, ces deux facteurs étant intrinsèquement plus élevés dans les petits packs.

Pour les opérateurs, les implications pratiques sont simples. Les batteries des VEHR restent fiables pendant leur durée de vie normale, mais leur état dépend davantage du comportement de l'utilisateur que les batteries des BEV.

Une charge fréquente à 100 %, un stationnement à un niveau de charge élevé ou l'exposition de la batterie à des températures élevées peuvent accélérer l'usure. À l'inverse, maintenir l'état de charge dans des limites modérées et éviter les cycles complets inutiles peut prolonger considérablement la durée de vie de la batterie. Du point de vue des coûts, les petites batteries des véhicules hybrides rechargeables sont moins chères à remplacer et la plupart d'entre elles continueront à fonctionner correctement pendant huit à dix ans d'utilisation quotidienne.

Conclusion : à quoi les acheteurs de véhicules d'occasion doivent-ils faire attention maintenant ? Sur la base des évaluations et de l'expérience de l'ADAC, les experts estiment que le SoH (santé cyclique en %) devrait être le suivant pour un PHEV d'occasion.

• à 50 000 km : au moins 92%

• à 100 000 km : au moins 88%

• à 150 000 km : au moins 84%

• à 200 000 km : au moins 80%

L'ADAC ajoute : “Si la valeur du contrôle de la batterie est nettement inférieure, cela peut indiquer que la batterie a vieilli trop rapidement ou que certaines cellules de la batterie s'affaiblissent. Un contrôle de la batterie pour déterminer la valeur SoH actuelle est un gage de transparence et de sécurité - et une recommandation pour les acheteurs potentiels qui ont envisagé d'acheter un véhicule hybride rechargeable d'occasion”.”

Réduire l'écart

Pour les constructeurs, le message est clair : les progrès en matière de chimie cellulaire, de refroidissement et de gestion logicielle de la charge sont essentiels pour réduire l'écart avec les VE. Pour les gestionnaires de flotte et les utilisateurs professionnels, une discipline de charge cohérente et un contrôle régulier de l'état des batteries contribueront à maximiser la durée de vie et la valeur résiduelle.

Du point de vue de l'ingénierie et de la gestion de flotte, les VE à autonomie étendue (EREV) représentent un compromis plus respectueux de la batterie entre les PHEV et les BEV. Leurs packs plus volumineux et leur fonctionnement contrôlé entraînent un vieillissement nettement plus lent, souvent comparable à celui des VE purs.

Alors que les PHEV souffrent de la taille réduite de leur batterie et des cycles profonds fréquents, les EREV atténuent ces problèmes en augmentant leur capacité, en réduisant les contraintes par cellule et en assurant une gestion active de la charge.

Elles constituent donc une solution techniquement robuste pour les opérateurs qui souhaitent une conduite à dominante électrique sans dépendre totalement de l'infrastructure de recharge publique - et, surtout, elles évitent la plupart des dégradations accélérées qui affectent les batteries hybrides rechargeables plus petites.

Plus de risques d'incendie en vieillissant ?

Si le risque d'incendie de la batterie d'un PHEV peut augmente modestement avec l'âge des emballages, elle reste statistiquement très faible et bien inférieure à celle des systèmes de carburant conventionnels lorsque les véhicules sont correctement entretenus.

La principale différence entre les PHEV et les BEV n'est pas la stabilité intrinsèque des cellules, mais l'environnement de fonctionnement complexe - proximité d'un moteur, vibrations et cycles plus fréquents.

Cependant, les VEHR héritent des mêmes risques d'explosion que les véhicules à combustion, car leurs systèmes à essence peuvent alimenter ou intensifier un incendie dès qu'il se déclare, que l'origine de l'incendie soit le moteur ou la batterie.

Un véhicule électrique à batterie ne peut pas ‘exploser’ comme un véhicule hybride rechargeable parce qu'il n'a pas de source de vapeur de carburant ni de liquide combustible à enflammer en volume. Même en cas de défaillance catastrophique, les batteries des VE s'éventent et brûlent plutôt qu'elles n'explosent.