Avec une croissance annuelle de +21 % avec 330 000 ventes en 2018, le marché du vélo à assistance électrique est en pleine croissance en France, l’hexagone est le 3ème pays européen. La barre du million de vélos électriques pourrait être franchie en 2024-2025, selon les prévisions de l'Union Sport. En moyenne, une batterie dure environ 5 ans et elle dépasse difficilement les 10 ans. Le « reconditionnement batterie vélo électrique » apparaît être une bonne solution.
Prenez soin de votre batterie
Sommaire article :
2 - A quel moment faut-il songer à reconditionner sa batterie de vélo électrique.
3 - Le reconditionnement batterie vélo électrique.
4- Les 6 raisons pour procéder au reconditionnement batterie vélo électrique.
5 - Des efforts d’éco-conception à l’avenir
6 - La batterie et gestion de l'assistance.
7 - Les différents type de batterie évolution technique.
8 - Quelques liens pour en savoir plus.
1- Quelques règles fondamentales pour optimiser la durée de vie de la batterie
- Rechargez votre batterie au moins une fois par mois, même si vous ne roulez pas avec votre vélo électrique. Si vous laissez votre batterie plusieurs mois sans recharge, elle risque de « s’endormir » définitivement.
- Rechargez votre batterie à fond; on déconseille de débrancher une batterie avant que la charge soit complète.
- Stockez correctement votre batterie: elle doit être stockée avec un niveau de charge de 50%, avec une température entre 15 et 25° et dans un lieu sec.
2 - A quel moment faut-il songer à reconditionner sa batterie de vélo électrique ?
Cette question se pose lorsque votre batterie commence à ne plus tenir la charge. Elle perd petit à petit de la puissance et vous devez la recharger souvent. Cette perte d’autonomie commence à devenir critique lorsque votre batterie ne tient plus la distance pour assurer votre déplacement journalier. Dans ce cas, il faut commencer à chercher une entreprise pouvant procéder au reconditionnement de votre batterie.
Il faut compter en moyenne une semaine d’intervention. Nous vous conseillons de privilégier une période où vous pourrez vous passer de votre vélo électrique.
3 - Le reconditionnement batterie vélo électrique
Le principe est de remplacer les cellules usagées par des cellules neuves. Voici généralement les étapes nécessaires au reconditionnement de votre batterie :
- Tri des éléments de la batterie: les connecteurs et le câblage seront conservés et les autres composants électroniques seront recyclés.
- Test des cellules Li-ion: il y en a entre 20 et 70 par batterie selon son voltage et son ampérage. Chaque cellule est recalibrée individuellement sur des machines contrôlées par des ordinateurs. Cette opération prend un peu plus de 4h.
- Vous pouvez également demander à ce que toutes les cellules de votre batterie soit changées à neuf.
L’ensemble subira des tests pour vérifier les performances, la protection aux surcharges et aux décharges et son potentiel de cycles (nombre de charges et décharges).
4 - Les 6 raisons pour procéder au reconditionnement batterie vélo électrique
- Le reconditionnement permet de conserver plusieurs éléments et ainsi de moins gaspiller.
- C’est économique: vous n’avez pas à repayer les composants de votre batterie qui vont pouvoir être réutilisés comme la boite ou les connecteurs.
- Le coût et la réglementation du transport des batteries neuves sont contraignants. Cela vient d’autant plus augmenter le coût de l’achat d’une batterie neuve.
- Dans certain cas, le reconditionnement est la seule solution: si votre vélo n’existe plus ou si le fabricant n’a plus de batterie de rechange, vous ne pourrez pas retrouver la même batterie en neuve.
- Vous faites fonctionner des entreprises françaises: le reconditionnement des batteries est une technologie maîtrisée par de nombreuses entreprises françaises. Vous faites donc marcher l’économie locale.
- Enfin, c’est rapide: en général, il faut compter environ 5 jours pour un reconditionnement de batterie .
Le recyclage des éléments remplacés permet d’économiser des matières premières. Les batteries seront démontées pour récupérer les métaux qu’elles contiennent : acier/fer, nickel, cobalt et manganèse.
👉 Trouvez le revendeur le plus proche et déposez votre batterie usagée.
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5 - Des efforts d’éco-conception à l’avenir ?
Un point qu’il nous semble important d’évoquer est que la conception mécanique des batteries est encore trop hétérogène. En effet, celles-ci étant polluantes, il faut en conséquence prévoir un recyclage le plus efficace possible. Il nous semble donc particulièrement pertinent de développer des solutions modulaires pour pouvoir réutiliser les modules de batteries dans d’autres applications (domotique, etc).
Cette approche est encore aujourd’hui peu mise en avant. A noter que des solutions efficaces existent également pour recycler la matière avec la société Récupyl. Point positif, il existe déjà une cotisation obligatoire pour la vente de chaque batterie en France, afin de prévoir le coût de retraitement des déchets générés. Notre vision est que dans le futur, il serait avantageux de standardiser un format de batterie 200 Wh et d’embarquer 1, 2, ou plusieurs batteries en fonction du besoin de chacun.
L’adoption d’une conception mécanique adaptée comme le propose Tyva énergie permettrait de faciliter la seconde vie des batteries dans des applications moins exigeantes en densité énergétique ou de remplacer directement des cellules…
6 - Batterie et gestion de l'assistance
Lorsque un energypak n’a plus que 9% de batterie, le boitier électronique modifiera l’assistance pour économiser l’énergie.- S’il ne reste plus que 3% l’assistance s’arrêtera.
- Ne laisser pas systématiquement décharger la batterie complètement avant chaque recharge.
- Décharger complètement l’energypak en roulant après 15 recharges normales ou au moins tous les 3 mois.
- A charger au moins tous les mois pour ne pas que la batterie “s’endorme”.
7 - Les différents type de batterie, technique et évolution
- Les batteries au plomb ou plomb à électrolyte gélifiée (Pb) :
D'un coût faible, d'un bon rendement énergétique et sans “effet mémoire” elles sont de moins en moins utilisées. Elles présentent l'inconvénient d'un poids élevé (plus de 10 kg), d'une puissance maximale limitée (50 watt/h/kg environ) et d'une sensibilité aux températures négatives (- 25°C). Leur durée de vie est de l'ordre de 350 cycles de charges et décharges.
- Les batteries au nickel-métal hydride (Ni-Mh) :
Commercialisées dans les années 1990, elles remplacent les batteries au nickel cadmium (Ni-Cd). Nettement plus légères que les batteries au plomb, elles ont une puissance maximale plus importante (90 watt/h/kg environ). Si leur durée de vie est de l'ordre de 500 cycles de charges/décharges, leur taux d'auto-décharge est important. Non utilisées l'hiver, elles seront entièrement déchargées au printemps. Elles peuvent être sujettes à un “effet mémoire” qui limite alors leur capacité.
- Les batteries au lithium-ion (Li-ion) :
Elles ont une place prédominante sur le marché de l'électronique portable et équipent actuellement la plupart des VAE. Leur puissance maximale est de l'ordre de 120-150 Wh/kg et leur poids est limité. Elles ne souffrent pas de l'effet mémoire et supportent des charges supérieures à 800 cycles. Leur inconvénient reste le prix élevé et les risques d'explosion si l'électronique est mal conçu.
- Les batteries au lithium- polymère (Li-Po) :
Elles constituent un véritable saut technologique puisqu'elles sont encore plus puissantes que les précédentes (140 Wh/kg) aussi légères dans la mesure où leur électrolyse en gel ne nécessite pas de renforcement d'étanchéité due à une électrolyse liquide. En cas de surchauffe, elles n'explosent pas mais s'auto-consument. Leur inconvénient est un coût nettement plus élevé que le lithium-ion.
Moteur 36V / Batterie 8Ah : 288Wh
- Densité énergétique par type de batteries :
Le graphique ci-contre montre la densité énergétique en Wh / kg selon le type de batterie. Bien entendu, plus la densité est importante, plus la batterie est onéreuse.
- Calcul de la capacité énergétique d'une batterie :
Tension x Ampérage Exemple sur une batterie de 36 V - 10 Ah :36 x 10 = 360 Wh ou 0.36 kWh. Donc en se basant sur un coût du Kwh à 0.1350 €, l € soit 5 cts.
La capacité est e prix de la recharge s'élève à… 0.36 * 0.1350 = 0.05calculée en ampère-heure (Ah), allant de 8 à 14Ah pour la plupart des modèles. Plus l’ampérage est grand, plus la batterie a d’autonomie.Cependant, vous trouverez régulièrement des mesures en Watt-heure (Wh) – qui est le produit de la tension du moteur par l’ampérage de la batterie. Cette mesure apporte plus de précisions.
Exemple : L’autonomie devrait alors être nettement plus grande avec 288Wh. Mais cela est relativisé par le fait que le moteur 36V consomme plus d’énergie. L’autonomie avec 288Wh ne sera alors que légèrement plus élevée mais vous aurez une plus grande assistance – une meilleure moyenne – avec le moteur 36V.
Exemple : L’autonomie devrait alors être nettement plus grande avec 288Wh. Mais cela est relativisé par le fait que le moteur 36V consomme plus d’énergie. L’autonomie avec 288Wh ne sera alors que légèrement plus élevée mais vous aurez une plus grande assistance – une meilleure moyenne – avec le moteur 36V.
La qualité des batteries pour vélo électrique a connu une progression significative ces 10 dernières années. Ces belles améliorations reposent à la fois sur la progression des densités énergétiques des chimies utilisées mais aussi sur l’industrialisation de la filière et les progrès de l’électronique embarquée.
- L’évolution de la densité énergétique :
Les technologies des batteries lithium progressent avant tout en densité énergétique. Il y a 10 ans, les chimies proposées par les industriels avaient des densités énergétique de l’ordre de 100 Wh/kg. On trouve aujourd’hui de nombreuses cellules à plus de 200 Wh/kg ! Cela signifie qu’une batterie de 600 Wh qui correspond à une très forte capacité dans le domaine du vélo électrique peut peser de l’ordre de 3 kg. Plutôt qu’une surenchère, parfois marketing, au nombre de Wh dans les batteries, nous pensons que des batteries de 200 Wh de 1kg pourraient être extrêmement pratiques pour les personnes ne pouvant pas stocker en permanence leur batterie sur leur vélo et donc ayant besoin de la porter pour la garder avec eux. Dans cette gamme on trouvera par exemple la batterie bouteille 200 Wh pour VAE (1,3 kg et environ 0,5L) de chez Keyde ou encore le range extender de BMZ. La batterie Keyde conçu à l’image d’une gourde d’eau (200wh,1.3 kg) . Il faudra par contre avoir une chimie sélectionnée en fonction des courants de décharge prévus pour éviter une surchauffe des cellules et un vieillissement accéléré. Il existe en effet tout une gamme de chimies proposant des compromis entre densité de puissance et densité d’énergie. Il existe un compromis entre la densité énergétique (l’énergie que peut fournir une batterie durant un trajet) et la densité de puissance (la puissance que peut délivrer instantanément une batterie sans perdre significativement en rendement)
- Les progrès dans l’industrialisation :
On regrettera que si le gain en densité d’énergie a été significatif, celui en durée de vie et nombre de cycle a été peu marqué. Par contre des progrès fantastiques ont été réalisés dans la calibration de la qualité des cellules. Finie l’époque où chaque cellule avait des capacités variants de 10% dès la sortie d’usine et des vieillissements radicalement différents. Cela a eu un impact très positif sur la durée de vie des batteries. En effet, un pack batterie équipé d’un Battery Management System standard s’aligne toujours sur l’élément le plus faible. Cela signifie que si un élément est à 50% de sa capacité initiale, tout le pack est réduit à 50% de sa capacité initiale. La bonne homogénéité des cellules aujourd'hui permet de profiter de la capacité réelle de la somme de toutes les cellules plus longtemps.
Le format 18650 (un cylindre de 1,8 cm de diamètre sur 6,5 cm de hauteur) est un standard très répandu qui équipe les batteries d’ordinateurs portables, de voitures électriques, de vélos électriques… Cette standardisation permet la production en grand volume d’un type de cellule entraînant une baisse des prix graduelle et une homogénéité de la qualité .
- Les progrès de l’électronique :
Chaque batterie est équipée d’un organe électronique appelé Battery Management System (BMS) gérant d’une part la sécurité du pack (température, surcharge, décharge profonde…) mais également le rééquilibrage de l’état de charge entre les éléments en série.
Par le passé, nous avons expérimenté des BMS passifs avec une trop faible puissance de décharge. En effet, durant la charge d’un pack batterie, pour rééquilibrer l’état de charge entre les cellules en série, le BMS décharge les cellules les plus chargées par dissipation thermique. Si la puissance de décharge d’une cellule est trop faible, le rééquilibrage peut-être extrêmement lent. De ce point de vue, il ne faut pas hésiter à laisser sa batterie branchée 48h de temps en temps pour garantir un rééquilibrage complet de l’état de charge de toutes les cellules du pack.
De nouveaux BMS sont capables d’estimer l’état de charge de chaque cellule avant la pleine charge et ainsi effectuer un rééquilibrage passif dès le début de la recharge. D’autres BMS, dits à rééquilibrage actifs, permettent de transférer l’énergie d’une cellule à une autre à tout moment. Cela permet de profiter de la capacité totale des cellules de la batterie même en cas d’utilisation de cellules ayant subit des vieillissements hétérogènes. En fusionnant le BMS et le contrôleur de puissance, il est possible d’aller encore plus loin, mais les constructeurs gardent leurs secrets pour eux !
8 - Quelques liens sources pour en savoir plus
👉Autonomie: calculateur d’itinéraire dédié au vélo électrique
👉 Reconditionnement des batteries de vélos
👉 Reconditionnement des batteries de vélos