Tout savoir sur les batteries de trottinette électrique

A propos des batteries de trottinettes électriques

La batterie pour votre trottinette électrique est la pièce la plus importante de votre trottinette électrique. Et pour cause, c'est son réservoir de carburant! Elle stocke l'énergie consommée par le moteur à courant continu, et aussi accessoirement par les lumières, le contrôleur et d'autres accessoires.

La plupart des batteries de trottinettes électriques seront construites à partir d'ions lithium du fait de leur excellente densité d'énergie et de leur longévité. C'est la technologie la plus récente arrivée sur le marché, et elle convient parfaitement aux engins comme les trottinettes électriques. Mais c'est aussi la plus chère.

Par contre, de nombreux modèles bon marché et de nombreuses trottinettes électriques pour enfants sont équipées elles de batteries au plomb.

Dans une trottinette, la batterie est constituée de cellules individuelles, et d'éléments électroniques appelés système de gestion de la batterie qui la maintiennent en fonctionnement en toute sécurité.

Les batteries plus grandes ont plus de capacité, mesurée en wattheures, et permettront à une trottinette électrique de parcourir encore plus de distance. Cependant, la batterie est aussi le composant le plus cher dans une trottinette électrique et donc une batterie plus grande fera très rapidement grimper son prix d'achat. Par ailleurs, elles augmentent également la taille et le poids du véhicule, ce qui rend celui-ci moins portable.

Types de batteries

Les batteries de trottinettes électriques sont constituées de nombreuses cellules de batterie individuelles. Plus précisément, elles sont constituées de cellules 18650, une classification de taille pour les batteries lithium-ion (Li-Ion) avec des dimensions cylindriques de 18 mm x 65 mm.

Chaque cellule 18650 dans une batterie est vraiment petite - générant un potentiel électrique d'environ 3,6 volts (nominal) et ayant une capacité d'environ 2,6 ampères-heures (2,6 Ah) ou environ 9,4 wattheures (9,4 Wh). Mais c'est en les groupant ensemble que l'on obtient le potentiel de charge global de la batterie d'une trottinette électrique

Les cellules de batterie fonctionnent de 3,0 volts (0 % de charge) à 4,2 volts (100 % de charge).

Les batteries Lithium-ion

Les batteries Li-Ion ont une excellente densité d'énergie, la quantité d'énergie stockée en fonction de leur poids physique. Elles ont également une excellente longévité, ce qui signifie qu'elles peuvent être déchargées et rechargées ou "cyclées" plusieurs fois tout en conservant leur capacité de stockage.

Li-ion fait en fait référence à de nombreuses molécules/techniques chimiques utilisées pour la construction des batteries qui impliquent l'ion lithium. Voici une courte liste ci-dessous pour les plus courageux:

• Oxyde de lithium-cobalt (LiCoO2); alias ICR, LCO, Li-cobalt
• Oxyde de lithium nickel cobalt aluminium (LiNiCoAlO2); alias NCA, Li-aluminium
• Lithium manganèse nickel (LiNiMnCoO2); alias INR, NMC
• Phosphate de fer lithium (LiFePO4); alias IFR, LFP, Li-phosphate
• Oxyde de lithium manganèse (LiMn2O4); alias: IMR, LMO, Li-manganèse
• Oxyde de lithium-nickel-cobalt (LiCoO2); alias NCO

Chacun de ces composants chimiques des batteries représente un compromis entre la sécurité, la sortie de courant, la capacité, et la longévité.

Les batteries Li-ion de type Lithium-manganèse (INR, NMC):

De nombreuses trottinettes électriques de qualité utilisent la chimie de la batterie INR - l'une des chimies les plus sûres. Cette batterie offre une capacité et un courant de sortie élevés. La présence de manganèse diminue la résistance interne de la batterie, permettant une sortie de courant élevée tout en maintenant des températures basses. Par conséquent, cela réduit les risques d'emballement thermique et d'incendie.

Certaines trottinettes électriques avec chimie INR incluent les modèles WePed GT 50e et Dualtron.

Les batteries à plomb-acide

Le plomb-acide est une chimie de batterie très ancienne que l'on trouve couramment dans les voitures et certains véhicules électriques plus gros, comme les voiturettes de golf. On les retrouve également dans certaines trottinettes électriques ; plus particulièrement, des trottinettes pour enfants bon marché d'entreprises comme Razor.

Les batteries au plomb ont l'avantage d'être peu coûteuses, mais souffrent d'une densité énergétique très faible, ce qui signifie qu'elles pèsent beaucoup par rapport à la quantité d'énergie qu'elles stockent. En comparaison, les batteries Li-ion ont environ 10 fois la densité d'énergie par rapport aux batteries au plomb.

Comment les cellules sont assemblées ensemble pour former une batterie

Pour construire une batterie avec des centaines ou des milliers de wattheures de capacité, de nombreuses cellules Li-ion 18650 individuelles sont assemblées dans une structure semblable à une brique. La batterie en forme de brique est surveillée et régulée par un circuit électronique appelé système de gestion de batterie (SGB), qui contrôle le flux d'électricité entrant et sortant de la batterie.

Les cellules individuelles de la batterie sont connectées en série (bout à bout) qui additionne leur tension. C'est ainsi qu'il est possible d'avoir des trottinettes avec des batteries de 36 V, 48 V, 52 V, 60 V ou même plus grandes.

Ces brins individuels (plusieurs batteries en série) sont ensuite connectés en parallèle pour augmenter le courant de sortie.

En ajustant le nombre de cellules en série et en parallèle, les fabricants de trottinettes électriques peuvent augmenter la tension de sortie ou la capacité maximale de courant et d'ampères-heures.

Changer la configuration de la batterie n'augmentera pas l'énergie totale stockée, mais cela permet effectivement à une batterie d'offrir plus d'autonomie et une tension plus faible et vice versa.

Les informations importantes sur une batterie

Tension

La tension exprimée en volts. Elle mesure la puissance (ou la force) de la batterie, plus le voltage est important plus votre batterie peut délivrer d'énergie à un moment donné.

Chaque cellule d'une batterie fonctionne généralement de 3,0 volts (charge à 0 %) jusqu'à 4,2 volts (charge à 100 %).

Cela signifie qu'un bloc-batterie de 36 V (avec 10 cellules de batterie en série) fonctionne de 30 V (charge à 0 %) à 42 volts (charge à 100 %).

Intensité et intensité-heure

L'intensité-heure exprimée en Ah qui détermine la "quantité" de courant totale de votre batterie, c'est à dire ce qu'elle fournit au total en terme de courant.

Watts-heure ou mesure de capacité

La capacité de la batterie de la trottinette électrique est évaluée en unités de wattheures (en abrégé Wh), une mesure de l'énergie.

Une plus grande capacité énergétique signifie des wattheures de batterie plus élevés, ce qui se traduit par une autonomie plus longue de la trottinette électrique, pour une taille de moteur donnée. Une trottinette électrique dans la moyenne aura une capacité d'environ 250 Wh et pourra parcourir environ 15 km à une moyenne de 25 km/h par heure. Les véhicules aux performances extrêmes peuvent avoir une capacité atteignant des milliers de wattheures et des autonomies allant jusqu'à 100 km.

Phénomène de baisse de tension de la batterie

Toutes les batteries connaissent un phénomène appelé chute de tension. Ce qui fait que la tension de la batterie paraît avoir un comportement non linéaire. En fait dès qu'une résistance est appliquée à la batterie, donc dès que vous allez rouler, la tension va chuter instantanément. Si vous pouviez lire directement la tension de la batterie, vous verriez que la tension a perdu 15 à 20 % de son niveau ou voire plus. Cela sert à mieux apprécier le niveau de batterie réel de votre trottinette électrique. Car vous pouvez la voir au repos et penser qu'elle est chargée mais quand vous la mettez en marche, vous voyez que vous perdez directement une barre par exemple.

Cette chute de tension est causé par plusieurs effets, notamment la résistance électrique, les composants chimiques lithium-ion, ou encore la température.

Cet effet de baisse de la tension soudain se produit également lorsque la batterie se rapproche du déchargement total. Parce qu'en fait la batterie n'est pas linéaire, et la variation de la quantité de tension par rapport au pourcentage de déchargement de la batterie varie beaucoup aux pôles: quand la batterie est complètement ou quasiment complètement chargée, et quand la batterie est proche du déchargement. Entre les deux, on n'observe pas une énorme différence de voltage entre deux niveaux de chargement de la batterie, et c'est pour ça qu'il est plus difficile d'évaluer le niveau réel à ce moment là. L'effet que cela provoque est qu'il semble que l'on ait de la batterie pour un certain moment encore, et d'un coup on observe on observe une grosse perte du chargement de la batterie sur notre trottinette, et que l'on commence à s'inquiéter si on va pouvoir terminer le trajet.

Bien choisir sa batterie de trottinette électrique

Les cellules Li-ion individuelles d'une batterie de trottinette électrique sont fabriquées par une poignée d'entreprises au niveau international. Panasonic, LG, Samyo et Samsung notamment sont les plus gros constructeurs dans ce domaine là, fournissant des composants et des cellules de qualité. Les types de cellule que l'on ne retrouve en général que dans les batteries de trottinettes haut de gamme.

En revanche la plupart des trottinettes électriques de marque blanche, de trottinettes électriques économiques, ou que l'on peut retrouver sur les grandes plateformes e-commerce à très bas prix, sont construites avec des batteries assemblées à partir de cellules génériques provenant par exemple de Chine, et dont la qualité varie considérablement.

La différence essentielle entre les trottinettes chinoises génériques bon marché, et les trottinettes ayant des batteries de qualité, est la garantie d'avoir un contrôle sur la qualité de fabrication des pièces installées et de la batterie, vous évitant de mauvaises surprises - comme le fait que votre batterie perde la moitié de sa capacité au bout de 6 mois. Si vous en avez les moyens, nous vous conseillons toujours de payer un peu plus cher pour avoir du matériel de qualité. Pour cela, achetez une trottinette chez un constructeur ou une marque de qualité.

Les systèmes de gestion de batteries

Bien que les cellules Li-ion 18650 aient des avantages incroyables, elles sont moins indulgentes que les autres technologies de batterie en matière d'entretien. C'est pour cette raison qu'elles sont presque toujours regroupées en packs de batteries dotés d'un système de gestion de batterie.

Le système de gestion de la batterie (SGB) est un composant électronique qui surveille la batterie et contrôle la charge et la décharge. En ce sens il aide les batteries de trottinette électriques à tenir plus longtemps, à optimiser son fonctionnement et sa durée de vie, et à éviter les problèmes. Les batteries Li-ion sont conçues pour fonctionner entre environ 2,5 et 4,0 V. Une surcharge ou une décharge complète peut raccourcir la durée de vie de la batterie ou déclencher des conditions d'emballement thermique dangereuses. Le SGB doit empêcher la surcharge. De nombreux SGB coupent également l'alimentation avant que la batterie ne soit complètement déchargée afin de prolonger la durée de vie. Malgré qu'il existe tous ces systèmes intelligents, les utilisateurs en général ne sont pas au courant, et nombre d'entre eux essayent encore de préserver leurs batteries en ne les déchargeant jamais complètement et utilisent également des chargeurs spéciaux pour contrôler avec précision la vitesse et la quantité de charge. Cela ne peut pas faire de mal à votre batterie, mais n'est en général plus nécessaire.

Des systèmes de gestion de batterie plus sophistiqués surveilleront également la température du pack de cellules et déclencheront une coupure en cas de surchauffe.

Le c-rate

Si vous faites des recherches sur la charge de la batterie, vous êtes susceptible de rencontrer le C-rate. le C-rate décrit la vitesse à laquelle la batterie est complètement chargée ou déchargée. Par exemple, un C-rate de 1C signifie que la batterie est chargée en une heure, 2C signifierait une charge complète en 0,5 heure et 0,5C signifierait une charge complète en deux heures. Si vous chargez complètement une batterie de 100 Ah en utilisant un courant de 100 A, cela prendrait une heure et le C-rate serait de 1C. Cela peut vous aider à choisir votre batterie éventuellement bien qu'en général vous serez davantage intéressé par le temps de recharge exprimé en heures

Durée de vie de la batterie

Une batterie Li-ion typique pourra gérer 300 à 500 cycles de charge/décharge avant que sa capacité ne diminue. Pour une trottinette électrique moyenne, cela représente 5 000 à 16 000 km quand même! Gardez à l'esprit que quand nous disons que la capacité diminue, cela ne signifie pas «perdre toute sa capacité», mais signifie quand même une baisse notable de 10 à 20% qui continuera de s'aggraver avec le temps.

Les systèmes modernes de gestion de la batterie aident à prolonger la durée de vie de la batterie et vous ne devriez pas trop vous soucier de la durée de vie de votre batterie et d'optimiser à 100% son utilisation.

Cependant, si vous souhaitez prolonger au maximum la durée de vie de la batterie, vous pouvez faire certaines choses pour dépasser 500 cycles. Ceux-ci inclus:

• Ne stockez pas votre trottinette électrique complètement chargé ou avec le chargeur branché pendant des périodes prolongées.
• Ne rangez pas la trottinette électrique complètement déchargé. Les batteries Li-ion se dégradent lorsqu'elles descendent en dessous de 2,5 V. La plupart des fabricants recommandent de stocker les trottinettes avec une charge de 50 % et de les recharger périodiquement à ce niveau pour un stockage à très long terme.
• Ne faites pas fonctionner la batterie de la trottinette à des températures inférieures à 0° Celsius ou supérieures à 45°.
• Chargez votre trottinette électrique à un C-rate inférieur, ce qui signifie charger la batterie à un taux inférieur par rapport à sa capacité maximale pour préserver/améliorer la durée de vie de la batterie. La charge à un C-rate inférieur à 1 est optimale. Certains des chargeurs les plus sophistiqués ou à grande vitesse vous permettent de contrôler cela.

Batterie externe pour trottinette électrique

Pour les plus motivés et bricoleurs d'entre vous, il est possible de rajouter une batterie externe sur votre trottinette électrique pour rallonger son autonomie. Il faudra raccorder la batterie externe - fixée quelque part sur le guidon - à la batterie interne située dans le deck.

Pour cela il faudra ouvrir le deck et faire passer un câble permettant de raccorder les deux batteries. Le câble sera ensuite monté et fixé le long du guidon pour atteindre la batterie externe. C'est une opération technique, qui nécessite de faire attention à ne pas couper les câbles lors des manipulations et à leur bonne disposition lorsque l'on referme le deck. Il est bien de fixer également des gaines de protection au niveau des raccordements. Par ailleurs il faut souvent enlever le silicone qui recouvre les câbles (pour protéger de la pluie) afin de faire passer le nouveau câble, puis de recouvrir de silicone à nouveau en fin d'assemblage.

Il existe des étuis et poches pour mettre cette batterie additionnelle dedans, par exemple fixé sur le guidon ce qui paraîtra quasiment comme une poche de rangement. Par contre le poids de la nouvelle batterie augmentera le poids total de manière significative quand même.

Pour conclure

Le principal point à retenir ici est: n'abusez pas de la batterie et elle durera toute la durée de vie utile de votre trottinette. Il peut arriver que des utilisateurs évoquent un problème sur leur trottinette électrique ou un pièce qui a cassé, mais c'est rarement un problème de batterie !

Questions fréquemment posées

Combien de fois pouvez-vous recharger une batterie de trottinette électrique ?

Les trottinettes électriques peuvent effectuer entre 300 et 500 cycles de charge avant que la batterie commence à perdre sa capacité. Si elles sont vraiment bichonées, les cellules de batterie de la meilleure qualité peuvent durer jusqu'à 1000 cycles de charge.

Combien de temps durent les batteries de trottinettes électriques ?

Elles dureront entre 2 et 4 ans et entre 4 800 et 8000 km selon le stockage, les conditions d'utilisation et la capacité de la batterie. Si vous utilisez davantage votre trottinette ou si vous la stockez de manière inappropriée, la durée de vie de la batterie sera plus courte.

Pouvez-vous remplacer les batteries de trottinettes électriques? Est-ce que ça vaut le coût?

Oui! vous pouvez remplacer la batterie de votre trottinette électrique, même si cela peut ne pas être rentable. Les batteries sont l'un des composants les plus coûteux du véhicule. Même une petite batterie de 250 wattheures, comme celle d'un M365, coûte environ 150€, soit environ ⅓ du coût de l'ensemble de la trottinette !

Pour les trottinettes très vendues comme le M365, il existe de nombreux didacticiels vidéo en ligne sur la procédure de remplacement. Ce n'est pas si difficile si vous vous y connaissez en mécanique, mais le novice peut trouver cela difficile.

Comment maximiser la durée de vie de la batterie d'une trottinette électrique ?

Vous pouvez prolonger la durée de vie de la batterie en stockant la trottinette chargé à 50 %, en le chargeant avec un C-rate inférieur à 1 et en ne faisant pas fonctionner la trottinette lorsqu'il fait trop froid (en dessous de 0° C) ou trop chaud (au-dessus de 45° Celsius).

Il est tout de même important si vous laissez votre trottinette sans utilisation pendant de très longues périodes, de recharger périodiquement la batterie afin que celle-ci ne soit pas laissée complètement déchargée.