Batteries pour scooters électriques
La batterie est le « réservoir de carburant » de votre trottinette électrique. Elle stocke l'énergie consommée par le moteur à courant continu, les phares, le contrôleur et les autres accessoires.

La plupart des trottinettes électriques sont équipées d'une batterie lithium-ion, appréciée pour son excellente densité énergétique et sa longue durée de vie. De nombreuses trottinettes électriques pour enfants et autres modèles économiques utilisent des batteries au plomb. Dans une trottinette, la batterie est composée de cellules individuelles et d'un système de gestion électronique qui assure son fonctionnement en toute sécurité.
Les batteries de plus grande capacité, exprimée en wattheures, permettent à une trottinette électrique de parcourir une plus grande distance. Cependant, elles augmentent également la taille et le poids de la trottinette, la rendant moins portable. De plus, les batteries représentent l'un des composants les plus coûteux de la trottinette, ce qui influe sur son prix global.

Types de batteries
Les batteries des trottinettes électriques sont composées de nombreuses cellules individuelles. Plus précisément, elles sont constituées de cellules 18650, un format de batterie lithium-ion (Li-Ion) de dimensions cylindriques de 18 mm x 65 mm.

Chaque cellule 18650 d'un pack de batteries est assez peu impressionnante — générant un potentiel électrique d'environ 3,6 volts (nominal) et ayant une capacité d'environ 2,6 ampères-heures (2,6 A·h) ou d'environ 9,4 watt-heures (9,4 Wh).

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

Lithium-ion
Les batteries lithium-ion possèdent une excellente densité énergétique, c'est-à-dire la quantité d'énergie stockée par unité de poids. Elles ont également une excellente durée de vie : elles peuvent être déchargées et rechargées de nombreuses fois tout en conservant leur capacité de stockage.

L'appellation « Li-ion » désigne en réalité plusieurs technologies de batteries utilisant l'ion lithium. En voici quelques exemples :

Oxyde de lithium-manganèse (LiMn2O4) ; également appelé : IMR, LMO, Li-manganèse
Lithium manganèse nickel (LiNiMnCoO2) ; également appelé INR, NMC
oxyde de lithium-nickel-cobalt-aluminium (LiNiCoAlO2) ; également appelé NCA, Li-aluminium
Oxyde de lithium-nickel-cobalt (LiCoO2) ; également appelé NCO
oxyde de lithium-cobalt (LiCoO2) ; également appelé ICR, LCO, Li-cobalt
Phosphate de fer lithié (LiFePO4); également connu sous le nom d'IFR, LFP, phosphate de lithium
Chacune de ces technologies de batterie représente un compromis entre sécurité, durée de vie, capacité et courant de sortie.

Lithium Manganèse (INR, NMC)
Heureusement, de nombreux scooters électriques de qualité utilisent la technologie de batterie INR, l'une des plus sûres. Cette batterie offre une capacité et un courant de sortie élevés. La présence de manganèse réduit sa résistance interne, permettant ainsi un courant de sortie élevé tout en maintenant une température basse. Par conséquent, les risques d'emballement thermique et d'incendie sont considérablement réduits.

Parmi les scooters électriques utilisant la technologie INR, on trouve notamment les modèles WePed GT 50e et Dualtron.

plomb-acide
Les batteries au plomb-acide sont une technologie très ancienne, couramment utilisée dans les voitures et certains véhicules électriques de grande taille, comme les voiturettes de golf. On les trouve également dans certaines trottinettes électriques, notamment les modèles bon marché pour enfants de marques comme Razor.

Les batteries au plomb ont l'avantage d'être peu coûteuses, mais souffrent d'une très faible densité énergétique, ce qui signifie qu'elles sont lourdes par rapport à la quantité d'énergie qu'elles stockent. En comparaison, les batteries lithium-ion ont une densité énergétique environ dix fois supérieure à celle des batteries au plomb.

Blocs-batteries
Pour constituer une batterie d'une capacité de plusieurs centaines ou milliers de wattheures, de nombreuses cellules lithium-ion 18650 sont assemblées en une structure compacte. Cette batterie est surveillée et régulée par un circuit électronique appelé système de gestion de batterie (BMS), qui contrôle les flux d'électricité entrant et sortant de la batterie.
Les cellules individuelles de la batterie sont connectées en série (bout à bout), ce qui additionne leurs tensions. C'est ainsi qu'il est possible d'avoir des scooters équipés de batteries de 36 V, 48 V, 52 V, 60 V, voire plus.

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 scooters électriques peuvent augmenter la tension de sortie ou le courant maximal et la capacité en ampères-heures.

Modifier la configuration de la batterie n'augmentera pas l'énergie totale stockée, mais permettra concrètement à une batterie d'offrir une plus grande autonomie et une tension plus basse, et vice versa.

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

Cela signifie qu'un pack de batteries 36 V (composé de 10 batteries en série) fonctionne de 30 V (0 % de charge) à 42 volts (100 % de charge). Notre tableau des tensions de batterie vous permet de visualiser la correspondance entre le pourcentage de charge restante et la tension de la batterie (certains scooters affichent directement cette information) pour chaque type de batterie.

Chute de tension
Chaque batterie est sujette à un phénomène appelé chute de tension.

La chute de tension est due à plusieurs facteurs, notamment la chimie des ions lithium, la température et la résistance électrique. Elle se traduit systématiquement par un comportement non linéaire de la tension de la batterie.

Dès qu'une charge est appliquée à la batterie, sa tension chute instantanément. Cet effet peut induire une estimation erronée de sa capacité. En mesurant directement la tension de la batterie, on pourrait croire avoir perdu instantanément 10 % de sa capacité, voire plus.

Une fois la charge retirée, la tension de la batterie retrouvera son niveau réel.

Une chute de tension se produit également lors d'une décharge prolongée de la batterie (par exemple, lors d'un long trajet). La chimie du lithium contenu dans la batterie met un certain temps à s'adapter au rythme de décharge. Cela peut entraîner une chute de tension encore plus rapide en fin de trajet.

Si on laisse la batterie se reposer, elle retrouvera son niveau de tension réel et précis.

Capacités nominales
La capacité des batteries des trottinettes électriques est exprimée en wattheures (Wh), une unité de mesure de l'énergie. Cette unité est facile à comprendre. Par exemple, une batterie d'une capacité de 1 Wh stocke suffisamment d'énergie pour fournir une puissance d'un watt pendant une heure.

Une plus grande capacité énergétique signifie une batterie de plus grande capacité (en wattheures), ce qui se traduit par une autonomie accrue pour une trottinette électrique, à puissance de moteur égale. Une trottinette standard possède une capacité d'environ 250 Wh et peut parcourir environ 16 kilomètres à une vitesse moyenne de 24 kilomètres par heure. Les trottinettes ultra-performantes peuvent atteindre une capacité de plusieurs milliers de wattheures et une autonomie allant jusqu'à 96 kilomètres.

Marques de batteries
Les cellules lithium-ion individuelles d'une batterie de trottinette électrique sont fabriquées par une poignée d'entreprises de renommée internationale. Les cellules de la plus haute qualité sont produites par LG, Samsung, Panasonic et Sanyo. On trouve généralement ce type de cellules uniquement dans les batteries des trottinettes haut de gamme.

La plupart des scooters électriques économiques et destinés aux trajets domicile-travail sont équipés de batteries composées de cellules génériques fabriquées en Chine, dont la qualité varie considérablement.

La différence entre les scooters équipés de batteries de marque et ceux de marques chinoises génériques réside dans le contrôle qualité plus rigoureux qu'offrent les marques établies. Si votre budget ne le permet pas, assurez-vous d'acheter un scooter auprès d'un fabricant réputé qui utilise des pièces de qualité et applique des procédures de contrôle qualité efficaces.

Xiaomi et Segway sont des exemples d'entreprises susceptibles d'avoir un bon contrôle qualité.

Système de gestion de la batterie
Bien que les cellules Li-ion 18650 présentent des avantages considérables, elles sont moins tolérantes que d'autres technologies de batteries et peuvent exploser en cas de mauvaise utilisation. C'est pourquoi elles sont presque toujours assemblées dans des packs de batteries dotés d'un système de gestion.

Le système de gestion de batterie (BMS) est un composant électronique qui surveille la batterie et contrôle sa charge et sa décharge. Les batteries lithium-ion sont conçues pour fonctionner entre 2,5 et 4,0 V environ. Une surcharge ou une décharge complète peut réduire leur durée de vie ou provoquer un emballement thermique dangereux. Le BMS est censé empêcher la surcharge. De nombreux BMS coupent également l'alimentation avant que la batterie ne soit complètement déchargée afin de prolonger sa durée de vie. Malgré cela, de nombreux motards continuent de préserver leurs batteries en évitant de les décharger complètement et en utilisant des chargeurs spécifiques pour contrôler précisément la vitesse et l'intensité de la charge.

Les systèmes de gestion de batterie plus sophistiqués surveilleront également la température de la batterie et déclencheront une coupure en cas de surchauffe.

Caisse
Si vous effectuez des recherches sur la charge des batteries, vous rencontrerez probablement la notion de taux C. Le taux C décrit la vitesse à laquelle la batterie se charge ou se décharge complètement. Par exemple, un taux C de 1C signifie que la batterie est chargée en une heure, 2C signifie qu'elle est chargée en 0,5 heure et 0,5C signifie qu'elle est chargée en deux heures. Si vous chargez complètement une batterie de 100 Ah avec un courant de 100 A, cela prendra une heure et le taux C sera de 1C.

Autonomie de la batterie
Une batterie lithium-ion classique peut supporter entre 300 et 500 cycles de charge/décharge avant que sa capacité ne diminue. Pour un scooter électrique standard, cela représente une autonomie de 5 000 à 16 000 kilomètres ! Attention, « diminution de capacité » ne signifie pas « perte totale de capacité », mais une baisse perceptible de 10 à 20 % qui s’accentuera avec le temps.

Les systèmes modernes de gestion de batterie contribuent à prolonger la durée de vie de la batterie et vous n'avez pas à vous soucier outre mesure de la ménager.

Toutefois, si vous souhaitez optimiser au maximum l'autonomie de votre batterie, voici quelques astuces pour dépasser les 500 cycles :

Ne rangez pas votre scooter complètement chargé ou avec le chargeur branché pendant des périodes prolongées.
Ne rangez pas votre trottinette électrique complètement déchargée. Les batteries lithium-ion se dégradent lorsqu'elles descendent en dessous de 2,5 V. La plupart des fabricants recommandent de les ranger avec une charge de 50 % et de les recharger périodiquement à ce niveau pour un stockage de très longue durée.
N’utilisez pas la batterie du scooter à des températures inférieures à 0 °C (32 °F) ou supérieures à 45 °C (113 °F).
Rechargez votre scooter à un taux de charge plus faible (C-rate), c'est-à-dire en chargeant la batterie à un rythme inférieur à sa capacité maximale afin de préserver, voire d'améliorer, sa durée de vie. Un taux de charge inférieur à 1 est optimal. Certains chargeurs plus sophistiqués ou à haute vitesse vous permettent de régler ce paramètre.
Apprenez-en davantage sur la façon de recharger une trottinette électrique.

Résumé

L'essentiel à retenir, c'est de ne pas maltraiter la batterie pour qu'elle dure aussi longtemps que votre trottinette. On reçoit régulièrement des appels de personnes dont la trottinette électrique est en panne, et c'est rarement un problème de batterie !