Les batteries haute tension des véhicules électriques et hybrides doivent en être en mesure de résister à l’eau et de l’humidité. Contrairement aux équipements électroniques classiques, ces systèmes combinent une forte concentration énergétique avec des matières chimiques sensibles, amplifiant les risques liés à l’exposition hydrique. Cette problématique est d’autant plus critique que ces batteries sont souvent installées sous le plancher des véhicules, les exposant directement aux projections routières et aux inondations.
Ces deux aspects s’appliquent à tout type de batteries quelle que soient leur chimie (NMC, LFP, solide,…)
Parlons plus précisément des batteries haute-tension que l’on retrouve dans les véhicules électriques. Ces dernières présentent la difficulté supplémentaire d’être souvent dans des environnements humides. Elles sont aussi souvent placées sous le plancher du véhicule ce qui fait qu’elles se retrouvent par exemple complètement immergées en cas d’inondation.
Normes
Un cadre normatif strict encadre la protection des packs batteries : »
- Homologation véhicule : ECE R100
- Sécurité fonctionnelle : ISO 26262
- Transport et stockage : UN38.3
- Sécurité industrielle : IEC 62619
- Protection contre l’eau : ISO 20653, ISO 6469-3
Deux types d’exigences et de tests sont demandées :
- assurer que l’isolation électrique d’une batterie n’est pas réduite dans un environnement à forte hygrométrie
- assurer un niveau d’étanchéité suffisant au pack batterie
Ces normes ont évoluées dans le temps et les exigences se sont renforcées. En particulier l’évolution de la norme ISO 6469-3 a été mise à jour en 2021 :
- durcissement des tests en environnement humide
Passage d’un test à 8 h / 23°C / 90 % HR ->->-> 48h / 23°C / 93% HR / isolation > 100 Ω/V - clarification du niveau d’étanchéité demandé : IP67 ce qui correspond à une batterie pouvant être immergée pendant 30mn dans 1 mètre d’eau.
Avant cette date les essais demandés se rapprochaient plutôt d’un niveau d’étanchéité IP54 soit étanchéité aux projections d’eau.
Un travail sur ces normes est toujours en cours et devrait encore renforcer les protections. C’est en particulier l’étanchéité qui devra être renforcée pour répondre à la multiplication des cas d’inondation de véhicules électrifiés.
Difficultés techniques
La tenue à l’eau est à l’humidité implique l’utilisation de solutions techniques coûteuses. On estime que la mise en conformité d’un pack batterie à IP67 représente 15à 18% du prix total du pack batterie.
Sauf cas particulier, aucun équipement n’est parfaitement étanche à l’air et à l’eau par design. En effet un boîtier doit être à minima en mesure de « respirer » de façon à aligner la pression interne de l’air à la pression atmosphérique externe.
Dans le cas contraire les joints et liaisons mécaniques subissent des forces réduisant leur fonctionnement ou les détériorant petit à petit.
C’est pour cela qu’un pack batterie intègre des « soupapes » permettant d’assurer un passage de l’air entre l’intérieur et l’extérieur tout en assurant l’étanchéité aux liquides.
Le pack batterie est par ailleurs constitué d’éléments hétérogènes assemblés : coques et capot métallique ou aluminium, connecteurs plastiques, points d’ancrage métalliques, tubulure de refroidissement plastiques, etc …
Pour assurer l’étanchéité on utilise des joints ou des dépôts de matériaux d’étanchéité.
Enfin pour lutter contre d’éventuels infiltrations d’eau ou de condensation des systèmes d’absorption d’humidité ou d’évacuation sont mis en place.
L’ensemble de ces éléments assure à minima le niveau d’étanchéité et de tenue à l’humidité demandé à la date de production. Il ne permet pas forcément d’aller bien au delà de ces normes et d’assurer leur fonction dans des cas extrêmes. Par ailleurs comme le rapporte l’analyse américaine de la SAE en 2024 , ces éléments peuvent perdre une partie de leur performance dans le temps.
Un mauvais assemblage mécanique à la construction du pack peut également être préjudiciable, ce qui fait qu’aujourd’hui un test d’étanchéité par mise en pression est obligatoirement réalisé pour chaque pack batterie fabriqué.
Quels risques ?
En situation normale , les risques liés aux batteries dans des milieux humides est très faible. Certaines études récentes démontrent par ailleurs que les véhicules électriques se comportent mieux en zone inondé que les véhicules thermiques .
Il n’en demeure pas moins des situations où l’intégrité du pack batterie peut être remis en cause :
- un véhicule / une batterie ayant été immergé pendant plusieurs jours en particulier dans de l’eau de mer
- un véhicule / une batterie stockée en environnement humide et soumis à de fortes variations de température générant de la condensation
- une batterie physiquement dégradée ne présentant plus le niveau d’étanchéité suffisant
Malheureusement les risques liés à ce type de problèmes peuvent être insidieux car la dégradation dûe à ces conditions peuvent apparaître à retardement.
Les retours d’expérience montrent que 3-5% des batteries exposées à une immersion prolongée (>48h) présentent des défaillances différées, justifiant des protocoles de quarantaine de 72 heures minimum après exposition.