Comprendre la durée de vie de la batterie EV

Jun 02, 2023

Notre dernier blog EV décompose les détails clés concernant la durée de vie de la batterie EV - ce que signifie "l'état de santé", les différences de durée de vie de la batterie entre les batteries pour les PHEV (véhicules électriques hybrides rechargeables) et les BEV (véhicules électriques à batterie), le lien entre l'autonomie et capacité et plus encore.

Les batteries sont le composant le plus cher et le composant le plus préoccupant pour les conducteurs qui envisagent de passer aux véhicules électriques à batterie (BEV) ou aux véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV). Quelle autonomie fournira une batterie ? Se dégradera-t-il et devra-t-il être remplacé ? Quel est l'impact potentiel sur le coût résiduel du véhicule ?

Statistiques moteur SIMI dites-nous que 46 BEV étaient immatriculés en Irlande en 2011, dont 45 étaient des Nissan Leaf ! En revanche, pour le premier semestre 2022, 8 444 BEV ont été immatriculés 54 modèles différents - de 26 constructeurs automobiles. 7 des dix modèles les plus vendus en 2022 n'étaient pas sur le marché en 2019.

La confiance dans la santé à long terme de la batterie était une préoccupation. L'état de santé (SoH) est le terme utilisé comme mesure en pourcentage de la capacité utile d'une batterie. Pouvons-nous prédire la santé à long terme de la batterie d'un véhicule électrique sans données réelles ? Pour comprendre la santé de la batterie EV, nous examinerons la technologie qui alimente la plupart des EV (les véhicules hybrides qui ne chargent pas la batterie à partir d'une source externe ne sont pas inclus).

Tous les BEV et PHEV ont deux types de batteries pour le stockage de l'énergie, une batterie accessoire de 12 V et une batterie de traction.

Un véhicule électrique ne démarrera pas sans une batterie 12 V chargée, quelle que soit la charge d'un bloc-batterie, car il démarre le système d'alimentation embarqué et alimente le bloc-batterie. La batterie 12 V d'un véhicule électrique est démarrée de la même manière que celle d'un véhicule ICE. Selon AA Rescue, il est plus courant que la batterie 12Valler à plat que de manquer de charge dans un EV.

Dans les batteries de véhicules électriques d'aujourd'hui, la technologie lithium-ion (Li-ion) est la plus couramment utilisée. Sony a lancé la première batterie Li-ion rechargeable commerciale en 1991, provoquant une révolution dans l'électronique mobile et depuis lors, a évolué rapidement de l'alimentation des ordinateurs portables à l'alimentation des voitures !

La technologie Li-ion présente un certain nombre de caractéristiques qui les rendent adaptées aux véhicules électriques tels que,

Une "batterie" Li-ion pour VE est composée d'un certain nombre de cellules de batterie pour former un "module". Un certain nombre de modules connectés en série et enfermés dans un boîtier de batterie est connu sous le nom de bloc de batterie. Une batterie se compose généralement de milliers de cellules, donc si une seule cellule tombe en panne, elle n'aura pas un grand impact sur le SoH, la batterie continuera à faire son travail, contrairement à un ICE où une seule panne arrête complètement le fonctionnement du moteur.

Le type de bloc-batterie dépend de la marque et du modèle du véhicule électrique et il est généralement situé le long du plancher du véhicule.

L'énergie totale ou la capacité d'une batterie de VE est mesurée en kWh (kilowattheures). L'autonomie du véhicule correspond à la distance qu'un véhicule peut parcourir avec une charge complète, généralement proportionnelle à la capacité de la batterie. Chaque modèle a une taille et une efficacité de batterie différentes, et donc une autonomie différente.

Comme c'est le cas pour les véhicules ICE, avec des réservoirs de carburant de différentes tailles et mpg, les véhicules électriques varient considérablement en fonction de la distance qu'ils peuvent parcourir avec une batterie complètement chargée. D'autres variables qui ont un impact sur l'autonomie électrique réelle d'un BEV ou d'un PHEV incluent le comportement du conducteur (en particulier la vitesse, comme avec les véhicules ICE, plus vous allez vite, moins l'autonomie est grande), les conditions de conduite, la topographie, le nombre de passagers, l'utilisation auxiliaire et le climat. Ce n'est pas différent des performances d'un véhicule ICE, mais c'est un tout autre blog !

Bien que le SoH des batteries des PHEV soit également impacté par les mêmes variables que les BEV, l'autonomie tout électrique des PHEV est plus complexe étant donné que les deux types de carburant sont souvent utilisés simultanément.

Le défi de l'industrie automobile est de disposer d'une batterie efficace et rentable pour répondre aux besoins des conducteurs de véhicules électriques qui souhaitent une autonomie plus longue et une charge plus rapide. Ainsi, alors que les électrochimistes travaillent à augmenter la capacité de la batterie, que savons-nous de la durée de vie prévue d'une batterie Li-ion ? Quelle est l'histoire de la dégradation de la batterie (déclin du SoH) et que peuvent faire les propriétaires de véhicules électriques pour la minimiser ?

Les batteries de voitures électriques sont construites pour avoir une longue durée de vie, la plupart des fabricants garantissant 8 ans ou 160 000 km (SoH des batteries > 70-80 %). Tesla Model S ou X offre une garantie de panne de batterie de 8 ans, ou jusqu'à 240 000 km, selon la première éventualité. Il y a des rapports en ligne de véhicules électriques dépassant la barre des 1 000 000 km avec la même batterie !

Certains rapports de consommation aux États-Unis estiment que la durée de vie moyenne de la batterie EV est d'environ 320 000 km, soit près de 19,5 ans d'utilisation si elle est conduite à la moyenne irlandaise par voiture de 16 400 km par an (CSO 2019), plus longue que la durée de vie prévue de la plupart des véhicules (soit 10-14 ans) ! Lisez la suite pour voir pourquoi les batteries EV irlandaises peuvent être encore meilleures en raison du climat irlandais !

Les batteries EV sont plus robustes que celles utilisées dans d'autres technologies mobiles et avec leurs systèmes de gestion de batterie, il est peu probable qu'elles tombent en panne de manière catastrophique. Il est inévitable que le SoH de toute batterie Li-ion diminue progressivement avec l'utilisation (cycles de charge/décharge) entraînant une capacité de charge réduite et donc une autonomie réduite. De nombreux concessionnaires ont une garantie de 8 ans ou 160 000 km sur leurs batteries, ce qui montre que le déclin de la batterie prendra des années à se produire.

La dégradation de la puissance ou la perte de performances dans la fourniture de puissance au groupe motopropulseur est rarement observable dans les véhicules électriques, mais les performances ou l'efficacité de recharge peuvent se dégrader.

Le coût des batteries a diminué de 88 % au cours des 10 dernières années selon Forbes. Cette baisse des prix devait se poursuivre en 2022, mais a été affectée par les conflits, l'inflation et les conditions du marché.

La dégradation à long terme de la batterie est influencée par de nombreuses variables telles que la température, les modes de charge et l'utilisation. Garder ces variables à l'esprit lors de la formation des habitudes d'utilisation peut prolonger la durée de vie de la batterie. Les recommandations du fabricant pour des véhicules spécifiques doivent être suivies afin d'optimiser la durée de vie de la batterie.

La sensibilité à la température est une faiblesse de la technologie Li-ion. Des températures élevées (semblables au désert) diminuent les performances des cellules Li-ion et produisent de la chaleur pendant le fonctionnement. La température peut affecter la dégradation de la batterie à long terme et également le temps de recharge rapide à court terme.

En général, les climats plus chauds affectent davantage la durée de vie d'une batterie de VE que les climats plus froids. Des températures élevées peuvent affecter négativement la durée de vie et l'autonomie de la batterie, mais n'affectent pas le temps de recharge, et les basses températures peuvent affecter négativement le temps et l'autonomie de recharge mais n'ont pas d'impact sur la durée de vie de la batterie.

Un système de gestion de la batterie surveille et maintient la température optimale du bloc-batterie par chauffage/refroidissement actif. Comme le corps humain fonctionne mieux à 37 degrés, la chimie d'une batterie EV fonctionne mieux dans une plage de température modérée. Des tests ont montré qu'à -6 °C, un véhicule électrique perd en moyenne 12 % de son autonomiepar rapport à 23 degrés C . Au jour le jour, la température a également un impact sur l'autonomie car la batterie fournit de l'énergie pour chauffer/refroidir à la fois l'habitacle (pour le confort du conducteur) et la batterie (pour des performances de fonctionnement optimales).

Les systèmes de refroidissement des véhicules électriques varient - si votre véhicule électrique a la fonctionnalité de préconditionner la température de la batterie pour des performances optimales, reportez-vous à votre manuel du propriétaire pour savoir comment utiliser au mieux cette fonctionnalité.

Une autre variable importante est les modèles de charge. L'épuisement constant à 0 % et la recharge à 100 % peuvent entraîner une dégradation de la batterie, mais l'expérience a montré que les propriétaires de véhicules électriques ne le font pas. Néanmoins, pour éviter une décharge complète ou une surcharge, les fabricants intègrent une certaine contingence dans les extrémités inférieure et supérieure de la capacité utilisable de la batterie qui n'est pas disponible.

Les cellules Li-ion des batteries de la plupart des voitures électriques modernes n'aiment pas être maintenues à un état de charge complet ou à un état de charge très bas pendant de longues périodes. Pour optimiser la durée de vie d'une batterie EV, le conseil standard est de maintenir un SoC entre 20% et 80% au jour le jour.

Bien que pratique, la charge rapide (charge CC) produit plus de chaleur que la charge CA et cette chaleur peut provoquer une détérioration de la batterie. Idéalement, la charge CA devrait fournir la majorité des besoins de charge, avec une utilisation minimale de la charge rapide pour prolonger la durée de vie de la batterie.

Démontrant l'impact du modèle de charge sur la durée de vie de la batterie, Hyundai a publié des chiffres sur son site Web montrant une énorme variabilité de la durée de vie de son Soul Booster EV (64 kWh, autonomie maximale de 386 km).

Si la batterie est épuisée et rechargée à 100 %, la batterie peut être utilisée pour 1 000 charges. Si elle est utilisée à 50% et rechargée, la batterie peut être utilisée pour 5 000 charges. S'il est utilisé à 20% et rechargé, il peut être utilisé pour 8 000 charges.

En résumé, Hyundai affirme que si son Soul Booster EV roule à 77 km/jour (équivalent à 20 % de la distance de conduite maximale) et se recharge chaque nuit,la batterie peut durer 8 000 jours (22 ans).

En 2020 GeoTab, fournisseur de solutions télématiques,données publiées sur les batteries du monde réelde 6 000 véhicules électriques (BEV et PHEV) sur des millions de jours pour produire 2 outils gratuits qui fournissent des informations inestimables sur l'impact de la température et du SoH des batteries de véhicules électriques à long terme.

Ces données réelles ont montré que la batterie EV moyenne perdait environ 2,3 % de capacité par an. En d'autres termes, un véhicule électrique d'une autonomie de 300 km aujourd'hui aura perdu 34 km en 5 ans. Les données ont également montré que la chaleur et la charge rapide (charge CC) sont responsables de plus de dégradation de la batterie que l'âge ou le kilométrage7, de sorte que les niveaux d'utilisation élevés, c'est-à-dire la conduite ou le kilométrage, ne semblent pas être un problème.

Les données du monde réel de GeoTab ainsi que d'autres rapports de véhicules électriques dépassant de loin leur garantie par des multiples de distance, les cas de haut niveau d'utilisation sont nombreux. Par exemple, une Renault Zoe 52kWh 2017, qui est utilisée comme taxi en Turquie (chaude) avec 345 000 km au compteur et un SoH presque parfait de 96% après avoir conduit plus loin quel'espérance de vie moyenne d'une voiture irlandaise.

Maintenant que nous avons expliqué la technologie de la batterie et comment elle se dégrade sur plus de 300 000 km, comment pensez-vous qu'elle se compare à un ICE ? Dans quel état serait un moteur diesel ou à essence après 300 000 km - l'achèteriez-vous avec la certitude d'une conduite sans entretien ?

Les véhicules électriques continuent de fonctionner, leur autonomie peut diminuer légèrement avec le temps, mais ils sont plus fiables que les ICE, où si un seul composant tombe en panne, le moteur et la voiture s'arrêtent complètement.

Un dernier point est qu'il est encore tôt pour les véhicules électriques et les batteries -, les centres de recyclage ne sont pilotés que maintenant car il y a si peu de batteries de véhicules électriques à recycler, la grande majorité (provenant de véhicules radiés) entrant dans une seconde vie en tant que sauvegarde au réseau électrique.

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