Véhicules électriques dans le froid

Avec l'arrivée de l'hiver, les propriétaires de voitures électriques s'inquiètent de l'impact du froid sur l'autonomie de leurs véhicules. Des fils de discussion avec des titres comme Avertissement de conduite hivernale et Une autre façon de rester au chaud lors de longs trajets sans faire chauffer de la chaleur apparaissent sur les forums clients en ligne gérés par Tesla Motors, qui vend bon nombre de ses voitures dans des endroits particulièrement froids comme la Norvège.

Le temps froid présente deux défis principaux pour les véhicules électriques : l'air froid limite les performances de la batterie et le fonctionnement du chauffage épuise la batterie. Alors que les températures descendent en dessous de zéro, certains conducteurs habitués à parcourir 250 miles avec une seule charge ont vu leur voiture baisse de gamme à 180 milles. Les conducteurs dans des climats extrêmes pourraient voir la portée diminuer encore plus. Cela pourrait obliger les conducteurs à choisir des voitures avec des batteries plus grosses que celles dont ils auraient besoin en été, ajoutant 10 000 $ ou plus au coût des voitures.

Il existe certaines mesures que les conducteurs peuvent prendre pour améliorer l'autonomie d'un véhicule électrique. Mais avec les batteries et les appareils de chauffage existants, une certaine perte d'autonomie est inévitable. Les chercheurs travaillent sur des solutions technologiques qui ne seront pas prêtes avant des années.

Les températures froides affectent principalement la rapidité avec laquelle l'énergie peut être retirée de la batterie ou réintroduite, c'est-à-dire la quantité d'énergie qu'elle peut fournir pour l'accélération et la rapidité avec laquelle elle peut être rechargée. Pour compenser cela, les constructeurs automobiles utilisent parfois un radiateur électrique pour réchauffer la batterie. Si ce radiateur est alimenté par la batterie elle-même, il utilise de l'énergie qui, autrement, servirait à propulser la voiture. La Leaf de Nissan est l'une de ces voitures.

Tesla adopte une approche différente. Une fois que vous commencez à conduire, la chaleur générée par le moteur est utilisée pour chauffer la batterie. Cette approche est plus efficace, car elle utilise la chaleur résiduelle plutôt que l'électricité. Mais il faut du temps pour travailler car le moteur ne produit pas beaucoup de chaleur. Par conséquent, plusieurs minutes peuvent s'écouler avant que la batterie ne soit suffisamment chaude pour fournir une accélération complète.

Une batterie froide limite également le freinage par récupération, qui utilise l'élan de la voiture pour recharger la batterie et aider à augmenter son autonomie. Le freinage par récupération pompe de grandes quantités d'énergie dans une batterie ; étant donné que cela peut endommager la batterie à basse température, la Model S n'utilise pas le freinage par récupération jusqu'à ce que la batterie se réchauffe. (Pour éviter ces limites de puissance et de freinage par récupération, le directeur technique de Tesla, JB Straubel, recommande de régler la minuterie sur le chargeur de batterie de la voiture afin qu'il finisse de se charger juste avant de commencer à conduire, car le fait de charger la batterie la réchauffe également. .)

Une façon dont les chercheurs pourraient éventuellement améliorer les performances par temps froid est d'augmenter la conductivité de l'électrolyte dans la batterie, dit Jeff Dahn , professeur de physique et de chimie à l'Université Dalhousie. Le défi est que les électrolytes hautement conducteurs disponibles actuellement peuvent ne pas durer toute la durée de vie d'une voiture. Diminuer la taille des particules qui composent les matériaux des électrodes peut également aider, en réduisant la distance que les ions doivent parcourir à travers le matériau solide. Mais les particules plus petites peuvent également être plus réactives chimiquement, les fabricants de batteries doivent donc prendre des mesures pour s'assurer que ces batteries sont sûres.

La plus grande réduction de l'autonomie par temps froid provient de l'utilisation du chauffage.

Les moteurs à essence sont inefficaces, ils produisent donc de grandes quantités de chaleur résiduelle qui sont utilisées pour chauffer la cabine des passagers. Mais les moteurs électriques ne produisent pas beaucoup de chaleur car ils sont très efficaces. C'est pourquoi les véhicules électriques utilisent généralement des radiateurs électriques pour garder les passagers au chaud.

Le préchauffage de la voiture lorsqu'elle est branchée (ce qui peut être fait via une application pour smartphone) peut réduire la consommation de la batterie. Mais ce n'est peut-être pas une option sur les trajets en voiture lorsque quelqu'un peut avoir besoin de se garer la nuit dans un hôtel. Les voitures comme la Leaf et la Model S sont équipées de sièges chauffants électriques, ce qui permet aux passagers de se sentir au chaud sans dépenser beaucoup d'énergie pour chauffer l'air dans l'habitacle. Nissan commence à proposer un appareil de chauffage qui utilise 20 % d'énergie en moins, améliorant ainsi l'autonomie par temps froid.

Pour des économies d'énergie plus importantes, le département américain de l'Énergie finance le développement de matériaux de stockage thermique qui peuvent être chauffés pendant que la voiture est branchée, puis fournir de la chaleur pendant la durée d'un trajet (voir Un nouveau système de chauffage pourrait améliorer l'autonomie de la voiture électrique ). Mais Straubel dit que ceux-ci ne sont pas près d'être prêts pour une utilisation commerciale. Une meilleure isolation et l'utilisation de revêtements sur les fenêtres qui aident à piéger la chaleur sont plus prometteurs à court terme. Il n'y a pas beaucoup d'espace à l'intérieur d'une voiture. En principe, cela ne devrait pas prendre trop d'énergie pour le chauffer, dit-il.

Pour l'instant, les conducteurs recherchent des moyens créatifs de faire face à moins de chaleur, en particulier sur les longs trajets. Sur le forum Tesla, un propriétaire de Model S recommande acheter des vestes et des gants chauffants conçus pour être portés sur les motos. Dahn dit que la solution, ce sont les combinaisons de motoneige.

À long terme, pour que les véhicules électriques se généralisent, la meilleure solution peut être d'augmenter le nombre d'endroits où ils peuvent être rapidement rechargés (voir Comment Tesla conduit l'innovation dans les voitures électriques et Oubliez l'échange de batterie : Tesla vise à charger en cinq minutes ). De cette façon, personne n'aurait à s'inquiéter d'être bloqué par une vague de froid.

cacher