Batterie de véhicule électrique

Une batterie de véhicule électrique (EVB) ou une batterie de traction est une batterie utilisée pour alimenter la propulsion de véhicules électriques à batterie (BEV). Les batteries du véhicule sont généralement des batteries secondaires (rechargeables). Les batteries de traction sont utilisées dans les chariots élévateurs à fourche, les voiturettes de golf électriques, les autolaveuses, les motos électriques, les voitures électriques, les camions, les fourgonnettes et autres véhicules électriques.

Les batteries de véhicules électriques diffèrent des batteries de démarrage, d’éclairage et d’allumage (SLI) car elles sont conçues pour fournir de l’énergie sur de longues périodes. Les batteries à décharge profonde sont utilisées à la place des batteries SLI pour ces applications. Les batteries de traction doivent être conçues pour une capacité en ampères-heure élevée. Les batteries pour véhicules électriques se caractérisent par un rapport poids / puissance, une énergie spécifique et une densité énergétique relativement élevés. des batteries plus petites et plus légères réduisent le poids du véhicule et améliorent ses performances. Par rapport aux carburants liquides, la plupart des technologies de batterie actuelles consomment beaucoup moins d’énergie spécifique, ce qui a souvent une incidence sur la portée maximale électrique des véhicules. Cependant, les batteries métal-air ont une énergie spécifique élevée car la cathode est fournie par l’oxygène environnant dans l’air. Les batteries rechargeables utilisées dans les véhicules électriques comprennent le plomb-acide (“noyé”, cycle profond et VRLA), le NiCd, l’hydrure de nickel-métal, le polymère lithium-ion, le polymère li-ion et, plus rarement, le zinc-air et le métal fondu. piles au sel. La quantité d’électricité (c’est-à-dire la charge électrique) stockée dans les batteries est mesurée en ampères-heures ou en coulombs, l’énergie totale étant souvent mesurée en wattheures.

La batterie représente un coût substantiel de BEV, qui, contrairement aux voitures fonctionnant aux combustibles fossiles, se manifeste profondément comme un prix d’autonomie. À compter de 2018, les rares voitures électriques de plus de 500 km, telles que la Tesla Model S, sont résolument sur le segment du luxe. Depuis la fin des années 90, les technologies de la batterie ont évolué en fonction de la demande en produits électroniques portables, tels que les ordinateurs portables et les téléphones portables. Le marché BEV a tiré parti de ces avancées tant en termes de performance que de densité énergétique. Les batteries peuvent être déchargées et rechargées chaque jour. Fait peut-être le plus notable, le coût des batteries a chuté et celui des batteries de véhicules électriques a été réduit de plus de 35% de 2008 à 2014.

Le marché prévu pour les batteries de traction automobile dépassera les 37 milliards de dollars en 2020.

En termes de coûts d’exploitation, le prix de l’électricité pour faire fonctionner un véhicule électrique ne représente qu’une petite fraction du coût du carburant pour des moteurs à combustion interne équivalents, ce qui reflète une efficacité énergétique accrue. Le coût de remplacement des batteries domine les coûts d’exploitation.

Types de batterie

Plomb-acide
Les batteries plomb-acide inondées sont les batteries de traction les moins chères et les plus courantes sur le marché. Il existe deux principaux types de batteries au plomb: les batteries de démarrage de moteur d’automobile et les batteries à décharge profonde. Les alternateurs automobiles sont conçus pour fournir aux batteries de démarrage des taux de charge élevés pour les charges rapides, tandis que les batteries à cycle profond utilisées pour les véhicules électriques tels que les chariots élévateurs à fourche ou les voiturettes de golf, et comme batteries de maison auxiliaires dans les véhicules de loisirs, nécessitent une charge à plusieurs étapes différente. Aucune batterie plomb-acide ne devrait être déchargée en dessous de 50% de sa capacité, car cela raccourcit la durée de vie de la batterie. Les batteries inondées nécessitent une inspection du niveau d’électrolyte et le remplacement occasionnel de l’eau qui se dégage au cours du cycle de charge normal.

Traditionnellement, la plupart des véhicules électriques utilisaient des batteries au plomb en raison de leur technologie éprouvée, de leur haute disponibilité et de leur faible coût (exception: certains premiers véhicules électriques, tels que le Detroit Electric, utilisaient une batterie au nickel-fer.) un impact environnemental par leur construction, leur utilisation, leur élimination ou leur recyclage. À la hausse, le taux de recyclage de la batterie de véhicules dépasse 95% aux États-Unis. Les batteries au plomb à cycle profond coûtent cher et ont une durée de vie plus courte que le véhicule lui-même, nécessitant généralement un remplacement tous les 3 ans.

Les batteries plomb-acide utilisées dans les véhicules électriques finissent par représenter une part importante (25 à 50%) de la masse du véhicule final. Comme toutes les batteries, leur énergie spécifique est nettement inférieure à celle des carburants à base de pétrole – dans le cas présent, 30 à 40 Wh / kg. Même si la différence n’est pas aussi extrême qu’elle le semble au premier abord, en raison de la réduction de la chaîne cinématique d’un véhicule électrique, même la plus légère. meilleures batteries ont tendance à conduire à des masses plus élevées lorsqu’elles sont appliquées à des véhicules ayant une autonomie normale. L’efficacité (70 à 75%) et la capacité de stockage de la génération actuelle d’accumulateurs au plomb à cycle profond communs diminuent à mesure que les températures baissent, et le fait de détourner le courant pour faire fonctionner un serpentin de chauffage réduit l’efficacité et la portée jusqu’à 40%. Les progrès récents en matière d’efficacité, de capacité, de matériaux, de sécurité, de toxicité et de durabilité des batteries permettront probablement d’appliquer ces caractéristiques supérieures à des véhicules électriques de la taille d’une voiture.

Le chargement et le fonctionnement des batteries entraînent généralement l’émission d’hydrogène, d’oxygène et de soufre, qui sont naturels et normalement inoffensifs s’ils sont correctement ventilés. Les premiers propriétaires de Citicar ont découvert que, s’ils ne sont pas correctement ventilés, des odeurs de soufre désagréables s’infiltrent dans la cabine immédiatement après le chargement.

Les batteries plomb-acide ont alimenté les véhicules électriques du début des temps modernes, tels que les versions originales du EV1 et du RAV4 EV.

Nickel-hydrure métallique
Les batteries à hydrure métallique de nickel sont maintenant considérées comme une technologie relativement mature. Bien qu’ils soient moins efficaces (60 à 70%) pour charger et décharger que même au plomb-acide, ils ont une énergie spécifique de 30 à 80 Wh / kg, bien supérieure à celle du plomb. Lorsqu’elles sont utilisées correctement, les batteries au nickel-métal hydrure peuvent avoir une durée de vie exceptionnellement longue, comme le prouvent leur utilisation dans les voitures hybrides et les véhicules électriques NiMH RAV4 encore en service, qui fonctionnent toujours bien après 160 000 km (100 000 miles) et plus de dix ans de service. Les inconvénients sont l’efficacité médiocre, une autodécharge élevée, des cycles de charge très capricieux et des performances médiocres par temps froid.

GM Ovonic a produit la batterie NiMH utilisée dans l’EV-1 de deuxième génération et Cobasys a fabriqué une batterie presque identique (dix cellules NiMH 1,2 V 85 Ah en série, par opposition à onze cellules pour la batterie Ovonic). Cela a très bien fonctionné dans le EV-1. La charge des brevets a limité l’utilisation de ces batteries ces dernières années.

Zèbre
La pile à sodium ou “zébrée” utilise un chloroaluminate de sodium fondu (NaAlCl4) comme électrolyte. Cette chimie est aussi parfois appelée “sel chaud”. Technologie relativement mature, la batterie Zebra a une énergie spécifique de 120 Wh / kg et une résistance en série raisonnable. Étant donné que la batterie doit être chauffée pour être utilisée, le temps froid n’affecte pas fortement son fonctionnement, sauf en cas de coûts de chauffage en augmentation. Ils ont été utilisés dans plusieurs véhicules électriques. Les zèbres peuvent durer quelques milliers de cycles de charge et ne sont pas toxiques. L’inconvénient de la batterie Zebra est son faible rapport poids-puissance (<300 W / kg) et la nécessité de chauffer l’électrolyte à environ 270 ° C, ce qui gaspille de l’énergie et présente des difficultés pour la maintenance à long terme. stockage à terme de charge. Les batteries Zebra sont utilisées dans le véhicule utilitaire Modec depuis son entrée en production en 2006. Lithium-ion Les batteries lithium-ion (et polymères au lithium similaires), largement connues pour leur utilisation dans les ordinateurs portables et les appareils électroniques grand public, dominent le groupe de véhicules électriques le plus récent en développement. La chimie traditionnelle des ions lithium implique une cathode en oxyde de lithium et de cobalt et une anode en graphite. Cela donne des cellules avec une impressionnante énergie spécifique de plus de 200 Wh / kg et une bonne puissance spécifique, ainsi qu'une efficacité de charge / décharge de 80 à 90%. Les inconvénients des batteries lithium-ion traditionnelles comprennent des cycles de vie courts (des centaines à quelques milliers de cycles de charge) et une dégradation significative avec l’âge. La cathode est également un peu toxique. De plus, les batteries lithium-ion traditionnelles peuvent poser un risque de sécurité incendie si elles sont perforées ou chargées de manière inappropriée. Ces cellules d'ordinateurs portables n'acceptent pas ou ne fournissent pas de charge par temps froid, de sorte que des chauffages peuvent être nécessaires dans certains climats pour les réchauffer. La maturité de cette technologie est modérée. Tesla Roadster (2008) utilise des "lames" de cellules traditionnelles "lithium-ion" qui peuvent être remplacées individuellement si nécessaire. La plupart des autres véhicules électriques utilisent de nouvelles variantes de la chimie lithium-ion qui sacrifient une énergie et une puissance spécifiques pour offrir une résistance au feu, un environnement respectueux de l'environnement, des charges très rapides (de quelques minutes à peine) et une très longue durée de vie. Ces variantes (phosphates, titanates, spinelles, etc.) ont une durée de vie beaucoup plus longue, A123 s’attendant à ce que leurs batteries au lithium fer phosphate durent plus de 10 ans et plus de 7000 cycles de charge, et LG Chem à leur batterie au lithium -Les piles spinelles manganèse durent jusqu'à 40 ans. Beaucoup de travail est fait sur les batteries lithium-ion dans le laboratoire. L'oxyde de lithium et de vanadium a déjà fait son chemin dans le prototype Subaru G4e, doublant la densité énergétique. Les nanofils de silicium, les nanoparticules de silicium et les nanoparticules d'étain promettent plusieurs fois la densité d'énergie [clarification nécessaire] dans l'anode, tandis que les cathodes composites et à super-réseau promettent également des améliorations significatives de la densité. Détails Composants internes La conception des blocs de batterie pour véhicules électriques (VE) est complexe et varie considérablement selon les fabricants et les applications. Cependant, ils intègrent tous une combinaison de plusieurs systèmes de composants mécaniques et électriques simples qui remplissent les fonctions de base requises pour le pack. Les cellules de batterie réelles peuvent avoir des propriétés chimiques, des formes physiques et des tailles différentes, selon les préférences des différents fabricants d'emballages. La batterie incorporera toujours de nombreuses cellules discrètes connectées en série et en parallèle pour répondre aux exigences de tension et de courant totales de la batterie. Les batteries de tous les véhicules électriques à entraînement électrique peuvent contenir plusieurs centaines de cellules individuelles. Pour faciliter la fabrication et l'assemblage, la grande pile de cellules est généralement regroupée en piles plus petites appelées modules. Plusieurs de ces modules seront placés dans un seul pack. Dans chaque module, les cellules sont soudées ensemble pour compléter le chemin électrique du flux de courant. Les modules peuvent également intégrer des mécanismes de refroidissement, des moniteurs de température et d'autres dispositifs. Dans la plupart des cas, les modules permettent également de contrôler la tension produite par chaque cellule de la pile par le système de gestion de la batterie (BMS). La pile de piles a un fusible principal qui limite le courant du pack en cas de court-circuit. Une "prise de service" ou un "service de déconnexion" peuvent être retirés pour séparer la pile de piles en deux moitiés isolées électriquement. Lorsque la fiche de service est retirée, les terminaux principaux exposés de la batterie ne présentent aucun danger électrique potentiel élevé pour les techniciens de service. La batterie contient également des relais, ou contacteurs, qui contrôlent la distribution de l’alimentation électrique de la batterie aux bornes de sortie. Dans la plupart des cas, il y aura au moins deux relais principaux qui relient la pile de cellules de batterie aux principales bornes de sortie positives et négatives du pack, celles fournissant le courant fort au moteur de commande électrique. Certaines conceptions de packs incluront des chemins de courant alternatifs pour précharger le système de commande via une résistance de précharge ou pour alimenter un bus auxiliaire qui aura également ses propres relais de contrôle associés. Pour des raisons évidentes de sécurité, ces relais sont tous normalement ouverts. La batterie contient également une variété de capteurs de température, de tension et de courant. La collecte des données des capteurs du pack et l'activation des relais du pack sont effectuées par l'unité de surveillance de la batterie (BMU) ou le système de gestion de la batterie (BMS) du pack. Le BMS est également responsable des communications avec le monde extérieur au pack batterie. Charge Les batteries en BEV doivent être rechargées périodiquement. Les VEB se chargent généralement du réseau électrique (chez soi ou à l'aide d'un point de recharge pour rue ou magasin), lequel est à son tour généré à partir d'une variété de ressources nationales, telles que le charbon, l'hydroélectricité, le nucléaire et autres. Une alimentation domestique ou sur réseau, telle que des panneaux de cellules solaires photovoltaïques, la microhydro ou l'éolienne, peut également être utilisée et est encouragée en raison de préoccupations liées au réchauffement de la planète. Avec des alimentations appropriées, une bonne durée de vie de la batterie est généralement atteinte à des vitesses ne dépassant pas «0,5 ° C», environ deux à trois heures pour une charge complète, mais une charge plus rapide peut être effectuée. Le temps de charge est souvent limité par la capacité de la connexion au réseau. Un point de vente domestique normal fournit 1,5 kilowatts (aux États-Unis, au Canada, au Japon et dans d'autres pays avec une alimentation de 110 volts) et 3 kilowatts (dans des pays dotés d'une alimentation de 230 V). En 1995, certaines stations de chargement ont chargé les BEV en une heure. En novembre 1997, Ford a acheté un système de charge rapide fabriqué par AeroVironment, appelé "PosiCharge", destiné à tester ses flottes de véhicules électriques Ranger, lesquels chargeaient leurs batteries au plomb entre six et quinze minutes. En février 1998, General Motors a annoncé une version de son système «Magne Charge», capable de recharger des batteries NiMH en une dizaine de minutes environ, pour une autonomie de 60 à 100 miles. En 2005, les conceptions de batteries de périphériques portables de Toshiba étaient en mesure d’accepter une charge de 80% en 60 secondes à peine. La mise à l'échelle de cette caractéristique de puissance spécifique jusqu'au même pack EV de 7 kilowattheures nécessiterait un pic de 340 kilowatts d'énergie provenant d'une source quelconque pendant ces 60 secondes. Il n’est pas certain que de telles batteries fonctionneront directement dans les BEV car l’accumulation de chaleur peut les rendre dangereuses. Temps de recharge Les voitures électriques telles que Tesla Model S, Renault Zoe, BMW i3, etc. peuvent recharger leurs batteries aux bornes de recharge rapide en 30 minutes à 80%. Des chercheurs de Singapour ont mis au point en 2014 une batterie rechargeable au bout de 2 minutes à 70%. Les batteries reposent sur la technologie lithium-ion. Cependant, l'anode et le pôle négatif de la batterie ne sont plus en graphite, mais en gel de dioxyde de titane. Le gel accélère considérablement la réaction chimique, assurant ainsi une charge plus rapide. En particulier, ces batteries doivent être utilisées dans les voitures électriques. Déjà en 2012, des chercheurs de l'université Ludwig-Maximilian de Munich avaient découvert le principe de base. Des scientifiques de l'Université Stanford en Californie ont mis au point une batterie pouvant être chargée en une minute. L'anode est en aluminium et la cathode en graphite (voir Batterie en aluminium-ion). La voiture électrique Volar-e de la société Applus + IDIADA, basée sur le concept Rimac Concept One, contient des batteries lithium-phosphate de fer pouvant être rechargées en 15 minutes. Selon le fabricant BYD, la batterie au lithium-phosphate de fer de la voiture électrique e6 est chargée dans une station de charge rapide en 15 minutes à 80%, après 40 minutes à 100%. Connecteurs La puissance de charge peut être connectée à la voiture de deux manières. Le premier est une connexion électrique directe appelée couplage conducteur. Cela peut être aussi simple que de brancher le cordon d’alimentation sur une prise résistante aux intempéries grâce à des câbles spéciaux à haute capacité avec connecteurs pour protéger l’utilisateur des hautes tensions. Le connecteur moderne SAE 1772 (IEC 62196 Type 1) aux États-Unis est la norme moderne en matière de charge de véhicule enfichable. L'ACEA a choisi le VDE-AR-E 2623-2-2 (CEI 62196 Type 2) pour le déploiement en Europe, ce qui, sans verrouillage, signifie une suralimentation inutile pour le mécanisme de verrouillage. La seconde approche est connue sous le nom de charge inductive. Une «palette» spéciale est insérée dans une fente de la voiture. La palette est un enroulement d'un transformateur, tandis que l'autre est intégré à la voiture. Lorsque la palette est insérée, elle complète un circuit magnétique qui alimente la batterie. Dans un système de charge inductive, un enroulement est fixé au dessous de la voiture et l’autre reste au sol du garage. L’avantage de l’approche inductive est qu’il n’ya aucune possibilité d’électrocution car il n’ya pas de conducteurs nus, bien que des verrouillages, des connecteurs spéciaux et des détecteurs de défaut à la terre puissent rendre le couplage conducteur presque aussi sûr. La charge inductive peut également réduire le poids du véhicule en déplaçant davantage de composants de charge. Un défenseur des charges inductives de Toyota a affirmé en 1998 que les différences de coûts globaux étaient minimes, tandis qu'un défenseur des charges conductives de Ford a affirmé que la charge conductive était plus rentable. Points de recharge En France, Électricité de France (EDF) et Toyota installent des points de recharge pour les véhicules hybrides rechargeables sur les routes, les rues et les parkings. EDF s’associe également à Elektromotive, Ltd. pour installer 250 nouvelles bornes de recharge sur six mois à partir d’octobre 2007 à Londres et ailleurs au Royaume-Uni. Des points de recharge peuvent également être installés pour des utilisations spécifiques, comme dans les stations de taxis. Portée de voyage avant rechargement La portée d'un BEV dépend du nombre et du type de piles utilisées. Le poids et le type de véhicule, ainsi que le terrain, les conditions météorologiques et les performances du conducteur ont également un impact, tout comme sur le kilométrage des véhicules traditionnels. Les performances de conversion des véhicules électriques dépendent d'un certain nombre de facteurs, notamment la composition chimique de la batterie: Les batteries au plomb sont les plus disponibles et les moins chères. De telles conversions couvrent généralement une plage de 30 à 80 km. Les véhicules électriques de série équipés de batteries au plomb permettent jusqu’à 130 km par charge. Les batteries NiMH ont une énergie spécifique plus élevée que le plomb-acide; Les prototypes de véhicules électriques offrent une autonomie allant jusqu'à 200 km. Les nouveaux véhicules électriques équipés de batteries lithium-ion offrent une autonomie de 320 à 480 km (200 à 300 mi) par charge. Le lithium est également moins cher que le nickel. Les piles au nickel-zinc sont moins chères et plus légères que les piles au nickel-cadmium. Elles sont également moins chères (mais pas aussi légères) que les batteries au lithium-ion. Trouver un équilibre économique entre autonomie et performance, capacité de la batterie contre poids, et type de batterie par rapport au coût défie tous les fabricants de véhicules électriques. Avec un système à courant alternatif ou des systèmes avancés à courant continu, le freinage par récupération peut étendre la portée jusqu’à 50% dans des conditions de circulation extrêmes sans arrêt complet. Autrement, l'autonomie est étendue d'environ 10 à 15% en conduite urbaine et négligeable en conduite sur autoroute, en fonction du terrain. Les véhicules électriques (y compris les autobus et les camions) peuvent également utiliser des remorques de groupes électrogènes et des remorques poussantes afin d'élargir leur autonomie si nécessaire sans poids supplémentaire lors d'une utilisation normale à courte portée. Les remorques de base déchargées peuvent être remplacées par des remorques rechargées dans un point de routage. En cas de location, les frais de maintenance peuvent être reportés à l'agence. Ces VEB peuvent devenir des véhicules hybrides en fonction des types d’énergie et de groupe motopropulseur de la remorque et de la voiture. La Tesla Roadster (version 2008-2012) peut parcourir 245 km (394 km) par charge; La Tesla Model S avec batterie de 85 kWh a une autonomie de 510 km (320 miles). Tesla Model S est construit depuis 2012. Son prix de vente est d'environ 100 000 USD. La supercar Rimac Concept One avec batterie de 82 kWh a une autonomie de 500 km. La voiture est construite depuis 2013. La voiture électrique pure BYD e6 avec batterie de 60 kWh a une autonomie de 300 km. Le best-seller de l'année modèle 2016 de la Nissan Leaf avec une batterie de 30 kWh a une autonomie de 172 km. Bandes annonces La capacité de la batterie axillaire transportée dans les remorques peut augmenter l'autonomie globale du véhicule, mais augmente également la perte de puissance résultant de la traînée aérodynamique, augmente les effets de transfert de masse et réduit la capacité de traction. Effets thermiques La résistance interne de certaines batteries peut être augmentée de manière significative à basse température, ce qui peut entraîner une réduction notable de l'autonomie du véhicule et de la durée de vie de la batterie. Échange et retrait Une alternative à la recharge consiste à remplacer les batteries épuisées ou presque (ou les modules d'extension de batterie) par des batteries complètement chargées. Cela s'appelle l'échange de batterie et est effectué dans les stations d'échange. D'autre part, MIRA a annoncé un kit de conversion hybride rétrofit qui fournit des batteries amovibles qui se branchent dans une prise murale pour le chargement. De plus, XP Vehicles utilise une batterie remplaçable à chaud et rechargeable sans rallonge (bloc d'alimentation amovible pour recharger à la maison sans rallonge). Les caractéristiques des stations d'échange incluent: Le consommateur n'est plus préoccupé par le coût en capital de la batterie, le cycle de vie, la technologie, la maintenance ou la garantie; L'échange est beaucoup plus rapide que la charge: un équipement d'échange de batterie construit par la société Better Place a mis en place des échanges automatisés en moins de 60 secondes; Les stations d'échange améliorent la faisabilité du stockage d'énergie distribué via le réseau électrique; Les préoccupations concernant les stations d'échange incluent: Potentiel de fraude (la qualité de la batterie ne peut être mesurée que sur un cycle de décharge complet; la durée de vie d'une batterie ne peut être mesurée que sur des cycles de décharge répétés; les personnes échangées ne peuvent pas savoir si leur batterie est usée ou à efficacité réduite; la qualité de la batterie se dégrade lentement temps, les piles usées seront donc progressivement introduites dans le système) Manque de volonté des fabricants de normaliser les détails d'accès et de mise en œuvre de la batterie Les préoccupations de sécurité Re-remplir Les batteries de débit de zinc-brome peuvent être remplies à l'aide d'un liquide, au lieu d'être rechargées par des connecteurs, ce qui permet de gagner du temps. Location Trois entreprises travaillent sur des plans de location de batterie. Greenstop a terminé les essais de son réseau ENVI, qui permet aux consommateurs de surveiller et de recharger facilement les batteries des véhicules électriques. Think Car USA envisage de louer les batteries de sa voiture électrique City qui sera mise en vente l'année prochaine. Better Place crée un système permettant aux consommateurs de "s'abonner" à un service proposant des stations de recharge et un échange de batterie. Les services publics d’électricité envisagent de mettre en place des véhicules électriques (à bas prix) destinés aux utilisateurs et de tirer profit de la vente de l’énergie. V2G et après utilisation Le réseau intelligent permet aux BEV de fournir de l'énergie au réseau à tout moment, notamment: Pendant les périodes de pointe (lorsque le prix de vente de l’électricité peut être très élevé. Ces véhicules peuvent ensuite être rechargés à des tarifs plus avantageux en dehors des heures de pointe, tout en aidant à absorber la génération nocturne excessive. Dans ce cas, ils servent puissance tampon.) Pendant les pannes d'électricité, comme sauvegarde Pacific Gas and Electric Company (PG & E) a suggéré que les services publics pourraient acheter des batteries usagées à des fins de sauvegarde et de mise à niveau de la charge. Ils affirment que, même si ces batteries usagées ne sont peut-être plus utilisables dans les véhicules, leur capacité résiduelle a toujours une valeur significative. Durée de vie Les batteries individuelles sont généralement rangées dans de grands blocs de batteries de différents produits de tension et de capacité en ampères-heures afin de fournir la capacité énergétique requise. La durée de vie des batteries doit être prise en compte lors du calcul du coût de possession étendu, car toutes les batteries finissent par s'user et doivent être remplacées. La vitesse à laquelle ils expirent dépend d'un certain nombre de facteurs. La profondeur de décharge (DOD) est la proportion recommandée de la capacité totale de stockage d'énergie disponible pour laquelle la batterie atteindra ses cycles nominaux. Les batteries plomb-acide à cycle profond ne doivent généralement pas être déchargées à moins de 20% de leur capacité totale. Des formulations plus modernes peuvent survivre à des cycles plus profonds. Dans la réalité, certaines Toyota RAV4 EV, utilisant une batterie nickel-hydrure métallique, ont dépassé les 160 000 km (160 000 km) sans que leur autonomie quotidienne se dégrade. Citant l'évaluation finale de ce rapport: "L'essai sur cinq véhicules démontre la durabilité à long terme des batteries et des transmissions électriques au nickel-métal-hydrure. Seule une légère dégradation des performances a été observée à ce jour sur quatre véhicules sur cinq ... Les données des tests EVTC fournissent des preuves solides que L’expérience positive de la SCE montre qu’il est très probable qu’une batterie au nickel-hydrure métallique et une durée de vie de 240 000 km (240 000 km) soient compatibles avec les véhicules. ou dépasser les kilomètres de cycle de vie de véhicules comparables à moteur à combustion interne. "En juin 2003, les 320 véhicules électriques RAV4 de la flotte SCE étaient principalement utilisés par les lecteurs de compteurs, les responsables de services, les représentants sur le terrain, les planificateurs de services et les gestionnaires de courrier, ainsi que pour les patrouilles de sécurité et les covoiturages. Depuis cinq ans, la flotte de véhicules RAV4 EV avait enregistré plus de 6,9 ​​millions de miles, éliminant environ 830 tonnes de polluants atmosphériques et empêchant plus de 3 700 tonnes d'émissions de dioxyde de carbone au tuyau d'échappement. Compte tenu du bon fonctionnement de ses véhicules électriques à ce jour, SCE prévoit de continuer à les utiliser bien après qu'ils aient tous dépassé la barre des 100 000 miles. " Les batteries au lithium ionique sont périssables dans une certaine mesure; ils perdent une partie de leur capacité de stockage maximale chaque année, même s'ils ne sont pas utilisés. Les piles au nickel-métal-hydrure perdent beaucoup moins de capacité et coûtent moins cher en capacité de stockage, mais leur capacité totale est initialement inférieure pour le même poids. Baker Electric 1909 de Jay Leno (voir Baker Motor Vehicle) fonctionne toujours sur ses cellules Edison d'origine. Les coûts de remplacement de la batterie des BEV peuvent être partiellement ou totalement compensés par le manque d'entretien régulier, tel que le remplacement de l'huile et des filtres requis pour les modèles ICEV, et par la plus grande fiabilité des BEV en raison du nombre réduit de leurs pièces mobiles. Ils éliminent également de nombreuses autres pièces nécessitant normalement un entretien et une maintenance dans une voiture normale, telles que la boîte de vitesses, le système de refroidissement et le réglage du moteur. Et au moment où les batteries ont enfin besoin d'un remplacement définitif, elles peuvent être remplacées par des piles de dernière génération offrant de meilleures performances. Selon le fabricant, les batteries au lithium fer phosphate atteignent plus de 5000 cycles à une profondeur de décharge respective de 70% .BYD, le plus grand fabricant mondial de batteries au lithium fer phosphate, a développé une large gamme de cellules pour les applications à cycle profond grâce à une fabrication de précision . De telles batteries sont utilisées dans des systèmes de stockage fixes. Après 7500 cycles, avec une décharge de 85%, ils ont toujours une capacité de réserve d’au moins 80% à un taux de 1 C; qui correspond avec un cycle complet par jour à une durée de vie de min. 20,5 ans. La batterie lithium-phosphate de fer Sony Fortelion présente, après 10 000 cycles de fonctionnement à un niveau de décharge de 100%, une capacité résiduelle de 71%. Cet accumulateur est depuis 2009 sur le marché. Utilisé dans les batteries solaires Les batteries lithium-ion ont en partie une résistance de cycle très élevée de plus de 10 000 cycles de charge et de décharge et une longue durée de vie allant jusqu'à 20 ans. Plug-in America a parmi les conducteurs de la Tesla Roadster (2008), une enquête réalisée sur la durée de vie de la batterie installée. Il a été constaté qu’après 100 000 km = 160 000 km, la capacité restante de la batterie restait de 80 à 85%. C'était quelle que soit la zone climatique dans laquelle la voiture est déplacée. La Tesla Roadster a été construite et vendue entre 2008 et 2012. Pour sa batterie de 85 kWh, la Tesla Model S Tesla bénéficie d'une garantie de 8 ans avec une distance kilométrique illimitée. Varta Storage abandonne sa famille Engion [clarification nécessaire] famille et Engion home garantissent 14 000 cycles complets et une durée de vie de 10 ans. En décembre 2016, la Nissan Leaf était la voiture électrique la plus vendue dans le monde, avec plus de 250 000 unités vendues depuis sa création en 2010. Nissan a déclaré en 2015 que, jusqu'à cette date, seuls 0,01% des batteries devaient être remplacées. échecs ou problèmes et alors seulement à cause de dommages infligés de l'extérieur. Quelques véhicules ont déjà parcouru plus de 200 000 km; aucun d'entre eux n'a eu de problèmes avec la batterie. Recyclage À la fin de leur vie utile, les piles peuvent être recyclées. sécurité Les problèmes de sécurité des véhicules électriques à batterie sont en grande partie traités dans la norme internationale ISO 6469. Ce document est divisé en trois parties traitant de problèmes spécifiques: Stockage d'énergie électrique à bord, c.-à-d. La batterie Sécurité fonctionnelle et protection contre les défaillances Protection des personnes contre les risques électriques. Les pompiers et le personnel de secours reçoivent une formation spéciale pour faire face aux tensions plus élevées et aux produits chimiques rencontrés dans les accidents de véhicules électriques et hybrides. Alors que les accidents BEV peuvent présenter des problèmes inhabituels, tels que des incendies et des émanations résultant d'une décharge rapide de la batterie, de nombreux experts s'accordent à dire que les batteries BEV sont sûres dans les véhicules disponibles dans le commerce et dans les collisions par l'arrière, qu'elles sont plus sûres que les voitures à essence avec réservoirs arrière . Habituellement, les tests de performance de la batterie comprennent la détermination de: Etat de charge (SOC) Etat de santé (SOH) L'efficacité énergétique Les tests de performance simulent les cycles d’entraînement des groupes motopropulseurs des véhicules électriques à batterie (BEV), des véhicules électriques hybrides (HEV) et des véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV), conformément aux spécifications requises par les constructeurs automobiles (OEM). Pendant ces cycles de conduite, un refroidissement contrôlé de la batterie peut être effectué, en simulant les conditions thermiques de la voiture. De plus, les chambres climatiques garantissent des conditions environnementales constantes lors de la caractérisation et permettent de simuler toute la plage de température de l’automobile couvrant les conditions climatiques. Les brevets Les brevets peuvent être utilisés pour empêcher le développement ou le déploiement de cette technologie. Par exemple, les brevets relatifs à l'utilisation de piles à hydrure métallique de nickel dans les voitures étaient détenus par une filiale de Chevron Corporation, une société pétrolière, qui disposait d'un droit de véto sur toute vente ou licence de la technologie NiMH. Recherche, développement et innovation Les prestigieux prix R & D 100 du R & D Magazine - également appelés les "Oscars de l'invention" - pour 2008: Le Laboratoire national Argonne a reçu un prix pour sa batterie lithium-ion haute puissance EnerDel / Argonne pour véhicules électriques hybrides - un appareil extrêmement fiable et extrêmement sûr, plus léger, plus compact, plus puissant et plus durable que l'hydrure de nickel-métal Batteries (Ni-MH) que l'on trouve dans les véhicules électriques hybrides d'aujourd'hui. Lawrence Berkeley National Laboratory: Électrolyte polymère nanostructuré pour batteries au lithium rechargeables - électrolyte polymère permettant le développement de batteries au lithium métal rechargeables avec une énergie spécifique suffisamment élevée "pour permettre une technologie de transport reposant sur une batterie électrique". Futur Les véhicules à piles (comme la Nissan Leaf) devraient avoir un chiffre d’affaires annuel de 100 000 unités aux États-Unis et de 1,3 million dans le monde en 2020, soit 1,8% des 71 millions de véhicules vendus en 2020. 3,9 millions de plug-ins et Les hybrides seront vendus dans le monde entier, portant ainsi le marché total des véhicules électriques et hybrides à environ 7% de toutes les voitures vendues en 2020. Bolloré, un groupe français de pièces automobiles, a mis au point un concept-car, la "Bluecar", utilisant des batteries lithium-polymère-polymère développées par une filiale, Batscap. Il avait une autonomie de 250 km et une vitesse de pointe de 125 km / h.