Comment la température affecte-t-elle la physique et l'autonomie des batteries de VE ?

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J'aimerais en savoir plus sur la physique de la capacité des batteries des véhicules électriques, en particulier la relation entre la température et l'autonomie. Je sais qu'à des températures froides, la portée diminue, ma compréhension est que cela concerne l'efficacité de la décharge, pas la capacité de stockage.

Est-ce correct, et s'ensuit-il que si, par exemple, une batterie est complètement chargée à 25 degrés, puis refroidit pendant la nuit pour dire zéro degré (courant dans l'Alice ou le Canberra) que la perte d'autonomie n'est pas permanente - l'autonomie serait augmenter à mesure que la température remonte à 25 degrés ?

Bravo

Mike

Salut Mike - vous posez une question plutôt curieuse - à savoir, quelle est la relation entre la température ambiante et la plage EV ?

À un certain niveau, la réponse est simple :le nouveau cycle de test WLTP est exécuté à 23 degrés Celsius (23 ⁰ C) précisément - les plages données par les fabricants sont donc basées sur cette température. Refroidir la voiture après la charge mais ne pas l'utiliser, puis revenir à 23 ⁰ C rendra toute la gamme.

Maintenant, pour la réponse plus compliquée. À des températures plus basses, les batteries EV sont basées sur une série de réactions chimiques et, comme la plupart des réactions chimiques, plus les réactifs sont froids, plus la réaction est lente.

La théorie veut que les réactions au sein de la batterie pour produire un flux électrique deviennent moins efficaces lorsqu'elles sont forcées de fournir le même courant à des températures plus basses, d'où la portée réduite. (Et vice-versa lors de la charge - il faut donc plus d'énergie pour obtenir une charge complète lors de la charge dans le froid).

À court terme, aucun dommage causé et lors du retour à une température ambiante "normale" (c'est-à-dire 23 ⁰ C), la plage complète revient.

C'est ce que j'ai trouvé en 6 ans de conduite de véhicules électriques avec plusieurs véhicules électriques maintenant, en particulier avec ma Leaf. Dans la Leaf, je perds 10 à 15 % de l'autonomie en hiver même si je n'utilise pas le chauffage (et 25 % si je le fais !), mais cette autonomie revient pendant les mois les plus chauds.

À un niveau plus profond encore, la réponse nécessitait de se lancer dans les arts sombres ! Trouver le pourcentage exact de diminution de la plage par degré de baisse de la température s'apparente, euh, à de la sorcellerie. C'est parce que :

• Différents fabricants de véhicules électriques utilisent des chimies au lithium légèrement différentes dans leurs batteries, de sorte que chaque chimie réagit aux températures froides légèrement différemment, la façon dont un modèle réagira au froid est propre à cette chimie, plus
• De nombreux fabricants de véhicules électriques incluent des systèmes de chauffage/refroidissement dans le boîtier de la batterie, de sorte que la diminution de l'autonomie par temps froid peut être due à ce système de chauffage, et non au ralentissement de la réaction chimique. En fait, la batterie peut toujours être à une température de fonctionnement optimale bien en dessous de zéro température ambiante :c'est simplement le système de chauffage qui travaille de plus en plus dur pour maintenir une température optimale de la batterie qui est à l'origine de la relation entre des températures plus basses et des autonomies plus courtes.
• Certains de ces systèmes de chauffage de batterie de VE sont plus efficaces que d'autres pour maintenir la température de la batterie. La perte d'autonomie peut donc être une combinaison d'une température de batterie plus basse (mais pas aussi basse que la température ambiante) PLUS l'utilisation du système de chauffage de batterie.

La réponse à votre question se décline donc en plusieurs parties :

1. La plupart des batteries de VE ont des systèmes de chauffage ; ainsi, charger/fonctionner par temps froid signifie que le système de chauffage de la batterie est utilisé, ce qui réduit l'autonomie. L'effet n'est pas directement lié au fonctionnement de la batterie à une température ambiante froide, mais plutôt à l'utilisation de son système de chauffage ; ou peut ne lui être que partiellement attribuable en fonctionnant plus frais, mais pas à pleine température ambiante.
2. Pour les batteries sans système de chauffage (Leafs, iMiEV, la plupart des véhicules ICE convertis en BEV) – la relation entre le degré de froid et la réduction de l'autonomie dépend de :

• le mélange chimique de la batterie,
• quel âge a-t-il (en raison de l'augmentation de la résistance interne des cellules) et
• à quel point vous le conduisez.
• Pourvu que vous n'abusiez pas de la batterie par temps extrêmement froid (que ce soit en faisant beaucoup de charges rapides ou en conduisant extrêmement fort), vous ne risquez pas de l'endommager et l'autonomie complète reviendra au printemps.

Pour finir - après avoir vérifié les feuilles de thé et sacrifié une chèvre pour lire ses entrailles - conduire un EV à moins 6 ⁰ C entraînera, en moyenne, une diminution de l'autonomie de 12 % sur les autonomies "normales".

L'utilisation du système de chauffage de la cabine peut entraîner une diminution de l'autonomie jusqu'à 40 %. (En fait - j'ai obtenu ces chiffres de février 2019 "American Automobile Association Inc. Electric Vehicle Range Testing in relation to ambient temperature and HVAC use" rapport. Voir :http://www.aaa.com/AAA/common/AAR/files/AAA-Electric-Vehicle-Range-Testing-Report.pdf )

En attendant – heureux de m'en remettre aux lecteurs chimistes de batterie ici – mais je n'ai pas voulu aller trop loin dans le monde de la chimie, de peur que l'éditeur ne mette en tête de cet article :”

Bravo

Brice