
Les bornes de recharges rapides sont-elles mal adaptées à nos hivers froids?
- Écrit par Yannick Forget
- Le 04/03/2015
- 20 Commentaires
- Catégories: Borne rapide 400V, Bornes de recharge, Le Circuit Électrique, LEAF, Réseau AZRA, Voitures électriques
Depuis le début du mois dernier, j’ai remarqué cette question (plutôt formulée sous la forme d’une affirmation) à plusieurs reprises, en particulier sur les forums et groupes Facebook de Nissan Leaf.
Il faut dire que tout porte à le croire! On nous annonce une recharge de 0 à 80 % en seulement 20-30 minutes, ce qui est effectivement observable pas temps plus doux. Pourtant, j’ai moi-même passé 32 minutes devant une borne rapide pour un maigre 9,4 kWh. (Une batterie de Leaf contient autour de 20 kWh utilisable!) Ce fût donc une recharge significative et utile mais, il faut l’avouer, tout de même loin des prétentions du constructeur à ce sujet.
Les bornes rapides ont donc rapidement été ciblées (injustement?) comme étant la cause de la recharge lente en hiver. Après tout, elles sont branchées directement à la batterie et le courant s’y rend, sans passer par le chargeur de la voiture. Se pourrait-il donc que les bornes survivent mal à notre grand froid québecois comme le pensent certains propriétaires de VE?
Et bien, je me suis penché sur la question sérieusement. Ma théorie c’est que la recharge est effectivement réduite sur une Nissan Leaf. Cependant, ce n’est pas la borne qui limite la vitesse de charge mais plutôt la voiture. En effet, bien que le courant passe directement aux batteries, c’est tout de même la voiture qui communique à la borne son besoin en énergie. Donc, si la voiture demande une charge moins rapide pour préserver la bonne santé des batteries à long terme, la borne obéit docilement. Aussi, lors de grand froids, la voiture est justement beaucoup moins généreuse sur le freinage regénératif, ce qui vient étayer cette thèse.
Or, il m’est arrivé d’embarquer dans la voiture alors qu’elle n’affichait absolument aucun potentiel de regénération! (Pour ceux et celles qui ne sont pas habitués avec la conduite d’une Leaf, le potentiel de regénération de la Leaf est affiché par des petites bulles dans le tableau de bord.) Par contre, après chaque kilomètre parcouru, la regénération devient de plus en plus disponible à mesure que la batterie se réchauffe. Aussi, si ma théorie est exacte, cela voudrait donc dire que si nous avions une batterie plus grosse, la charge serait répartie sur plus de cellules; et le stress pour chacune des cellules qui forme la batterie serait moins élevé. Cela signifie qu’avec une batterie de capacité supérieure (comme celle prévue dans la Leaf de prochaine génération), il serait possible de charger les batteries beaucoup plus rapidement sans les endommager! En plus de pouvoir aller plus loin, la voiture serait donc plus efficace grâce à un potentiel de regénération supérieur! Une très bonne nouvelle pour le futur!
Sur cette image, nous voyons à gauche les quatre premières “bulles” représentent la regénération disponible tandis que les 9 bulles les plus à droite représentent l’accélération. Nous pouvons savoir le potentiel de regénération actuel en fonction des bulles qui sont “doublées”. Dans cette image, une seule bulle de regénération, pointée par la flèche rouge, est disponible car elle est doublée. Toutes les autres “bulles” de regénération sur la gauche sont simples et donc bloquées pour l’instant. Rouler avec la voiture permet de réchauffer la batterie et faire descendre la charge actuelle de la batterie, ce qui en augmente le potentiel regénératif.
Pour tester ma théorie, il me fallait donc une voiture avec une batterie de capacité supérieure et qui ait la possibilité de charger sur une borne de 400 volts. J’ai donc demandé à Sylvain Juteau, qui possède une Tesla Model S 85, ainsi qu’un adaptateur CHAdeMO. La réponse a tout de suite confirmé ce que je pensais : la batterie de 85 kWh de la Tesla accepte sans aucun problème de charger à vitesse maximale sur une BRCC, même par très grand froid.
Cela est donc une excellente nouvelle! Les bornes qui sont actuellement installées par le Circuit électriques et AZRA sont donc parfaitement adaptées à notre grand froid et, bien que la plupart des voitures actuelles n’acceptent pas une charge aussi rapide en plein hiver, les prochaines générations de voitures électriques qui s’en viennent, telles que la prochaine Leaf ou la Bolt de GM, pourrons probablement accepter une vitesse bien supérieure! (Nous pourrions même nous attendre à une vitesse au moins deux fois supérieure puisque, si les rumeurs sont vraies, la capacité de ces batteries sera doublée!)
Morale de l’histoire, il est donc inutile de pester contre les bornes de recharge rapides en hiver; elles n’y sont pour rien. Par contre, elles sont tout de même très utiles et leur utilité est appelée à augmenter avec les prochaines générations de voitures. (Ou dès maintenant pour ceux qui ont la chance de posséder une Tesla ainsi qu’un Adapteur CHAdeMO.)
En attendant, disons simplement que le potentiel des bornes qui sont installées aujourd’hui dépasse la capacité des voitures. C’est une bonne nouvelle car je ne crois pas qu’une entreprise ou un partenaire du Circuit électrique qui installe aujourd’hui une BRCC à grand frais ait l’intention de la mettre à jour dans à peine 2 ou 3 ans. Je préfère donc que ça ne soit pas les bornes de recharge qui soient à la traîne. Je remercie donc les réseaux comme AZRA qui installent des bornes de qualité qui dureront encore de très nombreuses années.
Et vous, qu’en pensez-vous?
Si dans une journée, on effectue plus d'une charge rapide lors d'un trajet Montreal Québec par exemple, la batterie va se réchauffer et charger plus vite. La première recharge rapide devrait être plus longue. Par la suite, on arrive à charger à vitesse dans un délai plus raisonnable.
C'est le plus gros défaut de la Leaf selon moi et c'est très dommage. La plupart des gens s'attendait à une recharge plus rapide.
Si on a pas de garage, il vaut mieux faire la recharge rapide la veille au lieu du lendemain, si possible.
Mais vous avez raison sur le fond: La gestion de la température de la Leaf est effectivement beaucoup moins sofistiquée que d'autre modèles. C'est probablement une bonne partie de la réponse. Content d'apprendre que certains modèles avec une capacité de batterie similaire chargent plus rapidement.
La Spark a chargé à 50 Kw jusqu'à 80% et elle a continué a 25 Kw pendant encore un bon bout.
La plus longue de mes recharge a été de 19 minutes pour 14 Kwh pour $3.23
La batterie étant réchauffé, la recharge est beaucoup plus vite. La meme journée, des gens faisaient des tests avec un BRCC et des Leafs et la recharge était loin d'etre aussi performante.
C'est vraiment le conditionnement de la batterie qui fait la différence.
En espérant que les prochain VÉ soient capable de charger à la meme vitesse que cette petite merveille de technologie trop rare qu'est la Spark.
La chimie choisie par le manufacturier, le taux de recharge en relation avec le capacité totale de stockage et le système de gestion en température sont tous des facteurs qui influencent et diffèrent d'une marque / modèle à l'autre...
Tout est une question de résistance interne les amis! en jargon simplifié c'est cette capacité que les cellules d'une batterie possède pour passer le courant sans qu'il n'y ait trop de restriction! Tout comme la capacité en Ah et la tension en Volt, une batterie possède aussi un important paramètre!.. La résistance interne!
Par temps froid elle augmente... ce qui fait que lorsqu'on lui pousse un fort courant de recharge, son voltage va augmenter beaucoup plus haut que lorsque sa resistance interne est basse. Hors ce voltage plus haut n'a rien de significatif sur l'état de charge... à part de faire envoyer au chargeur une commande lui demandant de réduire sa puissance pour éviter qu'elle dépasse le seuil de voltage haut de chaque cellules, soit généralement 4.20V par cellule.
Lorsque la batterie est tiède ou chaude, en été par exemple, sa résistance interne restera basse et pour un même courant de recharge et état de recharge le voltage des cellules sera plus lent à atteindre cette valeur max de 4.20V donc le cahrgeur rapide continura a pouvir pousser son courant maximum tant que les cellules n'atteignent pas 4.20V.
Lorsqu'une batterie est froide et qu'elle est soumisse à un courant, son voltage n'indiquera plus très bien l'état de charge de celle ci.
Maintenant imaginez vous ceci:
Imaginez que le voltage réel d'une cellule lithium est représenté par la position d'un drapeau fixé au milieux d'une corde tendue entre 2 équipe qui tirent dessus dans un gymnase.
Puis, que la position des équipes représente le voltage que le chargeur ou le moteur de la voiture voit. Quand le drapeau se déplace vers la droite elle se recharge et quand il va vers la gauche elle se décharge. Donc la force de l'équipe de gauche représente le courant demandé pour faire tourner le moteur et avancer une voiture et la force de l'équipe de droite représente le courant pour recharger la voiture.
En été, lorsqu'une équipe tire d'un coté, le drapeau au centre de la corde tendue se déplace proportionnellement selon la position de cette équipe car ils sont rataché ensemble directement par le lien de cette corde . La distance entre le drapeau et l'équipe reste la même et il les suit. Que ce soit à gauche pour la décharge ou à droite pour une recharge. En résumé le cahrgeur voit plus directement le voltage de la batterie.
Mais voici ce qui se passe l'hivers:
Un élastique est ajouté entre la corde et l'équipe qui tire!
Cet élastique représente la résistance interne! Disons donc que plus il est raide plus cette résistance interne est basse. Et plus il fait froid plus il veut s'étirer.
Revoyons maintenant l'exemple avec nos 2 équipes à chaque extrémité gauche et droite tirant chacun sur un élastique qui lui tire sur la corde au centre.... avec toujours son drapeau en plein centre.
Quand il fait froid: l'équipe qui tire se déplacera sans pour autant que le drapeau les suive directement.. car l'élastique entre la corde et l'équipe créé une distance supplémentaire! Donc ici le voltage de recharge représenté par la position de l'équipe et le drapeau représentant le voltage de la batterie ne se suivera pas car l'élastique étire! Cela fera donc que le chargeur verra un voltage faussé par ce foutu élastique! (résistance interne)
L'équipe du chargeur tire ( son voltage augmente) mais le drapeau ne suis pas tout à fait ( le voltage de la batterie ne suis pas directement)
Plus il fait froid plus l'élastique est souple
Plus vous rechargez avec un chargeur rapide ( haut courant) plus vous étirez cet élastique.
que se passe-t-il ? la distance de cet élastique augmente beaucoup!
Cette distance représente la différence de voltage entre l'état de charge réel de votre batterie et celui que le chargeur exerce.
Ce qui fait qu' à un moment donné l'équipe chargeur qui tire , atteignent la position maximum de leur bord, donc le mur de gauche du gymnase.( voltage max possible de la batterie)... et là il ne peuvent plus continuer à tirer ils sont bloqué!.. On dira donc que c'est à ce moment précis que le chargeur commence a diminuer de puissance.. l'équipe chargeur ne pouvant plus tirer, il ne reste que la force de l'élastique pour continuer à tirer le drapeau de leur bord ( continuer d'augmenter le voltage de la batterie).. mais plus l'élastique revient moins il est étiré!.. et moins il exerce de force!.. donc moins de force pour amener le drapeau de leur bord... ( et de moins en moins de courant passe entre la batterie et le chageur)...
Un peu long vous me direz.. mais je souhaite au moins que si vous lisez attentivement vous pourrez mieux imaginer quel effet la resistance interne( élastique) a sur la vitesse de recharge ( force des gens qui tire sur l a corde avec le drapeau!)
Bref, c’est le système de gestion de la batterie du véhicule qui commande la modulation en puissance livrée par la BRCC à la batterie du véhicule électrique, à l'int.rieur des specifications de la borne évidement, vers le VÉ et quelque soit la marque / modèle, c'est le gestionnaire de la batterie du véhicule qui a le dernier mot.
Merci.
Ça a le mérite d'être très clair pour ceux qui ne sont pas des experts en batteries (comme moi). C'est pour ça que je fait référence à ma "théorie" dans l'article. Je ne suis pas un expert en batteries.
Mais tout les commentaires à date abondent dans le même sens que moi.
Le point que je voulais faire passer c'est surtout que les BRCC sont capables de charger à pleine vitesse, même par grand froid ;)
Tous les bon physiciens ont cette faculté de pouvoir visualiser les phénomènes abstraits. Je ne connais pas ta formation, mais visiblement tu fais partie de cette classe! fais en bon usage, c'est pas donné à tout le monde!
Pour simplifier beaucoup:
V = R * I
V = voltage poussé par la borne! supposons qu'il est fixe, autour de 400 volts
R = la résistance interne de la batterie
I = le courant de recharge
Si V est fixe et que R augmente, le courant I diminue. Donc la puissance de recharge diminue.
Simple, non? ... Déformation professionnelle. :-) "Excusez-la!"
Mais ce nest pas la place pour élaborer à ce niveau je crois.
La batterie n'est pas une simple resistance! c'est aussi une source tel que le chargeur, mais celle ci a une composante de resistance en plus de son potential ( volts).
Entre autre, avec V=R*I les gens ne peuvent pas comprendre pourquoi lors de la recharge le courant est stable pour une bonne periode puis fini par diminuer... V=R*I est une relation lineaire alors que celle pour uen recharge ne l'est pas dutout.
Voir ce lien... pour bien le représenter:
http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Battery-internal-resistance
Sauf que la seule formule qui est mentionnée est justement la loi d'Ohm: V=IR
Malheureusement les manufacturiers automobiles sont très avares sur le sujet car leurs voitures sont en quelque sorte considérées comme "secrets industriels". Je m'interroge d'ailleurs à ce sujet pour le long terme. Comment pourra-t-on réparer une vieille voiture électrique, disons sept ans d'usure, sans aucun schéma ou manuel d'atelier? Allons nous devoir faire réparer nos minounes à 75$ de l'heure chez un concessionnaire? Pour l'instant j'ai l'impression que tout le monde se croise les doigts pour ne pas ça brise.
les doc tehcniques de la Leaf existent , il faut bien chercher sur le net , mais tout est trouvable :)
@yannick Forget
pour la regeneration, cela dépends de plusieurs parametre dont le principal et la charge de la batterie.
il est évident qu a 100% de charge, on as pas de regeneration ( les doubles cercles )
plus la batterie se vide, plus la puissance regenerative disponible augmente ( on as les 4 vers 85% ) mais cela dépends de la facon de conduire ( plutot de la consommation moyenne sur les derniers kilometres ) et aussi de la temperature de la batterie.
a 3 barre de temperature (cf ta photo) , elle ne reagit pas du tout pareil qu a 4 ou 5
il est conseillé :
de charger des qu on arrete la voiture ( la batterie etant chaude ) on diminue legerement le temps de charge
ou
de charger juste avant de partir ( ou de partir des la charge finie , c est plus parlant dans ce sens ) , la batterie etant chaude l autonomie est legerement en hausse
La température de la batterie est un facteur important de la chute d'autonomie en condition glacial.
Non seulement on doit utiliser plus d'énergie pour réchauffer l'habitacle, mais on doit perdre presque toute régénération et augmenter les pertes en propulsion par la résistance interne plus forte de la batterie.
+ le chauffage de la batterie qui est activé, + de 300 watts sur la Leaf.
Pour une 100% électrique, avec les chimies actuelles, il est avantageux d'avoir un garage chauffé.
Encore une fois 'Le manuel du conducteur' pour la Leaf décrit très bien toutes les particularités pour la recharge rapide !!!
'Le temps nécessaire pour charger une batterie au lithium-ion (témoin de charge faible de la batterie allumé) à 80 % en utilisant un chargeur rapide dépend de plusieurs facteurs, y compris la température de la batterie au lithium-ion et le type de chargeur rapide utilisé.
Il peut falloir plus de temps pour charger la batterie au lithium-ion en utilisant le chargeur rapide si le véhicule est stationné dans un endroit froid (par exemple, à une température inférieure à 0 °C [32 °F]) pendant une période prolongée.'
'Environ 30 minutes pour charger une batterie au lithium-ion (témoin de charge faible de la batterie allumé) à 80 % en utilisant un chargeur rapide dans des conditions optimales.'
Pourtant ces indications sont très explicites !!!
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