Points clés à retenir
- Le froid extrême réduit considérablement l'autonomie des véhicules électriques : la chimie des batteries ralentit à basse température, ce qui nécessite plus d'énergie pour le chauffage et réduit la capacité utilisable.
- La chaleur extrême accélère la dégradation des batteries au fil du temps, en particulier lorsque les véhicules restent en plein soleil avec un niveau de charge élevé.
- Le préconditionnement de la batterie — qui consiste à chauffer ou à refroidir le pack avant le départ — est la stratégie la plus efficace pour préserver ses performances dans des conditions de températures extrêmes.
- La batterie auxiliaire 12V des véhicules électriques est particulièrement vulnérable dans les climats extrêmes et doit être testée régulièrement pour éviter les problèmes de démarrage.
- Les gestionnaires de flottes opérant dans des climats extrêmes devraient établir des référentiels de service saisonniers afin de suivre l'évolution de l'état des batteries au fil du temps.
- Les considérations relatives à l'infrastructure de recharge changent dans les climats froids — la recharge rapide en courant continu par temps glacial peut être limitée par le BMS afin de protéger les cellules.
Il est prévu que d'ici fin 2022, vers six millions de véhicules électriques sera expédié dans le monde entier. Les États-Unis ont annoncé des investissements de centaines de milliards de dollars pour le développement des véhicules électriques ainsi que pour l’infrastructure nécessaire pour les soutenir. Mais il y a une grande différence entre conduire un véhicule électrique dans les zones tempérées de la côte ouest et l’environnement rigoureux du nord du Minnesota ou la chaleur désertique de l’Arizona.
Les véhicules électrifiés sont confrontés à des défis uniques dans les régions où les conditions météorologiques peuvent devenir mortelles pendant des mois. Est-il possible de voir les véhicules électriques prendre le dessus même dans les régions aux climats extrêmes ? Et si ce n’est pas le cas, que faut-il faire pour les rendre viables partout ?
Voici ce que vous devriez considérer concernant l’électrification dans les conditions les plus difficiles.
Autonomie réduite à des températures extrêmes
Lorsque les conditions météorologiques sont extrêmes, l'autonomie d'un véhicule électrique sera certainement inférieure à l'autonomie qu'un propriétaire de véhicule peut obtenir avec une charge complète dans des conditions météorologiques moyennes. Bien que cela soit parfois contesté, le consensus général est que les températures extrêmes, chaudes et froides, signifient que vous n'irez pas aussi loin avant d'avoir besoin d'une recharge. Comme le dit le proverbe : « Les batteries sont les plus heureuses dans la gamme où nous sommes le plus heureux ».
Pour voyager par grosse chaleur, l'autonomie de la batterie est réduite d'environ 17 %. Cela tient compte des températures supérieures à 95F, et cela est presque entièrement dû au maintien du confort de la cabine. Le fonctionnement de la climatisation et le moteur du ventilateur représentent une grande partie de cette consommation d’énergie.
Pour les climats froids, le la réduction de portée est légèrement plus élevée. Les estimations placent la baisse de l'autonomie à des températures de 20 F et moins à environ 30 %, et les zones qui deviennent beaucoup plus froides que cela pourraient voir des performances encore plus courtes. Cela est également dû en partie au confort de l'habitacle avec un chauffage électrique en marche et des sièges chauffants, mais les climats froids réduisent l'autonomie car la température de la batterie doit également être maintenue.
L'état de santé peut être réduit
Climats froids ont tendance à nécessiter une recharge plus fréquente. Contrairement à un véhicule à essence qui est essentiellement « endormi » lorsqu'il est garé, un véhicule électrique consomme de l'énergie pour maintenir la batterie dans une plage de température saine. Si la voiture reste garée, débranchée, pendant une longue période, la batterie peut s'épuiser jusqu'à 0 %, où elle est susceptible d'être endommagée. C'est rare, mais possible.
La chaleur, en revanche, joue un rôle plus direct dans la dégradation des batteries. L’état de santé de la batterie (SOH) diminue plus rapidement dans les climats chauds selon recherche par Geotab, et le SOH peut chuter d'environ 10 % sur 48 mois. La charge rapide CC à des températures chaudes ajoute encore au problème.
Une réduction de 10 % de l'état de santé sur quatre ans ne semble pas significative en soi, mais elle s'ajoute à la problématique de la réduction de l'autonomie. Par exemple, un véhicule avec une autonomie normale de 250 milles lorsque la batterie est neuve peut avoir une autonomie réduite à 225 milles après quatre ans. Et s’ils obtiennent 20 % d’autonomie en moins par temps froid, seulement 180 miles d’autonomie avec une charge complète pourraient être réalisables. C'est bien loin des 250 milles initiaux auxquels ils s'attendaient, et cela pourrait poser un problème d'anxiété en matière d'autonomie.
L’infrastructure de recharge est rare
Dans le sud de la Californie, où l'adoption des véhicules électriques est probablement la plus élevée du pays, les bornes de recharge sont de plus en plus courantes au coin des rues, comme si vous trouviez une station-service. La densité de population dans les climats tempérés rend viable la mise en place de l'infrastructure nécessaire pour recharger les véhicules électriques, en particulier une recharge rapide qui n'est pas possible au domicile du propriétaire du véhicule.
Mais dans les régions où le climat est rigoureux, la densité de population est remarquablement différente. Les vastes étendues de plaines gelées du Dakota du Nord comptent parmi les comtés les moins pris en charge pour la recharge des véhicules électriques. Et cela se retrouve dans des régions comme la partie sud-est du Nouveau-Mexique, où les zones rocheuses et désertiques ne montrent aucun signe de vie à des kilomètres dans toutes les directions.
Dans ces zones, un tronçon de 50 miles ou plus sans station-service est monnaie courante, et l'incapacité de trouver des services de recharge sera certainement un frein à l'adoption.
Pas de support là où il n'y a pas de grille
De plus, certaines régions du pays n’ont tout simplement pas accès à l’électricité de la même manière que les zones urbaines. Les communautés pourraient utiliser des générateurs diesel. Certaines exploitations agricoles, commerciales et industrielles dans des régions comme le Wyoming et le Montana transportent par camion du carburant sur le chantier pour leurs véhicules, et les remplacer par des véhicules électrifiés n'est pas une option de la même manière. De plus, bon nombre de ces véhicules utilitaires accumulent plus de kilométrage en une journée que l’autonomie moyenne d’un véhicule électrique.
Là où il n’existe pas d’installations de recharge disponibles et là où elles ne sont pas réalisables, comment la transition des combustibles fossiles vers l’électricité sera-t-elle possible ?
Que faut-il pour rendre les véhicules électriques viables partout ?
Pour les véhicules légers, la plupart des constructeurs automobiles et des législateurs ont actuellement pour objectif d'achever la transition des combustibles fossiles vers les véhicules électriques d'ici 2035 ou 2040. Cela semble loin, mais il y a des défis à relever au cours de la prochaine décennie pour y parvenir. se concrétiser.
Premièrement, la technologie des batteries doit encore progresser. Des développements se produisent rapidement dans des domaines tels que les batteries à semi-conducteurs qui permettront une charge plus rapide et une autonomie plus longue, mais ils ne sont pas encore en place. Cela répondra à une grande partie des préoccupations liées à la portée réduite dans le froid et la chaleur ainsi qu'aux problèmes de SOH.
Deuxièmement, les infrastructures de recharge devront être mises à disposition non seulement pour les zones urbaines, mais aussi pour les conducteurs ruraux et isolés. Ce à quoi cela ressemble n’est qu’une hypothèse, mais c’est nécessaire si les combustibles fossiles deviennent difficiles à se procurer.
La technologie des batteries semble faire des progrès dans la bonne direction en matière de faisabilité dans des climats extrêmes, à la fois en termes d’autonomie et de charge plus rapide. Dans les régions où les conditions météorologiques jouent un rôle majeur, la nécessité de gérer les batteries devient une priorité absolue. Les installations de réparation et les flottes doivent être prêtes à entretenir et entretenir leurs batteries de véhicules électriques afin d'en tirer le meilleur parti, et Midtronics propose des solutions pour la gestion des batteries, quelle que soit l'application.
Questions fréquemment posées
Dans quelle mesure le froid réduit-il l'autonomie des véhicules électriques ?
La plupart des véhicules électriques perdent entre 20 et 40 % de leur autonomie nominale par temps de gel, certaines études faisant état de pertes supérieures à 50 % par grand froid. Cette réduction est due à deux facteurs : la diminution de l’activité électrochimique des cellules et la consommation d’énergie liée au chauffage de l’habitacle. Le préconditionnement de la batterie, véhicule branché, permet de minimiser ces deux effets.
La chaleur endommage-t-elle les batteries des véhicules électriques de façon permanente ?
Les températures élevées prolongées accélèrent la perte de capacité, surtout lorsque la batterie est fortement chargée et exposée en plein soleil. La plupart des systèmes de gestion thermique des véhicules électriques refroidissent activement la batterie, mais se garer à l'ombre et éviter une charge complète par temps chaud sont des mesures d'atténuation pratiques.
Qu’est-ce que le préconditionnement des batteries et pourquoi est-il important dans les climats extrêmes ?
Le préconditionnement consiste à chauffer ou refroidir la batterie à sa température de fonctionnement optimale avant de prendre la route, généralement lorsque le véhicule est encore branché. Par temps froid, cela améliore la vitesse de charge et l'autonomie ; par temps chaud, cela réduit les contraintes thermiques. De nombreux véhicules électriques proposent le préconditionnement via une application mobile ou une fonction de programmation de départ.
La batterie auxiliaire 12V doit-elle être testée différemment dans des climats extrêmes ?
Oui. La chaleur et le froid sollicitent davantage les batteries 12 V des véhicules électriques que celles des véhicules thermiques, car le système 12 V alimente les appareils électroniques en continu. Un testeur de conductance comme le DSS-5000 Il fournit une mesure précise de l'état de santé quelle que soit la température, mais la fréquence des tests devrait augmenter dans les climats connaissant des températures extrêmes.
Comment les flottes gèrent-elles les batteries des véhicules électriques par grand froid ?
Les meilleures pratiques comprennent : brancher l’appareil pendant la nuit pour maintenir la température de la batterie, programmer le préconditionnement avant le départ, réduire l’autonomie cible pour compenser les pertes hivernales et tester plus fréquemment les batteries auxiliaires 12 V. Des outils comme le xLVS-9000 Assurer des contrôles réguliers de l'état de la batterie auxiliaire.
Le froid a-t-il une incidence sur la vitesse de recharge des véhicules électriques ?
Oui. En dessous de zéro, la plupart des véhicules électriques limitent la puissance de charge rapide en courant continu afin de protéger les cellules de la batterie. Le système de gestion de la batterie restreint le courant jusqu'à ce que celle-ci se réchauffe. C'est pourquoi la recharge en courant alternatif de niveau 2 à domicile, avec préconditionnement activé, est la solution la plus efficace par temps froid.