Electric car batteries - what is their capacity, cell degradation, SoC and DoD concepts

Batteries de voitures électriques : capacité, dégradation des cellules, SoC et DoD

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Batterie de voiture - capacité brute et nette de la batterie ?

Dans le contexte des voitures électriques, les termes « capacité brute » et « capacité nette » de la batterie sont essentiels. Ils permettent aux propriétaires de véhicules de comprendre la quantité d'énergie disponible et la gestion de la batterie afin d'optimiser la sécurité et les performances.

Capacité brute de la batterie :

La capacité brute d'une batterie correspond à sa capacité physique totale, soit la quantité maximale d'énergie qu'elle peut stocker, exprimée en kilowattheures (kWh). Cette valeur est mesurée avant toute perte d'énergie. Certains fabricants indiquent cette valeur, ce qui peut induire les clients potentiels en erreur en leur faisant croire que toute cette énergie est immédiatement disponible.

Capacité nette de la batterie :

La capacité nette de la batterie correspond à la quantité d'énergie disponible après prise en compte des réserves nécessaires à la gestion de la batterie et du système d'exploitation du véhicule. Elle est généralement inférieure de 2 à 5 % à la capacité brute. Voici quelques raisons pour lesquelles il est important de prêter attention aux valeurs nettes et brutes de la batterie :

  • Sécurité et longévité : les réserves d’énergie sont utilisées pour prolonger la durée de vie de la batterie et éviter les décharges profondes (niveaux de décharge élevés – nous y reviendrons plus tard) qui pourraient endommager la batterie.
  • Gestion thermique : les batteries fonctionnent de manière optimale dans une certaine plage de températures. Une capacité tampon supplémentaire est utilisée pour réguler la température des batteries et éviter la surchauffe ou le refroidissement insuffisant.
  • Protection contre les pannes : Le système de gestion de la batterie (BMS) peut nécessiter une certaine quantité de réserves d'énergie pour prévenir les pannes inattendues ou pour compenser la consommation normale de la batterie.

Concepts - DoD (Profondeur de décharge) et SoC (État de charge)

  • État de charge (SoC) : L’état de charge (SoC) correspond au niveau de charge d’une batterie électrique par rapport à sa capacité totale. Il est généralement exprimé en pourcentage, où 0 % signifie que la batterie est vide et 100 % qu’elle est complètement chargée.
  • Profondeur de décharge (DoD) : La profondeur de décharge (DoD) est un paramètre qui détermine la quantité d’énergie consommée par la batterie entre deux cycles de charge. Par exemple, pour une batterie de 100 kWh ayant consommé 80 kWh avant la recharge, la profondeur de décharge est de 80 %.

En théorie, ce sont simplement des termes opposés, mais en raison des différentes méthodes de calcul de l'état réel de charge/décharge des batteries, ces termes fonctionnent côte à côte.

Signification de SoC et DoD pour les propriétaires de voitures électriques :

Gestion de la charge : Comprendre l’état de charge (SoC) et la profondeur de décharge (DoD) est essentiel pour une gestion efficace de la charge de la batterie. Par exemple, de nombreuses études suggèrent que maintenir l’état de charge (SoC) de la batterie d’une voiture électrique entre 20 % et 80 % peut prolonger considérablement sa durée de vie.



Dégradation de la batterie d'une voiture électrique

La batterie d'une voiture électrique est comme le cœur du véhicule : elle fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement de tous les systèmes, du moteur à l'électronique embarquée. Cependant, avec le temps, comme tout composant du véhicule, la batterie peut perdre de sa capacité initiale de stockage d'énergie. Ce processus, appelé dégradation de la batterie, peut affecter l'autonomie, les performances et l'expérience de conduite globale d'une voiture électrique. Autrement dit, la capacité nette de la batterie diminue au fil du temps.

Facteurs de dégradation de la batterie :

La dégradation des batteries peut être causée par divers facteurs, tels que le vieillissement naturel de leurs composants chimiques, des cycles fréquents de décharge et de recharge profondes, et l'exposition à des températures extrêmes. Par exemple, les batteries se dégradent plus rapidement par temps très chaud ou très froid. De plus, des recharges rapides et fréquentes peuvent également accélérer ce processus.

Effet de la dégradation sur la capacité de la batterie :

À mesure que les cellules d'une batterie se dégradent, elles perdent leur capacité à stocker et à libérer de l'énergie, ce qui entraîne une réduction de la capacité de la batterie. Ce processus est progressif et peut être constaté après plusieurs années d'utilisation. Une capacité de batterie réduite signifie que le véhicule aura une autonomie moindre avec une charge complète, ce qui peut s'avérer particulièrement problématique pour les propriétaires de voitures électriques effectuant régulièrement de longs trajets.

Meilleures pratiques pour minimiser la dégradation :

  1. Évitez les recharges rapides fréquentes : pratiques en déplacement, elles peuvent accélérer la dégradation de la batterie. Dans la mesure du possible, utilisez des bornes de recharge standard, surtout si vous rechargez quotidiennement.
  2. Évitez la décharge profonde : essayez de ne pas laisser la batterie se décharger complètement. Si possible, rechargez le véhicule lorsque le niveau de charge descend en dessous de 10 à 30 %.
  3. Gestion de la température : Les batteries fonctionnent de manière optimale à des températures modérées. Si vous vivez dans une région au climat très chaud ou très froid, il est conseillé de garer votre voiture dans un garage climatisé afin de protéger la batterie des températures extrêmes. Sachez toutefois que les voitures électriques circulent depuis des années en Scandinavie et que, malgré les températures extrêmes, les utilisateurs ne se sont pas plaints d'une dégradation importante de la batterie.
  4. Réduisez le niveau de charge maximal : De nombreuses voitures électriques permettent de définir un niveau de charge maximal, par exemple 80 %. Définir un niveau de charge maximal inférieur peut contribuer à minimiser la sollicitation de la batterie et à prolonger sa durée de vie.
  5. Inspection/Vérification régulière des statistiques de la batterie : Une inspection/analyse régulière permet de détecter et de résoudre les problèmes de batterie avant qu’ils ne s’aggravent. Surveillez la consommation d’énergie du véhicule lors des arrêts prolongés et identifiez les systèmes les plus énergivores.
  6. Évitez les charges inutiles : éteindre les fonctions électriques et électroniques inutiles, telles que la climatisation ou le chauffage, lorsqu’elles ne sont pas nécessaires, peut également contribuer à minimiser la charge sur la batterie.

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