Performance des VÉ pour des longs trajets

WAVE Rallye VÉ en Europe

Lorsque vient le temps de faire une grande distance en véhicule électrique, combien de temps en moyenne faut-il recharger un véhicule? Voici l’analyse des performances de différentes configurations de véhicules électriques disponibles sur le marché et ceux à venir.

Pour le test, on considère un trajet quelconque de 800km, sur lequel il existerait des bornes de recharges de niveau 3 de 50kW (AddÉnergie) ou de 120kW (SuperCharger et EVTEC). On fait l’hypothèse que la batterie est complètement chargée au départ, et déchargée à l’arrivée.

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Effet de la puissance du chargeur

Premièrement, voici l’effet de la puissance de recharge sur la proportion du temps passé à la recharge (en négligeant le temps pour s’arrêter à la borne), pour une taille de batterie fixée à 20kWh, une vitesse moyenne de 85km/h, une consommation de 18kWh/100km et une recharge linéaire entre 10% et 80%. Plus la distance de trajet est grande, plus la proportion du temps de recharge s’approche d’une limite théorique. Pour un trajet infiniment grand, la capacité initiale de la batterie est négligeable et seule la puissance de recharge est importante.

Puissance moyenne de roulement:
                    18kWh/100km * 85km/h = 15,3kW

Proportion du temps de recharge pour 1h de déplacement:
                    15,3kW / 50kW = 31%
                    15,3kW / 120kW = 13%

Pour l’exemple de 800km, le temps de charge est d’environ 2h30 à 50kW et de 1h à 120kW.

Pour un chargeur de 6,6kWh (non représenté sur le graphique), on parle alors de 15,3kW / 6,6kW = 231%, ou 2,3h de recharge pour chaque heure de déplacement, ce qui n’est clairement pas une option viable pour les longs trajets.

Effet de la capacité de la batterie

L’autre paramètre important est la capacité de la batterie. Voici cette fois 4 voitures hypothétiques ayant des capacités de 20, 40, 60 et 80kWh, pour un chargeur de 50kW et les mêmes paramètres que précédemment.

On voit que la taille de la batterie est aussi un facteur important dans le temps de recharge. Or, comparé à une batterie de 20kWh, une batterie 4x plus grande (et donc 4x plus chère) réduit la proportion du temps de recharge de seulement 11%. Et cette différence est réduite avec un chargeur plus rapide (5% à 120kW). Donc, il n’est pas nécessaire d’avoir une énorme batterie pour faire de longs trajets, le facteur le plus important dans le temps d’attente est la puissance de recharge.

Effet de la batterie sur le nombre d’arrêts de recharge

Un autre critère important est le nombre d’arrêts de recharge. Une pause pour se dégourdir les jambes à l’occasion est une bonne chose, mais des arrêts trop fréquents peuvent causer un désagrément et complexifie la planification du trajet. Le graphique suivant montre le nombre de recharge minimum requis par rapport à la distance du trajet pour quatre capacité de batteries. Une batterie de 20kWh nécessite 9 arrêts, ce qui est très fréquent. On peut présumer qu’un automobiliste s’arrête 2 ou 3 fois pour une telle distance, ce qui correspond à une capacité de batterie de 60kWh.

Conclusion

En résumé, pour une Nissan LEAF, le trajet de 800km nécessitera au minimum 7 arrêts d’une durée totale d’environ 2h30, soit 26% du temps de déplacement. À l’opposé, une Tesla Model S85 nécessitera un seul arrêt d’une demi-heure, ce qui représente 6% du temps de déplacement.

Il est possible de combiner les paramètres pour atteindre un bon niveau de performance tout en réduisant les coûts des véhicules. Une batterie de 60kWh est suffisante pour des cavales sans anxiété de recharge (environ 300km d’autonomie), ce qui donne un coussin en hiver au Québec et pour plusieurs années d’usure. Le facteur le plus important dans le temps d’attente est la puissance de recharge, qui est malheureusement définie à 50kW pour les bornes de recharge rapide du Circuit Électrique. Du côté des véhicules, Tesla supporte la recharge à 120kW, et la Kia SOUL EV supporte jusqu’à 100kW avec la prise CHAdeMO.

Avis donc aux constructeurs automobiles et aux partenaires du réseau de bornes publiques (par exemple Hydro-Québec et AddÉnergie): la recharge rapide à 120 kW semble être un facteur déterminant pour maintenir un temps de recharge compétitif par rapport à un véhicule à essence. Est-ce que GM va offrir uniquement un chargeur de 50kW sur la prochaine Chevrolet Bolt? Est-ce qu’il sera possible d’augmenter la puissance de 50kW à 120kW des bornes SmartDC du Circuit Électrique dans le futur? Et vous, quelles sont vos attentes par rapport aux longs trajets en véhicules électriques?


Collaboration: Francis Giraldeau