Le blog de doc zaius

La batterie de voiture électrique et son BMS, une usine à gaz.

13 Mai 2025

Les batteries au Lithium actuelles de nos voitures électriques ( NMC et LFP par exemple ) sont réalisées en assemblant des éléments au Lithium dont la tension nominale est d'environ 3,2V.

Le marché des voitures électriques de grande série a été initialisé à partir de prétentions relativement modestes, compatibles avec les technologies de batteries disponibles à l'époque, pour des moteurs d'environ 100 CV, ( # 70 kW ) et une capacité d'environ 30 kWh pour une autonomie de 150 à 200 km.

( Les 100 CV pouvaient être obtenus avec un régime de charge/décharge de 2,5 C, maximum possible avec la technologie disponible et le prix de marché praticable ).

Le compromis courant/tension choisi pour la batterie devait tenir compte des possibilités technologiques des moteurs électriques, de la nécessité d'économiser le cuivre ( plus le courant est fort et plus les conducteurs en cuivre doivent être gros...) et des possibilités des semiconducteurs de l'époque, qui devaient équiper l'onduleur alimentant le moteur, et donc supporter la tension de batterie.

Le choix s'arrêta sur 400 V environ pour la tension.

(Aujourd'hui on peut aller jusqu'à 1 500 V avec les nouvelles technologies de semiconducteurs.

Ces tensions seront nécessaires pour l'électrification des camions qui seront équipés de grosses batteries nécessitant des bornes de recharge à plus de 800 V pour des puissances supérieures à 1000 kW ).

Les batteries actuelles sont aujourd'hui encore en 400 V très majoritairement.

Pour avoir ces 400V il faut donc placer 125 Cellules de 3,2 V en série.

En fonctionnement, ces cellules s'échauffent comme toute batterie parcourue par du courant, et donc dégagent de l'énergie thermique.

( Cette énergie, perdue pour la propulsion de la voiture, pénalise le rendement global de 5 à 10% et s'ajoute à l'énergie perdue dans la phase de recharge de la batterie ).

Pour facilité la dissipation de la chaleur dégagée pendant la recharge et/ou la décharge, il est nécessaire de fractionner les cellules en sous-cellules afin de permettre au fluide refroidisseur d'accéder à chaque élément, et à la chaleur interne des éléments de s'évacuer rapidement afin d'éviter les points chauds.

Pour cela, on dispose en parallèle plusieurs « chapelets » de 125 cellules de 3,2 V.

Il y a ainsi n fois 125 éléments de 3,2 V dans une batterie de 400 V, avec n= 2, 3 ou 4, voire plus.

Une batterie de 400 V au Lithium contient ainsi plusieurs milliers d'éléments de 3,2 V.

( Certains modèles de Tesla contiennent plus de 8 000 cellules élémentaires!!!).

Chacune de ces cellules vit sa vie propre et, malgré la précision des procédés industriels mis en œuvre, les cellules élémentaires présentent des dispersions de caractéristiques, certes très faibles, mais suffisantes pour entraîner des petites dispersions qui évoluent avec le temps.

Ces dispersions affectent le comportement de chaque cellule pendant la charge, la décharge, les dégagements de chaleur, le vieillissement, la courbe de charge, de décharge, les points chauds, qui peuvent parfois rapidement compromettre les performances et la fiabilité.

Ces nombreux éléments interconnectés doivent être individuellement gérés afin de répartir la charge et la décharge de manière homogène, de tenir à jour l'état de charge ou de décharge des éléments, de procéder à des équilibrages entre éléments, de mesurer la température de chaque élément, détecter les zones de surchauffe et prendre les contre-mesures adéquates, éventuellement neutraliser certains éléments défectueux, tenir toutes ces données en mémoire, établir l'état de santé de chaque élément ( SOH ), l'état de charge ( SOC), tenir le journal des éléments de la vie de la batterie, gérer les conditions de recharge en conséquence, communiquer avec les bornes de recharge, gérer le système de refroidissement de la batterie, et bien d'autres indicateurs notamment pour le calcul de l'autonomie en fonction du soutirage de courant, de la température extérieure, les accessoires en service, etc...

Toutes ces tâches sont accomplies par le BMS ( Batterie Management System ) dont le rôle est absolument essentiel, ce qui en fait le cœur de la voiture.

Le BMS est ainsi chargé, entre autres tâches, de surveiller tout cela et de mettre en œuvre les mesures correctrices pour préserver le bon fonctionnement de la batterie.

Il est également chargé de tenir à jour les données de chaque élément afin de gérer les conditions d'utilisation et d'éviter les situations potentiellement dangereuses.

Pour cela il faut ( il faudrait) que le BMS ait un accès à chaque éléments de la batterie pour faire les mesures nécessaires afin de déclencher les contre-mesures.

( Détection des points chauds, déconnexion si nécessaire, mesure de la tension, de la température, égalisation des charges, etc.).

On imagine sans peine l'ampleur du problème quand il s'agit de surveiller individuellement un ensemble de plusieurs milliers de cellules.

Parmi les multiples paramètres que le BMS doit surveiller dans chacune des cellules élémentaires et ramener à la bonne valeur, il y a la détection de points chauds qui peuvent conduire au pire s'ils ne sont pas réduits rapidement.

La température est donc un paramètre clé qu'il faut maîtriser pour d'une part maintenir la température moyenne dans les meilleures limites ( Entre +15 °C et +35 °C ) et d'autre part pour détecter le risque d'un point chaud susceptible de déclencher un incendie, et prendre les mesures adéquate pour l'éviter..

Le BMS est ainsi une véritable centrale de régulation qui prend le contrôle des quelques milliers de petits éléments de 3,2 Volts grâce à des sondes disposées à l'intérieur de chaque cellule.

Grâce à ces sondes, le BMS connaît à chaque instant le courant, la tension, la température, de chaque élément, qui sont enregistrés dans une mémoire ad-hoc et tenus à la disposition d'un contrôleur ( microprocesseur ).

Ce microprocesseur confronte ces valeurs dynamiques aux données références et en déduit les corrections nécessaires qui sont envoyées en retour vers les éléments concernés.

Les valeurs recueillies par les sondes, et gardées en mémoire, permettent ainsi au BMS de contrôler les phases de charge et de décharge de la batterie, d'équilibrer les courants dans les éléments, de contrôler la climatisation de la batterie ( Sondes de température et système de refroidissement), de détecter un éventuel point chaud, et de contrôler les phases de charge et de décharge en fonction de l'état de santé des éléments et de la température. Les éléments de base de chaque élément sont mémorisés : Etat de charge ( SOC ), état de santé ( SOH ), nombre et nature des recharges, et bien d'autres paramètres selon la sophistication du système.

Par ailleurs, le BMS communique avec les autres modules de gestion du véhicule pour connaître les conditions d'utilisation du véhicule, et avec le module de gestion de la recharge de la batterie.

La fonction BMS est partagée en deux blocs :

Un bloc haute tension, qui réunit les sondes au contact direct des cellules, met en forme les signaux et les code pour les envoyer vers le microcontroleur.

Un bloc basse tension qui réunit le ou les microcontrôleurs, et assure l'interface avec les autres fonctions électroniques de la voiture.

Les deux blocs du BMS communiquent par des liaisons numériques non galvaniques évidemment.

La durée de vie de la batterie dépend directement de la qualité et du bon paramétrage du BMS.

La fiabilité du BMS est particulièrement importante dans la mesure où une défaillance du système peut entraîner, entre autres, une perte de contrôle de la température de batterie avec les conséquences que l'on connaît.

La gamme de température de fonctionnement à l'intérieur de laquelle le composant est spécifié est très importante .

L'AFNOR définit plusieurs gammes pour les composants électroniques :

- Gamme dite « commerciale » : 0°C à + 70 °C (interdite dans l'automobile, sauf pour les gadgets inutiles).

- Gamme dite industrielle : - 40 °C à + 85 °C

- Gamme Militaire : - 55 °C à + 125 °C

Pour les composants destinés à l'automobile, les industriels « sérieux » exigent souvent la gamme industrielle étendue à + 100°C .

( Température atteinte sous le capot d'une voiture stationnée dehors en été dans certaines régions.)

D'autre part, compte tenu du grand nombre de connexions dans le système (BMS + Batterie) dans la voiture, et du rôle important du BMS dans la chaîne de sécurité, il est essentiel de pouvoir garantir un lambda ( taux de défaut par unité de temps ) particulièrement faible.

( A rapprocher des systèmes de conduite autonome en cours d'expérimentation...qui ne souffrent pas l'à peu près )

Le BMS est programmable en fonction du type de batterie associée, des spécifications du fabricant de la batterie et des besoins propres du constructeur de la voiture.

Cette programmation doit être remise à jour périodiquement en fonction du vieillissement de la batterie, et des remises à jour du logiciel de ce BMS par le constructeur ( un peu comme le logiciel d'exploitation d'un PC ).

( Certaines mises à jour peuvent être réalisées par télétransmission si la voiture est connectée, ce qui est de plus en plus le cas...).

La mémoire du BMS enregistre l'historique de la batterie, le type des recharges utilisées, leur nombre, et les incidents éventuels.

Ces informations sont ( en principe ) disponibles à disposition du personnel spécialisé chargé de la maintenance, et certaines d'entre elles doivent ( devraient ) être certifiées et jointes au dossier de vente d'un véhicule de seconde main.

Tout bricolage est évidemment fortement déconseillé, le résultat peut coûter très cher...à commencer par l'annulation de l'assurance batterie, et au pire par l'incendie de la voiture ...

Le Contrôle Technique obligatoire ne prend pas en compte la gestion de la batterie d'une voiture électrique, il n'inclut que les éléments extérieurs en rapport avec la sécurité, comme les fixations, les traces de chocs ou d'enfoncements, les fuites, l'oxydation, l'état des câbles, etc.

Le bloc (batterie + BMS) constitue le cœur de la voiture électrique ; il est donc essentiel de pouvoir suivre l'évolution de son état de santé, qui reste encore aujourd'hui « terra incognita » pour ce qui concerne l'accès aux données essentielles, sauf sur certains modèles de haut de gamme.

Un des objectifs du groupe de travail de la Commission européenne est de :

« rendre possible la mise à disposition non-discriminatoire de données

dynamiques relatives aux batteries »

voir :

https://www.avere-france.org/wp-content/uploads/2024/10/Vies-de-la-batterie-du-vehicule-electrique-01-10-2024.pdf

Quelles leçons tirer du black-out électrique en Espagne ?

2 Mai 2025

Les réseaux de distribution électrique sont actuellement fondés sur le principe d'adaptation de la production à la demande.

Système ancestral, non remis en question jusqu'à présent ( quoique...), et qui a conduit à l'utilisation de moyens de production pilotables et dont les temps de réaction sont suffisamment rapides pour répondre à des fluctuations de la demande, dans des limites raisonnables évidemment.

L'objectif est de fournir au réseau une tension qui doit respecter les limites de certains paramètres :

La fréquence, la tension, sa conformité à la sinusoïde, et un taux de signaux parasites et de surtensions dans des limites bien définies.

Compte tenu du très grand nombre de points de consommation, de la très grande variété des demandes de puissance selon les heures, les saisons, etc, et de la très grande variété des moyens de production, le système ne peut fonctionner que sur la base d'une bonne connaissance prévisionnelle de cette demande, qui est la clé de la stabilité de l'ensemble.

La réponse de la production à une demande du réseau doit être suffisamment rapide pour minimiser les temps de réponse et préserver la stabilité de la fréquence et de la tension du réseau.

( Si une centrale hydroélectrique peut réagir en quelques minutes, une centrale thermique prendra beaucoup plus longtemps. Par contre une centrale solaire ou un parc éolien ne réagiront pas, puisqu'ils ne sont pas pilotables...)

Lorsque la demande du réseau dépasse la production disponible, plusieurs stratégies sont possibles :

Acheter de l'électricité sur le marché européen, grâce aux interconnections transfrontalières.

Couper l'alimentation de certains gros consommateurs ayant accepté ce type de contrat ( moyennant certaines compensations évidemment ).

Procéder à des coupures tournantes de certains secteurs, préalablement équipés en alimentations de secours.

Une telle gestion exige des infrastructures très lourdes basées sur une centralisation des informations et des structures régionales chargées de collecter les informations locales et de gérer les particularités locales du réseau.

D'une façon générale, les principaux critères de coupures sont les suivants :

- Fréquence inférieure à 49 Hertz.

- Surcharge anormale sur des ouvrages de distribution ou de transport.

- Chute de tension.

- Pénurie d'électricité ne permettant pas un approvisionnement malgré des conditions normales d'utilisation.

La règle générale est évidemment d'éviter que l'effet d'une coupure soit cumulatif et, au pire, conduise à un « black-out ».

Le système automatique, géré par des logiciels sophistiqués, qui assure l'équilibre entre production et consommation, fonctionne convenablement à l'intérieur de certaines limites.

La régulation du réseau électrique est un servomécanisme sophistiqué, et l'on sait qu'au-delà d'une certaine sollicitation, il peut entrer en résonance comme tout servomécanisme.

Lorsqu'une telle instabilité menace, il est d'usage de couper la branche concernée avant qu'elle ne se propage au reste du réseau.

Il n'est pas évident de connaître ces limites avant d'y avoir été confronté (!).

Surtout lorsque le réseau en question est en évolution permanente au niveau des moyens de production ( notamment par la montée en puissance du solaire et de l'éolien ). Ces changements importants modifient les paramètres de la boucle de servomécanisme, et donc également les réponses limites du système.

La transition énergétique entraîne un basculement partiel des moyens de production électrique vers des sources d'énergie décarbonée dont l'inconvénient essentiel est d'être non stockable.

( Le vent et le rayonnement solaire ne sont pas stockables, contrairement au Gaz, au combustible nucléaire, et à l'eau des barrages ).

A cette absence de possibilité de stockage s'ajoute, pour l'éolien et le solaire, l'impossibilité de piloter la production, ce qui fait de ces sources décarbonées des électrons libres pratiquement incontrôlables susceptibles de créer des contraintes dans le système de régulation du réseau.

Le solaire est particulièrement gênant, dans la mesure ou sa production répond sans délai au rayonnement solaire ; un passage nuageux fait varier la production dans aucun délai, rendant difficile la compensation par des moyens classiques au réponses plus longues.

Dans les pays dépourvus de ressources hydroélectriques importantes, il n'existe donc aucun moyen de stocker la production de l'éolien et du solaire. Leur emploi dans le mix électrique est donc un élément perturbateur dont il faut tenir le plus grand compte dans le servomécanisme régulateur du réseau.

La solution de long terme réside dans une rupture avec le principe basique de production adaptée à la demande, avec un report des capacités de stockage au voisinage des points de consommation.

Ces capacités de stockage local peuvent être diverses :

Soit une réserve de combustible associée à un générateur électrique, soit une batterie de capacité appropriée associée ou non à des moyens de production locaux éoliens ou solaires.

La rupture avec le principe d'adaptation de la production à la demande sera réalisée par la mise en œuvre du réseau intelligent associé à la batterie locale.

Le pilotage à distance, et sur contrat, de tout ou partie de la demande de consommation permettra d'une part d'éviter les gaspillages d'énergie, et d'autre part d'introduire dans le servomécanisme un facteur décisif de contrôle de la stabilité du réseau.

Tout cela est en cours d'évaluation et sera progressivement mis en œuvre. En attendant, il faut faire avec les moyens du bord en étant particulièrement vigilant sur la maîtrise des renouvelables éolienne et solaire qui prennent de l'ampleur sans pour autant s'appuyer sur des moyens de stockage de compensation de l'intermittence.

L'analyse des causes de l'événement qui a frappé le réseau électrique espagnol devrait apporter des éléments intéressants concernant la conception du système de régulation du réseau, et faire progresser les connaissances en matière d'intégration des énergies et des applications nouvelles de la transition énergétique.

C'est en forgeant qu'on devient forgeron...

La voiture électrique : la surenchère du plein en cinq minutes.

16 Avril 2025

Le dernier round du combat pour la conquête du marché de la voiture électrique se joue clairement sur la batterie.

( Cette course pathétique à la réduction du temps de recharge démontre, s'il en était besoin, que le problème est bien réel et qu'il ne s'agit pas d'un phantasme ).

Le saint graal de la recharge en cinq minutes et de l'autonomie de 700 km est donc le drapeau à damier qu'il faut franchir le premier pour figurer au podium des constructeurs qui maîtrisent la nouvelle technologie.

Au fait, de quoi parlons-nous exactement ?

La batterie en question n'est pas celle de la seconde voiture utilisée pour les déplacements locaux pour lesquels une réserve de 50 kWh est amplement suffisante, et que l'on peut recharger à la maison ou sur n'importe quelle borne de la station du coin.

Nous parlons ici de la batterie qui doit équiper la berline au long cours capable d'une autonomie de 700 km sur autoroute, celle qui figure sur le catalogue et fait briller les yeux du client fortuné. Celle aussi qui donnera son prestige à la marque, et fera vendre les modèles du milieu de gamme.

Un telle voiture a besoin d'une batterie de l'ordre de 180 kWh, puisque sa consommation sur autoroute est de 20 kWh minimum ( voir articles précédents s'il y a lieu ).

Pour recharger une telle batterie de 10 à 80 % ( procédure classique sur autoroute ) en cinq minutes, il faut une puissance de 1, 5 MW.

C'est la puissance max cumulée de 167 compteurs domestiques de 9 kW !!!

Et ceci pour une seule batterie !

La batterie capable de cette performance devra évidemment être capable de fournir le courant correspondant à cette puissance. Ce courant correspond au régime 12 C .

( 60 minutes divisée par 5 minutes = 12 )

Rappelons que les batteries actuelles de 50 à 70 kWh qui équipent les voitures moyennes vendues aujourd'hui sont spécifiées pour le régime max de 2C.

( Rappelons aussi au passage que le BMS de la voiture enregistre l'historique de la batterie et en particulier le régime auquel elle a été soumise, garantie oblige...)

Cette spécification 2C pour une batterie de 50 kWh signifie plusieurs choses :

D'une part, le régime de charge ne doit pas dépasser 100 kW. Inutile donc de se brancher à une borne de puissance supérieure car elle limitera d'elle-même la puissance fournie à 100 kW et donc la durée d'une recharge sera portée à 30 minutes dans le meilleur des cas.

( C'est le BMS de la voiture qui indique à la borne le régime de charge toléré par « cette » voiture...).

D'autre part, la puissance du moteur associé à cette batterie ne devra pas dépasser 100 kW environ

sous peine d'imposer à la batterie des conditions limites hors du cahier des charges.

( Par exemple le moteur d'une Peugeot 308 électrique est donné pour 115 kW... Avec un moteur plus puissant il faudrait une batterie plus « puissante » capable de supporter le régime 3C ou 4C...)

La recherche de performances supérieures pour le haut de gamme impose donc d'utiliser une batterie d'une capacité supérieure à 50 kWh et avec un régime de charge/décharge notablement supérieur à 2C.

Il s'agit non seulement d'améliorer l'autonomie, mais ( et peut-être surtout ) à permettre de monter des moteurs plus puissants, donc de monter en gamme.

C'est ainsi que l'on arrive à la batterie de 180 kWh (nominal) avec un régime de 12 C qui permet de recharger la batterie en 5 minutes, et de monter des moteurs très puissants dont certains frisent les 1000 kW. ( dans ce cas deux moteurs sont jumelés...). Et accessoirement d'avoir une autonomie de 700 km à 20kWh aux 100 km, ce qui correspond à un « petit » 130 km/h sur autoroute...

Fabriquer des batteries compatible avec le régime 12 C représente un énorme saut technologique que certains fabricants de batteries annoncent avoir déjà réalisé, au moins en bureau d'études..

Par exemple, les plus récentes annonces de BYD portent sur une technologie de batterie LFP capable de recharger 80 kWh environ en 5 minutes, donc avec une puissance de 960 kW, ce qui correspond à peu près au régime de 10 C pour une batterie d'environ 100 kWh .

Mais 80 kWh ne donnent qu'une autonomie de 400 km environ.

Il en faut presque le double pour arriver aux mythiques 700 km...

Ces puissances ne sont pas compatibles avec les tensions habituelles de 370 à 400V.

( Courant trop important, trop de cuivre, trop d'échauffement...)

il faut adopter une tension très supérieure afin de conserver des valeurs de courant « raisonnables ».

On utilise alors une tension de l'ordre de 800 V.

Mais encore faut-il que toute la chaîne de motorisation soit conçue pour travailler à des tensions aussi élevées, particulièrement les semiconducteurs de l'onduleur, le moteur lui-même, et bien entendu les bornes de recharge et les câbles. Un monde nouveau...

Ces batteries appelées à faire transiter des puissances frisant le Mégawatt dissipent elles-mêmes de la chaleur au prorata de leur rendement, lequel dépend du choix des matériaux et de la façon dont ils sont utilisés.

BYD annonce disposer de semiconducteurs capables de travailler à 1000 V, et de participer au développement de bornes de 1 360 kW capables de fournir l'énergie nécessaire pour recharger en cinq minutes une batterie de 180kWh.

Il est évident que le développement d'un réseau de bornes de recharge capable de recharger ces batteries ne sera pas le défi le plus simple à relever...

( Un tel réseau serait évidemment utile également pour les camions électriques...)

Une étape intermédiaire avec la recharge en Dix minutes ( régime 6C ) d'une batterie de 120 kWh serait déjà une avancée de nature à relancer le marché de l'électrique qui en aurait bien besoin.

Bien sûr il faudrait avoir les bornes de 600 ou 700 kW capables de fournir en dix minutes la charge demandée, si possible dans une technologie 800 V, ce qui est une autre paire de manches...

La recherche de l'autonomie de 700 km ET de la recharge en cinq minutes nécessitent un saut technologique considérable, surtout si l'on recherche en même temps une améliorations sensible de la fiabilité, une réduction significative du poids et un coût compatible avec les attentes du marché.

C'est ainsi qu'une infrastructure de recharge commencée historiquement avec des bornes de 50 kW en 400 V ( Dites à l'époque « bornes rapides » ) se retrouve complètement dépassée par ce nouveau besoin de bornes de près de 1 000 kW en 800 V dont on imagine sans peine le coût d'investissement pour les stations de recharge, et surtout pour le « up-grading » du réseau électrique chargé d'alimenter ces bornes.

( Coût qui sera évidemment répercuté sur le coût du kWh vendu au client final ).

Cette course à l'autonomie de 700 km et la recharge en cinq minutes peut conduire à une impasse si la technologie ne permet pas de réduire le poids et le coût de ces batteries, et si le réseau de recharge hyper puissant ne suit pas pour des raisons de saturation des capacités de pointes.

( Comme dirait l'autre, « ça passe ou ça casse...).

La voiture électrique, des compromis oui, mais lesquels ?

7 Avril 2025

La voiture électrique est semblable à ces kaléidoscopes qui offrent une image nouvelle en secouant le tube.

Ici il s'agit non pas de secouer un tube (quoique..), mais de considérer la voiture électrique de différents points de vue :

Du point de vue théorique de la conformité à la transition énergétique, elle offre une solution idéale :

Elle permet de diviser par trois la consommation d'énergie, de remplacer le pétrole par une énergie renouvelable, de supprimer les émissions de CO2 fossile, et de supprimer les émissions de gaz et de microparticules toxiques …..Mais à certaines conditions...

Du point de vue de l'utilisateur potentiel adhérant à la mouvance écologiste, elle est un « cadeau » du Père Noël que l'on s'empressera d'acquérir « dès que son prix sera au niveau du budget du ménage... » ce qui n'est pas demain la veille...

( Les purs écologistes ne sont pas légion dans la tranche de salaire qui permet d'acheter une voiture neuve, même avec la subvention de l'Etat ; alors, sans subvention...).

Du point de vue de l'utilisateur potentiel moyen, mais soucieux de ne pas avaler un remède pire que le mal, le véhicule électrique en lui-même est certes reconnu comme un progrès technologique indéniable, mais quid de l'empreinte carbone de la chaîne de fabrication depuis l'extraction et le raffinage des métaux spéciaux, de la consommation d'eau, du travail des enfants dans les mines, des émissions de CO2 cachées, des pertes d'emplois potentielles, et surtout de la seconde vie de ces voitures et du recyclage de leurs batteries, de l'origine de l'électricité utilisée pour la recharge des batteries, etc...

De quoi s'interroger avant d'ouvrir le carnet de chèques...

Du point de vue du client intéressé ( qui ne l'est pas ? ) par la rentabilité financière tant vantée à propos de l'électrique, quel sera le marché de seconde main pour ces véhicules essentiellement évolutifs et donc rapidement démodables ? Et quel sera de prix de l'électricité de la recharge lorsque la TICPE sera transférée sur l'électricité de recharge, si elle l'est un jour . Il est donc urgent d'attendre et ne pas acheter chat en poche...

Du point de vue du vieux briscard un peu pinailleur, et qui regarde toujours l'envers de la médaille, deux ou trois choses lui posent problème avec l'électrique :

Cette histoire de grande sensibilité de la batterie à la température, et au risque d'emballement thermique ; cette autonomie fantaisiste annoncée à partir d'une batterie chargée à 100 % alors que la recharge rapide est limitée à 80% ( ?! ) ; cette impossibilité de tracter une remorque, ou encore de rouler sereinement à 130 sur l'autoroute sans vider la batterie prématurément, toutes choses qui sentent l'à peu près...Le pas très au point...

Du point de vue du client pour qui la bagnole est ( et doit rester ) un outil sans prise de tête, cette histoire d'autonomie fantaisiste, de recherche de bornes de recharge à travers un outil informatique dont l'écran demande d'y consacrer plus de temps qu'à regarder la route pour assurer la conduite, et cette histoire de câbles à trimballer dans le coffre, est tout simplement une sainte farce qui ne saurait gagner son adhésion. A revoir dans dix ans...

Du point de vue du client qui n'achète que des bagnoles d'occase ( Plus de 80% des transactions tout de même...) pas question d'acheter une électrique de deux ou trois ans, dont la batterie a fait son temps et dont le remplacement coûtera les deux bras, ou ne sera plus disponible en magasin...

Tant que le pétrole coulera à flot, et pour un coût encore gérable, une bonne vieille thermique fera l'affaire...Au besoin convertie à l'E85 ou autre tord boyaux équivalent...

Du point de vue de l'automobiliste qui doit se conformer à la réglementation sans avoir à subir telle ou telle restriction de circulation qui lui interdirait certains secteurs auxquels il doit accéder de par son activité, l'achat d'une électrique devient une obligation administrative qui prend le pas sur les autres considérations, sauf à changer de métier ou déménager... Il faudra donc y passer, mais le plus tard possible...

Du point de vu de l'utilisateur pour lequel la voiture est devenue une prothèse désormais indispensable, remplacer une prothèse par une autre n'est concevable que si la nouvelle apporte des améliorations significatives dans sa fonction de prothèse, ce qui n'est pas le cas de la voiture électrique, qui exige au contraire une attention particulière avec un œil sur l'autonomie restante, un autre œil sur l'indication d'une éventuelle borne de recharge, si elle est disponible, si elle accepte d'accueillir n'importe quel client, et quelle puissance elle peut délivrer, et quel est sont tarif...

En guise de prothèse, la bagnole électrique exige plutôt l'attention que l'on accorde à un malade que l'on doit conduire au centre de secours le plus proche...

Par contre mon voisin, cultivateur-éleveur, déjà possesseur d'un 4x4 pour vaquer à droite et à gauche dans les chemins boueux et tirer une remorque à bestiaux, et d'une thermique classique pour les déplacements longs, vient d'acquérir un VEB de gamme moyenne pour les courses locales, qu'il recharge sur place grâce à la couverture photovoltaïque de sa grange.

Il en est très satisfait ; l'autonomie de 300 km lui convient très bien, la consommation demeure raisonnable car les autoroutes de Bretagne sont limitées à 110...et les parcours courants dépassent rarement cent km. Mais combien de cultivateurs éleveurs en France... ?

On ne fait pas du business avec des pourquoi, des comment, des si, des demain, il faut un peu plus de consistance pour amener les clients à choisir ce produit plutôt qu'un autre.

( Sauf à supprimer « l'autre », le thermique, mais avec le risque de créer un problème insoluble ; le « ça passe ou ça casse » peut très mal se terminer...).

Du point de vue du constructeur historique de voitures, l'électrique est l'éléphant dans le magasin de porcelaine. L'empêcheur de danser en rond, le briseur de rentes de situations.

Le marché d'autrefois, basé sur la seule technologie thermique et sur le pétrole, se diversifie et des choix doivent être faits sachant que le thermique ne sera pas supplanté totalement par l'électrique pour des raisons évidentes de disponibilité de réseaux de distribution d'électricité décarbonée.

Et d'autre part, il faut du temps et de la conviction pour transformer une industrie métallurgique en une entreprise d'électrotechnique spécialisée dans l'électrochimie et l'électronique de puissance.

( Pas grand'chose à voir avec la mécanique de papa...)

Dans une lampe de poche, la valeur ajoutée c'est la pile. Il en va de même pour la voiture électrique.

Il est plus facile de produire une voiture électrique quand on a déjà la batterie ( exemple BYD ) que l'inverse.

Les constructeurs européens ne diront pas le contraire, qui commencent à s'apercevoir qu'une voiture électrique c'est d'abord une batterie...

Mais la pure voiture électrique à batterie n'est pas forcément la seule réponse à la nécessaire transition énergétique.

Les raisons de se planter dans les choix stratégiques sont nombreuses tant sont variés les « concepts » innovants vantés ici et là :

La ceinture et les bretelles avec l'Hybride rechargeable ?

L'électrique avec le « range extender » ?

Le thermique de papa avec du carburant décarboné, mais lequel et à quel prix ?

L'électrique à Hydrogène et pile à combustible ?

Il faudra avoir l'échine souple pour s'adapter à l'air du temps car toutes ces solutions auront leur utilité lorsqu'il s'agira de passer aux choses sérieuses, c'est-à-dire faire face à une pénurie « réelle » de pétrole.

Car ce pétrole, dont ont annonce la disparition imminente depuis vingt ans, se porte encore bien puisque sa production mondiale est encore en augmentation :

48 560 TWh en 2020

51 255 TWh en 2022

Ref :

https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/petrole

Comme dirait l'autre : « Il n'y a pas encore le feu au lac ».

Les exhortations vers une modération de la consommation d'énergie fossile n'ont encore qu'une influence toute relative sur le monde réel.

Le passage de la voiture thermique à l'électrique est ainsi beaucoup plus qu'un simple ajustement technologique dans un secteur limité, il est un bouleversement en profondeur de l'ensemble des filières de l'énergie et de la prospection minière au sens large.

( Certains événements actuels sont une des premières manifestations de ce bouleversement )

Il ne s'agit plus de remplacer un modèle de voiture par un autre, mais de changer le modèle de développement du monde.

Nos « petits » problèmes de batteries de voitures ne sont que l'un des aspects du problème général du stockage de l'énergie qui se posera lorsque les fossiles auront disparu...

La voiture électrique à batterie, et si on arrêtait de rêver ?

21 Mars 2025

La décision de relancer la voiture électrique a été prise sans véritable étude de marketing.

Il n'a été procédé à aucune étude de marché préalable; pas plus sur la définition d'un cahier des charges du véhicule lui-même que sur les exigences du marché en termes de disponibilité du nouveau carburant électrique décarboné, ni sur la disponibilité et le coût des nouveaux matériaux qui seraient nécessaires à la fabrication du nouveau produit.

Cette façon de procéder, contraire aux règles les plus élémentaires, ne pouvait conduire qu'à la plus grande confusion telle que nous la constatons aujourd'hui.

L'idée directrice était déjà dans l'air depuis la crise pétrolière de 1973 : Il s'agissait alors de trouver une solution pour pallier le manque de pétrole et/ou une flambée des prix qui auraient créé une grave crise de l'automobile.

Faut-il rappeler que cette tentative d'électrifier la voiture avorta pour deux raisons majeures : Une fois passée la crise, le pétrole s'est rétabli et les quelques voitures électriques mises sur le marché ont vite rencontré le problème de la batterie, la technologie de l'époque étant largement insuffisante.

Au tournant du présent siècle, le problème est revenu sur le tapis , avec toujours l'argument d'une crise pétrolière imminente, et surtout la nécessité impérieuse de stopper la croissance du taux de CO2 atmosphérique responsable de la catastrophe climatique annoncée.

L'électrification des voitures devint l'étendard de la transition énergétique.

Cette fois, on pensait pouvoir échapper à la malédiction de la batterie grâce à la nouvelle technologie au Lithium capable de permettre à la voiture électrique de faire « jeu égal » avec l'ancêtre à pétrole.

Bien sûr les ingénieurs de l'électrochimie avaient bien conscience que l'état de l'art en matière de batteries au Lithium n'était pas à la hauteur des exigences du cahier des charges automobile, qui est parmi les plus sévères.

Mais on y était presque, et quelques années de travaux supplémentaires devraient suffire à toucher le « Saint Graal » et renvoyer le pétrole dans les enfers du sous-sol, au moins pour ce qui concerne la part consommée par les voitures, qui n'est pas la plus élevée, il s'en faut de beaucoup...

A la décharge des décideurs de cette opération, il faut reconnaître que la chose paraissait relativement simple : Pour faire une voiture électrique, il « suffit » de remplacer le moteur thermique et le réservoir de carburant par un moteur électrique et une batterie.

Et puis l'objectif était noble : il s'agissait à la fois de remplacer le pétrole coresponsable du réchauffement climatique, de diviser par trois la consommation d'énergie, et d'assainir l'Atmosphère de nos villes.

Trois raisons qui ont conduit à investir massivement dans la nouvelle technologie, sous l'aiguillon de la réglementation sur la limitation des émissions de CO2 des véhicules.

( Réglementation qui rend « de facto » les moteurs thermiques non conformes, donc condamnés à terme... Une façon moderne de « brûler ses vaisseaux », qui pourrait nous coûter très cher ).

Mais, la confrontation avec les réalités du terrain a montré que cette ambition se heurte à certaines difficultés techniques, dont la principale est l'autonomie encore notoirement inférieure à celle des modèles thermiques de même catégorie, et surtout très variable selon les conditions d'utilisation.

L'autonomie d'une voiture thermique de gamme moyenne est de 7 à 800 km. Un modèle électrique équivalent, consommant environ 20 L/100 km devrait donc emporter une réserve d'énergie de 150 kWh, soit une batterie de capacité nominale de 170 à 180 kWh pour égaler cette autonomie.

Dans la technologie actuelle, un telle batterie serait beaucoup trop lourde et son coût beaucoup trop élevé.

De plus, pour recharger une telle batterie en moins d'un quart d'heure ( Ce qui est le second but à atteindre, justifiant le premier ), il faudrait des bornes de plus de 600 kW, qui posent un autre problème d'adaptation du réseau de distribution électrique, et de conception de la batterie qui devrait passer à 800 V contre 400 V actuellement.

Dans l'état actuel de la technologie des batteries, il est donc impossible d'offrir une autonomie équivalente à celle du modèle thermique de milieu de gamme.

Mais est-ce bien grave docteur ?

Les bons esprits se demandent quel est l'intérêt d'avoir une autonomie de 700 km alors que le kilométrage journalier moyen d'une voiture ne dépasse pas 33 km ( 12 000 km/an, chiffre officiel ) .

Hélas, la moyenne n'est qu'une partie de l'information, qui cache des disparités considérables entre les cas particuliers.

Certains usagers n'utilisent leur voiture que localement et/ou pour des déplacements de quelques dizaines de km. Une autonomie de 200 km leur convient parfaitement.

D'autres par contre en font un usage intensif, parfois 50 à 100 000 km/an et sur des trajets au long cours. Ceux là n'ont que faire d'une auto qu'il faudra ravitailler souvent et en perdant une heure à chaque fois...

Pour dorer la pilule, les marchands de voitures tentent d'appâter les clients par des valeurs d'autonomie alléchantes, mais sans aucun rapport avec la réalité de l'usage sur autoroute, bien que conformes aux normes WLTP.

( L'acheteur d'un modèle garanti pour 400 km WLTP, qui se trouve à sec au bout de 200 km sur l'autoroute n'apprécie pas la plaisanterie et le fait savoir...).

Le développement du marché de la voiture électrique pure de heurte donc à l'obstacle de la batterie qui sous-tend en fait trois problèmes qui demeurent aujourd'hui sans solution :

- La technologie de batterie au Lithium ne permet pas aujourd'hui d'offrir une capacité énergétique utile de 150 kWh ( Eh oui, c'est ce qu'il faut pour obtenir une autonomie de 700 km, et un régime charge/décharge de 5C ( C'est aussi ce qu'il faut pour recharger en moins d'un quart d'heure ), et le tout pour un poids et un coût acceptables.

- Si cette batterie est disponible un jour ( Quand ? ) son prix la destinera au haut de gamme, ce qui ne résoudra pas le problème du milieu de gamme qui n'aura toujours pas accès à l'autonomie rêvée.

- Par ailleurs, une éventuelle généralisation des batteries à forte capacité entraînerait une augmentation considérable de la demande de matériaux spécifiques, et donc au mieux une hausse des cours et au pire une pénurie.

La volonté d'étendre la solution tout électrique à l'ensemble du parc des véhicules légers ( 1,5 Milliards dans le Monde, avec une demande croissante ) ressemble de plus en plus à une impasse.

La nécessité de recourir à une ou des solutions complémentaires devient de plus en plus prégnante pour plusieurs raisons :

- La limitation durable de l'autonomie réelle des voitures électriques de milieu de gamme, qui font le gros du marché, aura un impact négatif sur l'expansion de ce marché.

( En clair, si les clients n'en veulent pas, il sera difficile de les faire changer d'avis...)

- La tentative d'augmenter cette autonomie par une augmentation de capacité des batteries aura un impact négatif sur les prix et donc sur le marché du milieu de gamme, et également sur le marché mondial des composants des batteries.

- La substitution des voitures thermiques par les seules voitures électriques à batterie n'a de sens que si l'énergie électrique est décarbonée, ce qui est très loin d'être le cas, y compris en Europe.

- De nombreuses régions du Globe disposent d'un réseau électrique suffisant pour les besoins domestiques courants, mais incapable de fournir la puissance nécessaire à la recharge des batteries.

( de la recharge au domicile sur des bornes de 3 à 6 kW, on en est déjà à des bornes routières de 300 kW, voire beaucoup plus...)

La solution complémentaire la plus accessible est déjà en service dans de nombreux pays du Sud et partiellement en Europe. Elle conserve le moteur thermique et remplace le pétrole par des biocarburants et/ou du Biogaz.

( Selon IFP/EN ces biocarburants représentent 4,3% de la consommation mondiale de carburants des transports ).

Cette solution a l'avantage de ne nécessiter aucun investissement coûteux sur la voiture elle-même, ni sur le réseau de distribution des nouveaux carburants.

Même si elle ne permet pas de réduire la demande énergétique, elle a le mérite d'exister et d'assurer une transition sans rupture tout en étant neutre en CO2.

Par contre, si elle est mal contrôlée, elle peut entrer en concurrence avec les cultures vivrières et/ou encourager les déforestations.

L'autre voie est celle des carburants de synthèse, en cours de développement pour l'aviation, et dont l'usage pourra être étendu aux autres moyens de transport pour lesquels la batterie ne convient pas.

Les autres « solutions » complémentaires sont l'Hybride PHEV, et l'électrique à Hydrogène et pile à Hydrogène.

- L'Hybride PHEV, peut être n'importe quoi entre l'électrique pur et le thermique électrifié, selon la répartition entre les deux procédés. C'est un pur produit de la réglementation locale du moment, incluant le malus au poids et les règles des ZFE.

Une variante du PHEV consiste à réserver le moteur thermique à la seule fonction de recharge de la batterie ( REX, Range Extender ), ce qui permet de réduire le poids de la mécanique et d'augmenter (un peu ) la capacité de batterie.

- L'électrique à pile à Hydrogène est une sorte d'usine à gaz exotique qui nécessite de disposer d'un réseau de distribution d'Hydrogène, peu crédible sauf pour usages locaux.

Le seul « avantage » de l'Hydrogène est la possibilité de « faire le plein » en quelques minutes.

Mais tout ceci sera à reconsidérer si les sources d'Hydrogène naturel récemment découvertes sont confirmées en tant que flux, et si leur potentiel énergétique est significatif.

L'industrie automobile est à la croisée des chemins :

Les obstacles à l'électrification à 100% du parc mondial des véhicules légers s'avèrent nombreux et pour la plupart systémiques.

Partant de ce constat, on peut prévoir qu'une part significative de ces véhicules conservera le moteur thermique, mais avec du biocarburant ou du biogaz, éventuellement du carburant de synthèse.

D'autre part, parmi les véhicules électrifiés, une part significative sera constituée d'Hybrides PHEV.

Les trois types de véhicules devront être disponibles sur le marché, ce qui posera un problème de choix pour les constructeurs historiques.