Tpe voiture elect

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  • Publié le : 29 mars 2011
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Promesses de la voiture électrique
Besoins en énergie d'une voiture

La consommation électrique d’une voiture est due à la résistance de l’air, au frottement des roulements et, éventuellement à la climatisation.

Pour une petite voiture (une 106 par exemple) roulant à 100 km/h (27 m/s), 7 kilo-Watts (kW) sont nécessaires pour la résistance de l’air, 3kW pour les frottements de roulementet entre 1 et 2 kW (électriques) pour la climatisation. La puissance nécessaire pour surmonter les frottements de roulement est une fonction linéaire de la vitesse alors que celle correspondant à la résistance de l’air croît comme la puissance trois de celle-ci[1].

On voit donc que la puissance de la petite voiture est de l’ordre de 10 kW à 100 km/h. On pourrait croire qu’à 30 km/h la mêmevoiture consommerait environ 3 kW. En réalité une telle vitesse correspondant à des parcours urbains n’est qu’une moyenne reflétant des périodes de freinage et d’accélération et la consommation réelle est bien plus importante.




Caractéristique du moteur thermique

Le moteur de la voiture pèse environ 100 kg. A cela il faut ajouter le poids du réservoir d'essence, soit environ 40 Kg.Un litre d'essence peut fournir 10 kWh thermique. On pourrait donc croire qu'un litre d’essence permettrait de parcourir 100 km à 100 km/h. Mais...les rendements maxima sont de 23 % (essence) à 28 % (diesel). Ces rendements sont rarement atteints: moteurs froids, régimes non optimisés. Pour une conduite urbaine, on estime que le rendement réel est autour de 10 %. La faiblesse de ce rendementréel est essentiellement due aux accélérations. De plus, la consommation cesse de décroître en dessous de 60 km/h (parce qu'il faut bien que le moteur tourne..). Il résulte que peu de véhicules consomment moins de 5 l/100 km à 100 km/h et moins de 7.5 l/100 km en ville. La climatisation s’ajoute à cela (1/3 de la consommation en ville, 1/6 sur route).
La voiture électrique (avec batteries)Quel est l'état de l'art en batteries?

Il y a cinq principaux critères d’évaluation des batteries:

-La puissance instantanée qu'elles peuvent fournir. C'est aussi la puissance instantanée qu'elles peuvent absorber pendant un freinage et ce qui détermine la durée de leur recharge. On la mesure en unité de charge: une batterie qui supporte un courant de 0,33 fois sa capacité (0,33C) (mesuréeen Ampère-heure) en restant efficace peut être rechargée en 3 heures. Ce sont les caractéristiques des batteries au Lithium en production. Une telle batterie peut supporter, en pointe, plus de courant que ces 0.33 C. Les batteries au Lithium peuvent atteindre 1C, voire 1,5C, sans trop de pertes de rendement.

-La quantité d’énergie stockée par unité de poids (l’énergie spécifique) mesurée enWatt-heure/ kilogramme (Wh/kg). Par exemple, pour les batteries Plomb, 30 Wh/kg, pour les batteries NiCd (en voie de disparition à cause de la toxicité du Cadmium), 40 Wh/kg, pour les batteries NiMh (Nickel-Hydrures métalliques) de 40 a 45 Wh/kg, pour les batteries Li de 160 à 170 Wh/kg.

-Le prix d'achat par Watt-heure de capacité (par exemple $/Wh) : 0.3 $/Wh pour les batteries au Plomb, 1$/Wh pour les batteries Ni-Cd, 2 $/Wh pour les batteries Ni-MH...Les premières batteries Li-ion coûtaient 2 $/Wh ; on est en train d'en produire à 0.3 $/Wh, au prix d'une baisse d’énergie spécifique a 120 Wh/kg. Les Chinois sont en pointe dans ce domaine.

-Le nombre de cycles de charge-décharge possibles, pour les batteries au Plomb, 1000 cycles, pour les NiMH également 1000 cycles.Actuellement les batteries Li-ions sont limitées à environ 500 cycles (téléphones ou ordinateurs portables) ; on espère que pour les applications automobiles on puisse obtenir un compromis satisfaisant avec plus de 1000 cycles.

-La faisabilité, les problèmes de sécurité, le recyclage.. Les batteries au Lithium ont fait l'objet de 20 ans de travaux et arrivent à maturité pour ces aspects. Il faudra...
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