Des véhicules électriques à plus longue portée sont à l’horizon

Lorsque les voitures électriques ont commencé à se généraliser il y a un peu plus de dix ans, la plupart des critiques portaient sur l’autonomie limitée disponible et les longs temps de recharge requis. Depuis lors, les constructeurs automobiles ont grignoté, amélioré l’efficacité ici et ajouté de la capacité là-bas, augmentant lentement les chiffres d’année en année.

Des modèles sont maintenant sur le marché offrant plus de 400 miles entre les charges, mais se cachent à l’horizon des voitures avec une autonomie toujours plus grande. La technologie se situe à un point de basculement où une voiture électrique pourra facilement aller plus loin avec une charge que le conducteur moyen ne peut raisonnablement conduire en une journée. Explorons ce qui est juste au coin de la rue.

Aller plus loin…

La version la plus longue portée de la Tesla Model S a une autonomie de 402 milles selon l’EPA. Cependant, quelque chose d’aussi simple que de choisir une taille de roue différente peut réduire cela de plusieurs dizaines de kilomètres. Crédit : Tesla

Les véhicules électriques les plus récents sur le marché ont plus d’autonomie que jamais. Dans le cadre du test de portée EPA, la dernière Tesla Model S peut atteindre 402 miles, tandis que la Mercedes EQS450 + de pointe atteint 350 miles sur le même régime de test. Ces voitures à longues jambes sont remplies de batteries, offrant des packs de 100 kWh et 107,8 kWh de capacité et fonctionnant respectivement à 450 V et 400 V.

Ces deux véhicules sont deux des véhicules électriques grand public à plus longue autonomie actuellement disponibles. Les deux sont capables de recharger rapidement 200 miles supplémentaires d’autonomie en seulement 20 minutes dans les bonnes conditions. Conduisant à une vitesse moyenne continue de 75 mph, l’une ou l’autre voiture pouvait facilement gérer huit heures de conduite en une seule journée avec seulement un court arrêt pour recharger. Fait intéressant également, les tests privés montrent que la Mercedes elle-même est capable de dépasser de loin son résultat de test EPA, Edmunds trouvant qu’il s’agit de la voiture la plus longue portée qu’elle ait jamais testée avec une course réelle de 422 miles sur une seule charge.

Malgré cela, quelques ennuyeux continuent de protester contre le fait que les véhicules électriques sont tout simplement incapables de faire de longs trajets. Avec des autonomies atteignant déjà plus de 400 miles dans les véhicules haut de gamme et toutes sortes de modèles inférieurs capables de parcourir 300 miles ou plus, cela devient une position de plus en plus difficile à défendre.

Les nouveaux véhicules ne promettent que de détruire davantage cet argument, cependant, en affichant à nouveau des chiffres plus importants. Le meilleur exemple prêt à faire irruption sur la scène est la Lucid Air, la première voiture de la startup de véhicules électriques Lucid Motors. Dans sa version la plus longue portée, le modèle Dream Edition atteint une autonomie de 520 miles classée par l’EPA. L’entreprise vient tout juste de commencer les livraisons de véhicules aux clients, mais la gamme de l’Air dépasse déjà de loin celle de ses rivaux.

La Lucid Air Dream Edition au look futuriste a volé la couronne de Tesla en tant que véhicule électrique à plus longue autonomie sur le marché. Cependant, les livraisons aux clients sont actuellement au point mort alors que l’entreprise accélère la production. Crédit : Lucid

Ce chiffre énorme n’a pas été atteint en utilisant simplement une batterie plus grande; le Lucid Air dispose d’un pack seulement un acarien plus grand que la concurrence à 113 kWh. La gamme étant un argument de vente principal pour les véhicules électriques, Lucid est un peu rusé quant à la manière exacte dont ils ont atteint un tel chiffre, la plupart des couvertures de la voiture attribuant le résultat à une concentration sur «l’efficacité». Un chiffre se démarque cependant, et c’est le fait que le Lucid Air repose sur une architecture de batterie de 924 volts.

Le fonctionnement à une tension plus élevée peut apporter des avantages significatifs. Pour une même puissance donnée dans un système, lorsque la tension augmente, le courant diminue. Les pertes résistives dans les conducteurs sont proportionnelles au courant au carré, ces pertes diminuent à mesure que la tension augmente, ce qui signifie que l’efficacité s’améliore. P = IV = I^2 R .

Des pertes plus faibles signifient une plus grande autonomie lors de la conduite de la voiture. Il y a aussi des avantages à charger ; il est important de réduire l’accumulation de chaleur due aux pertes résistives lors de la charge de batteries sensibles aux températures élevées. Lucid affirme que l’Air peut ajouter 300 miles de charge en seulement 20 minutes lorsqu’il est connecté à un chargeur rapide CC approprié de 300 kW ou plus.

C’est une marque de l’engagement de Lucid envers ses objectifs ; En 2019, le directeur technique de Lucid, Peter Rawlinson, a noté que la société visait à atteindre un nouveau niveau d’efficacité dans les voitures électriques, plutôt que de simplement compter sur des batteries toujours plus grandes. En ce qui concerne l’aérodynamisme, le Lucid Air a réussi un étonnant coefficient de traînée de seulement 0,21. Dans l’ensemble, Lucid s’est approché de son objectif d’efficacité énergétique de 5 miles par kWh, le modèle de lancement Dream Edition atteignant 4,6 miles / kWh en version de production.

Et encore plus loin…

Le concept Mercedes-Benz EQXX utilise une forme de larme élégante et simplifiée pour aider à minimiser l’énergie perdue par la traînée. Entre autres mesures, cela lui permet d’atteindre une autonomie étonnante de 620 miles sur une batterie inférieure à 100 kWh. Crédit; Mercedes Benz

En ce qui concerne l’avenir, Mercedes voit également de la valeur dans l’approche axée sur l’efficacité. Le constructeur automobile allemand a récemment dévoilé son concept EQXX, revendiquant une autonomie de 620 milles à partir de la conception du prototype qui comprend une batterie d’une capacité inférieure à 100 kWH. C’est une efficacité supérieure à 6,2 miles/kWh, marquant un sérieux bond en avant.

Mercedes y est parvenu en revenant à la planche à dessin et en faisant tout son possible pour maximiser l’autonomie. Contrairement à de nombreux véhicules électriques de luxe haut de gamme en vente aujourd’hui, le concept EQXX évite les chiffres de puissance à quatre chiffres et les configurations multimoteurs pour une unité d’entraînement à moteur unique de 201 chevaux relativement apprivoisée. Cela rendrait un modèle de production plus difficile à vendre, car le marché s’est habitué aux véhicules électriques avec des chiffres d’accélération ridicules. Un véhicule électrique lourd transportant une grosse batterie avec seulement 200 chevaux pour le propulser ne sera pas en concurrence avec des voitures comme la Lucid Air ou l’édition Tesla Model S Plaid, et cela pourrait laisser les acheteurs froids.

Le coefficient de traînée bondit à un chiffre encore plus ridicule que le Lucid Air, à un Cd étonnant de seulement 0,17. C’est aussi un petit véhicule, occupant beaucoup moins d’espace que la voiture de route EQS, étant plus proche de la taille d’une berline compacte. Un panneau solaire sur le toit est même mis en service, aidant à alimenter le système de CVC et d’infodivertissement, et pourrait ajouter une autonomie de 15 miles à l’EQS lors d’une journée particulièrement ensoleillée.

Startup Our Next Energy (ONE) a géré un trajet de 752 miles avec une Tesla Model S modifiée, grâce à une batterie haute capacité de 203,7 kWH de sa propre conception. Crédit : YouTube/Notre prochaine énergie

Autant que Lucid et Mercedes espèrent accomplir avec leur approche axée sur l’efficacité, certains pensent que des méthodes plus simples sont la voie à suivre. C’est exactement ce qu’a fait une startup du nom de ONE, en équipant une Tesla Model S d’une batterie de sa propre conception d’une capacité étonnante de 203,7 kWh. Un peu plus du double de la capacité standard de la batterie de la Model S, la startup a pu atteindre une autonomie de 752 miles lors d’un test de longue durée de sa propre conception.

Le projet ignore essentiellement les améliorations de l’efficacité. ONE n’a apporté aucune modification à la Tesla à cet égard, et le système est techniquement moins efficace dans son ensemble, ne faisant que 3,69 miles/kWh contre les 4,02 miles/kWh de la voiture de série lors des tests de l’EPA. Ce qui est stupéfiant, c’est la façon dont l’équipe a pu installer une batterie d’une capacité double dans le même espace que la batterie d’origine, marquant une énorme augmentation de la densité d’énergie. L’équipe aurait été en mesure de le faire sans trop de pénalité de poids non plus. Le pack ONE ne nécessitait apparemment aucun refroidissement actif lors de son test de conduite (bien qu’il fonctionne par temps froid). La batterie de production que ONE espère mettre sur le marché, connue sous le nom de « Gemini », s’appuierait sur la technologie LiFP (lithium fer phosphate), déjà utilisée dans de nombreux véhicules électriques aujourd’hui, et des échantillons de production devraient être disponibles vers 2023.

Gains mystères

Aussi capables que soient ces véhicules, la partie la plus frustrante est peut-être que l’ingénierie utilisée pour réaliser ces exploits reste un peu opaque pour le public. Ce n’est que lorsque ces voitures commenceront à arriver en masse sur le marché et à être démontées par des équipes d’ingénieurs et des individus curieux, qu’il deviendra clair exactement comment ces améliorations de l’efficacité et de la densité énergétique sont réalisées. Qu’il s’agisse de moteurs parfaitement préparés qui réduisent même les plus petites pertes, de nouveaux semi-conducteurs à haut rendement ou de mouvements plus importants comme sauter pour travailler à des plages de tension plus élevées, tout s’additionne. Mais les vrais gros gains sont bien plus une arme secrète que les constructeurs automobiles viseront à conserver comme avantage concurrentiel aussi longtemps que possible.

Au mieux, nous obtenons de petits indices ici et là, des poches de perspicacité lorsqu’un constructeur automobile veut se vanter de ses réalisations. Un bon exemple est Tesla, qui a investi massivement dans certains des moteurs électriques les plus avancés de la planète. La société a précédemment discuté ouvertement avec Car and Driver de la manière dont l’amélioration de l’efficacité du moteur de 8 à 10 % l’a aidée à augmenter l’autonomie globale de 15 à 18 %. D’autres acteurs sont généralement moins ouverts, choisissant de parler en termes plus larges de la source de leurs gains plutôt que de discuter de détails techniques réels. Tesla est un peu seul dans ce domaine, entrant souvent dans les détails de ses nouvelles technologies en tant qu’outil de marketing, bien qu’il ait tendance à annoncer de grandes choses bien avant qu’elles n’arrivent sur le marché.

Dans tous les cas, que ce soit en améliorant l’efficacité, en augmentant la densité d’énergie ou simplement en mettant plus de batteries dans une voiture, il semble que l’autonomie des véhicules électriques ne fera que continuer à s’améliorer à un rythme rapide dans les années à venir. Les véhicules électriques à grande autonomie arrivent à grands pas, et ceux que nous avons aujourd’hui affichent déjà des chiffres sérieux. L’anxiété liée à l’autonomie pourrait bientôt appartenir au passé pour tous, sauf les véhicules électriques les moins chers et à autonomie la plus courte, ou ceux dont les batteries approchent de la fin de leur durée de vie utile. Il se peut que la panne de charge devienne aussi rare pour le conducteur moyen de VE que la panne d’essence pour ceux d’entre nous qui ont des véhicules à moteur ICE conventionnels. Advienne que pourra !