Le cœur de tout hybride n’est pas le réservoir d’essence. C’est la batterie. Vous connaissez le principe. Moteur à combustion interne ? Vérifier. Moteur électrique ? Vérifier. L’ICE brûle de l’essence. Le moteur électrique tire son énergie d’une source chimique à haute tension. Sans ces réactions spécifiques à l’intérieur du boîtier de la batterie, tout le concept « hybride » s’effondre. Ce n’est pas magique. C’est de l’électrochimie.
Mais la batterie a mauvaise réputation. Les sceptiques ont de nombreuses plaintes. Ils disent que les packs sont trop lourds, ce qui réduit l’économie de carburant. Ils prétendent que la fourniture d’électricité est lente. Ils pointent du doigt des matières toxiques comme le plomb et dénoncent l’hypocrisie du marketing « vert ». Il est facile de détester quelque chose que l’on ne comprend pas.
Mais les fabricants n’écoutent pas les détracteurs. Ils sont occupés à réparer les choses. La technologie évolue. Rapide. Voici cinq façons concrètes d’améliorer la batterie hybride.
5 : Le prix d’entrée baisse
La peur est un grand frein aux ventes. Pendant des années, le choc d’une batterie hybride à plat a tenu les acheteurs à l’écart. Un pack de remplacement coûtait environ 3 000 $. C’est un gros changement. Cela représente une part importante de la valeur totale du véhicule. Les gens étaient terrifiés à l’idée de débrancher leur achat simplement parce que le jus mourait.
Cette peur s’estompe. Les prix ont chuté depuis le début des années 2000. En 2001, remplacer une batterie hybride vous coûtait environ 10 000 $. Maintenant? Honda a réduit ses frais de remplacement de 3 400 $ à 1 968 $. Toyota prévoit de réduire ses propres coûts par rapport à la barre actuelle de 3 000 $. La fiabilité est également en hausse. Le taux de défaillance d’une batterie Prius de première génération était d’environ 1 %. Pour la deuxième génération ? Il est tombé à 0,003 pour cent. Ce n’est pas seulement une amélioration. C’est une anomalie statistique.
4 : Batteries lithium-ion
Nous nous éloignons des anciennes chimies. L’industrie s’oriente vers le lithium-ion. Ce n’est pas seulement une modification mineure. Il s’agit d’un changement fondamental dans la manière dont l’énergie est stockée et fournie.
Les anciens packs nickel-hydrure métallique étaient lourds. Ils souffraient d’effets de mémoire. Ils ont fui. Les cellules lithium-ion sont plus denses. Ils détiennent plus d’énergie dans moins d’espace. Le rapport puissance/poids est nettement plus élevé. Cela signifie moins de traînée sur le châssis. Meilleure accélération. Et une autonomie plus longue entre les charges.
Les passionnés l’attendaient. Les économies de poids justifient à elles seules le changement. Mais il y a plus. Les batteries lithium-ion se chargent plus rapidement. Ils se déchargent plus efficacement. Ils ne se dégradent pas aussi rapidement sous forte chaleur. C’est le genre de technologie qui rend les performances hybrides vraiment amusantes.
La question demeure : verrons-nous un jour des batteries de type smartphone dans les voitures ? Ou est-ce un pont trop loin ? Nous y reviendrons ensuite.
Le pari du lithium-ion
Les packs NiMH sont les bêtes de somme actuelles. Ils durent. Ils sont bon marché. Une unité de faible capacité peut vous rapporter 600 $. Mais les demandes de puissance élevée font grimper les coûts. Les prix du nickel sont volatils. Les réductions de coûts sont au point mort. Les constructeurs cherchent des débouchés.
Entrez le lithium-ion.
Vous connaissez cette alchimie. Votre ordinateur portable fonctionne dessus. Votre téléphone fonctionne dessus. C’est petit. C’est léger. Pour les applications hybrides, la densité énergétique l’emporte. Vous obtenez plus de puissance par livre. L’efficacité bat NiMH.
Le Li-ion automobile n’en est qu’à ses débuts. Les données sur la fiabilité sont rares. Les coûts restent élevés. Si l’investissement se maintient, nous verrons des packs plus petits tôt ou tard. Si ça échoue ?
Regardez ailleurs.
UltraBattery : le renouveau du plomb-acide
Le lithium-ion pourrait être trop cher pour le marché de masse. NiMH ne devient pas moins cher. Alors, comment réduire les coûts sans sacrifier l’accélération ?
Acide au plomb.
Oui. La même batterie qui fait démarrer la berline de votre grand-mère. Inventé en 1859 par Gaston Plante. C’est lourd. Les écologistes détestent ça. Mais c’est bon marché. Et des chercheurs australiens et japonais ont prouvé que cela pouvait être amélioré.
Ils ont construit l’UltraBattery.
L’UltraBattery utilise des supercondensateurs pour fournir aux hybrides de grandes bouffées d’énergie pour l’accélération sans dégrader la cellule.
Il combine la chimie du plomb et la technologie des supercondensateurs. Le condensateur gère les pointes de courant élevé. La cellule au plomb gère le stockage. Aucune dégradation. Pas de métaux rares coûteux.
L’industrie automobile hésite. Mais le prix est attractif. Moins de 1 000 $. Certains fabricants japonais visaient 2010 pour l’adoption.
Pourquoi la longévité de la batterie est plus importante que la puissance maximale
Vous avez choisi un véhicule hybride parce que vous souhaitez réduire les émissions et améliorer la consommation de carburant. Vous ne l’avez pas acheté pour devenir technicien en batteries. Pourtant, la batterie est le composant le plus cher du véhicule. Le remplacer en milieu de propriété est un coup dur financier.
La plupart des hybrides utilisent du NiMH. Ces packs sont robustes. Ils gèrent mieux les cycles profonds que les premiers prototypes lithium-ion. Un pack NiMH peut durer 8 à 10 ans. Cela couvre la période de garantie. Il couvre la durée de vie prévue de la voiture.
Le lithium-ion revendique une densité énergétique plus élevée. Mais la vie cyclique ? Les premières cellules Li-ion automobiles rencontraient des difficultés en matière de gestion thermique. La chaleur tue les batteries au lithium. Une charge rapide les dégrade. Si un pack Li-ion ne dure que 5 ans, le coût total de possession grimpe. Les économies de carburant disparaissent face au coût de remplacement.
Les variantes au plomb comme l’UltraBattery visent à combler cette lacune. Elles offrent la longévité des batteries automobiles traditionnelles avec la puissance nécessaire à l’assistance électrique. Si la technologie évolue, vous obtenez des prix bon marché. Longue durée. Et des performances décentes.
La course n’est pas seulement une question de densité énergétique. Il s’agit de survie. Quelle chimie de batterie survit à la route ? Nous verrons.
La peur de la batterie a tenu beaucoup de gens sur la clôture. Ils s’inquiètent de la courte durée de vie. Ils s’inquiètent des taux d’échec. La grande question est toujours celle du timing. La meute va-t-elle mourir dans quatre ans ? Cinq? Sept?
Voici la réalité. Les constructeurs garantissent ces packs pendant toute la durée de vie du véhicule. On parle de 100 000 milles ou plus ces dernières années. Les garanties s’étendent souvent sur huit ans ou plus. Si la batterie tombe en panne alors qu’elle est couverte, le fabricant paie pour le remplacement. Prenez la Toyota Prius 2010. Il est assorti d’une garantie de 10 ans et 150 000 milles. C’est une protection concrète.
“La vérité est que les constructeurs automobiles garantissent leurs batteries hybrides pendant toute la durée de vie de la voiture… le constructeur couvrirait le coût de remplacement.”
Moins de poids
Les batteries lourdes nuisent à l’efficacité énergétique. Plus de masse signifie plus d’énergie nécessaire pour déplacer la voiture. Les conducteurs déchargent souvent leurs malles pour économiser de l’essence. C’est le même principe.
Les chercheurs s’efforcent de réduire le poids de la batterie. Les scientifiques du MIT ont développé un moyen de rendre les packs lithium-ion à la fois plus légers et plus rapides. Le problème initial était la lente libération d’énergie. Les scientifiques ont blâmé les atomes de lithium qui se déplacent lentement. Les chercheurs du MIT affirment que c’est en fait la structure à l’échelle nanométrique qui entrave le voyage des ions.
Un revêtement au phosphate de lithium résout ce problème. Il accélère les ions, les aidant à atteindre rapidement le terminal. Ce matériau réduit également la dégradation. Moins de dégradation signifie que les fabricants peuvent réduire la taille de la batterie. Des paquets plus petits. Des voitures plus légères.
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Sources
-Anderman, Menahem. “Statut et perspectives de la technologie des batteries pour les véhicules électriques hybrides, y compris les véhicules électriques hybrides rechargeables.” Batteries automobiles avancées. 26 janvier 2007.
-Hamilton, Tyler. “Une batterie moins chère pour les voitures hybrides.” Revue technologique. Institut de technologie du Massachusetts. 24 janvier 2008.
-HybridCars.com. “Derrière les coûts cachés des hybrides.” 28 septembre 2008.
-HybridCars.com. “La batterie de voiture hybride : un guide définitif.” 6 novembre 2008.
– Newsweek.com. “Batteries agressées.” 2008.
– Treacy, Megan. “Une batterie plus légère et à charge plus rapide pourrait être en route.” EcoGeek.com. 12 mars 2009.
– Valdés-Dapena, Pierre. “Hybrides : sept soucis, sept réponses.” CNNMoney.com. 1er mars 2007.
– Eh bien, Ray. «Toyota Prius 2010 : à 50 MPG, véhicule de vente au détail officiellement au kilométrage le plus élevé.” Jalopnik.com. 2 mars 2009.
