Calcul de la dégradation de la batterie et de la perte de capacité
| État | Capacité totale | Perte (%) | Perte de capacité (kWh) | Energie à 100% | Calcul des pertes | Gamme | Temps de charge estimé à 150 kW DC Charge rapide |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nouvelle batterie | 60 kWh | 0 | 0 kWh | 60 kWh | — | 450 km | ~24 minutes |
| Perte de capacité de 10 % | 54 kWh | 0.1 | 6 kWh | 54 kWh | 60 kWh x 0,10 = 6 kWh | 450 − (450 × 0,10) = 405 km | 54 / 150 × 60 = ~22 minutes |
| Perte de capacité de 20 % | 48 kWh | 0.2 | 12 kWh | 48 kWh | 60 kWh x 0,20 = 12 kWh | 450 − (450 × 0,20) = 360 km | 48 / 150 × 60 = ~19 minutes |
📌 Ce tableau est basé sur un véhicule équipé d'une batterie de 60 kWh et d'une autonomie nominale de 450 km. Les calculs supposent une vitesse et une consommation constantes, avec une autonomie calculée de manière linéaire. En utilisation réelle, des facteurs tels que la météo, la vitesse de conduite, l'état de la route, l'état des pneus et l'efficacité du système peuvent entraîner des écarts d'autonomie et de consommation.
⚡ Les calculs du temps de charge indiquent le temps minimum théorique. Dans des scénarios de charge CC réels, le système de gestion de batterie (BMS) peut réduire progressivement la puissance de charge en fonction de l'état de charge (SOC), de la température et de l'état des cellules. De plus, la puissance maximale supportée par la borne de recharge et le véhicule affecte le temps. Par conséquent, les temps de charge réels peuvent être plus longs que ceux calculés.
🔍 🔍 Explication : chimie de la batterie, BMS et dégradation au fil du temps
Les cycles de charge/décharge, la température, la puissance de charge élevée et le stockage provoquent le vieillissement de la batterie. La structure chimique interne se dégrade → les cellules perdent leur capacité de stockage d'énergie.
Il affiche toujours la capacité maximale actuelle. Donc s'il y a 10 % de perte, 100 % = 54 kWh ; si 20% de perte, 100% = 48 kWh. Ainsi, même si l’affichage indique 100 %, il ne contient pas autant d’énergie qu’avant (moins d’énergie stockée).
Le temps de charge diminue légèrement car moins d'énergie doit être remplie.
Une batterie n’est pas un circuit électronique ; par conséquent, son état interne ne peut pas être connu avec précision. Les calculs sont basés sur le courant, la tension, l'énergie et le flux d'électrons entrant et sortant de la batterie. Des données telles que le nombre d'heures de charge de la batterie et son âge sont également évaluées pour estimer la durée d'utilisation, et l'écran du véhicule affiche l'état énergétique en % ou en autonomie. Le système de gestion de batterie (BMS) surveille en permanence ce flux d'électrons, cette chaleur, cette tension et ce courant ; il limite la batterie contre la surcharge, la décharge excessive et la surchauffe. Il génère également des données estimées sur l’état de la batterie (SOH) à partir des cycles de charge-décharge.
Le liquide électrolytique se dégrade, des gaz se forment, la chaleur augmente, un gonflement des cellules se produit, un risque d'incendie apparaît et la durée de vie de la batterie est considérablement réduite.
des réactions inverses se produisent dans la structure chimique, les électrodes s'effondrent, la cellule meurt complètement et devient irrécupérable.
La puissance affichée sur la borne de recharge et sur l'écran du véhicule est quasiment identique (ex. : 11 kW AC, 150 kW DC). Cependant, la puissance réelle entrant dans la batterie est inférieure de 5 à 12 % pour le courant alternatif et de 3 à 7 % pour le courant continu en raison des pertes de câbles et de connecteurs. Le BMS prend toujours en compte cette petite différence et protège la batterie contre une charge excessive ou insuffisante.
Il corrige les incertitudes résultant des modifications chimiques dans la batterie et des déséquilibres entre les cellules, garantissant que l'écran du véhicule indique avec précision l'état énergétique et l'état de la batterie. Pendant une charge normale, l'énergie entrante et sortante peut ne pas être parfaitement précise en raison d'erreurs de mesure, du vieillissement et des pertes de câbles/connecteurs ; L'étalonnage permet au BMS de voir la véritable capacité et le SOH.
La perte de la première année est rapide en raison de « la décantation chimique et de l’équilibrage cellulaire » ; après cela, la batterie se stabilise et la perte ralentit (environ 95 % → 92 %). Au cours des premiers cycles de charge-décharge, la couche SEI (Solid Electrolyte Interphase) se forme ; cette couche consomme de l'énergie chimiquement. La batterie est neuve, les surfaces des électrodes et l'électrolyte ne sont pas totalement stables. De petits déséquilibres et des différences de résistance entre les cellules s'installent également. D’où la chute initiale rapide.
La couche SEI s'est déposée, les structures chimiques sont stables, les cellules sont équilibrées. Dans le même usage, les cycles de charge-décharge entraînent moins de pertes. Résultat : la perte de capacité annuelle est moindre et non linéaire, progressant lentement.