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Des chiffres sur la regénération dans une EV

Fri, 08 Dec 2023 20:02:19 +0100 - (source)

Image d’une voiture électrique devant une station électrique avec des statistiques.
Je possède une EV, et j’ai aussi acquis un scanner OBD-2 (On-Board Diagnostic). Il s’agit d’un petit boîtier (ou dongle), qui se branche sur la prise diagnostique de la voiture. Le boîtier peut alors lire les informations de l’ordinateur de bord.

Les informations affichées (via la liaison avec le smartphone) vont du compteur de vitesse au compteur kilométrique, à la température extérieure et intérieure, au taux d’oxygène dans le carburateur (sur une thermique) ou la tension et la température des cellules (dans une voiture électrique), etc.

C’est aussi par là que le garagiste peut lire les fameux « codes erreur » (codes DTC, pour Data Trouble Code — liste de codes DTC ici) de la voiture lorsque le témoin d’erreur s’affiche.

Toutes les voitures vendues depuis 2001 en Europe disposent d’un port OBD-2, y compris sur les voitures électriques, qui ont alors des codes et des informations spécifiques pour elles.

Dans la mienne et avec l’outil que j’ai, j’ai 27 pages d’informations (dont 7 pages sur les tensions sur chaque cellule). Ça fait un gros paquet d’informations pour tout nerd qui aiment les chiffres :

Parmi elles figurent aussi les données accumulées d’énergie : combien d’énergie j’ai injecté dans la voiture depuis que je l’ai ?
Cette donnée en particulier permet quelques calculs et statistiques, et c’est sur ça que je reviens ici.

Liste de données utiles relevées

Les chiffres qui nous intéressent aujourd’hui :

L’ODO, c’est simple : c’est l’odomètre, le compteur de kilomètres.

L’AQC : c’est la quantité d’énergie (en kWh) chargée sur un chargeur rapide (quick charge), au total, cumulativement.
L’ANC : c’est la quantité d’énergie (en kWh) chargée sur un chargeur normal, ou lent, au total, cumulativement
La somme AQC + ANC est donc l’énergie totale que l’on a chargée avec une prise de recharge.

Le CEC : c’est une information donnée par le système de gestion de la batterie (BMS) et qui représente la quantité totale d’énergie qui a transité dans la batterie. Ceci inclut donc l’AQC et l’ANC, mais également l’énergie régénérée grâce au freinage régénératif.
Le CED : c’est la quantité totale d’énergie sortie de la batterie. Celle-ci peut avoir servie pour rouler, pour charger la batterie 12 V, pour faire tourner les accessoires, le chauffage, etc.

Avec tout ça, quelques calculs sont possibles.

Consommation moyenne à la prise

J’ai fait 17 251 km.
J’ai chargé — avec une prise — 382 + 1 875 = 2 257 kWh.

Conclusion : je roule à environ 130 Wh/km, soit 13 kWh/100 km. C’est tout à fait honorable, sachant que ce sont des trajets assez représentatifs de ce que je roule toute l’année, y compris avec des longs trajets.

ÉDIT : ces trajets sont pris entre fin mai et début décembre. En toute rigueur, je referais un calcul en mai de l’an prochain, pour prendre en compte les chiffres de cet hiver.

À cela, on peut ajouter 10 à 15 % de pertes de recharge. En gros, pour chaque kWh reçu par la voiture, environ 10 % est perdue en chaleur entre la prise et la batterie. Cette perte n’est pas prise en compte par l’affichage de la consommation de la voiture.

Ceci donne donc une valeur, celle que je paye, d’environ 15 kWh/100 km. Ça reste un bon score, une bonne moyenne parmi les différentes voitures électriques du marché (à qui on doit également rajouter ~10 % à la valeur affichée).

On voit aussi que l’essentiel de la conso se fait à la maison : l’ANC est bien supérieur à l’AQC. Je fais comme la majorité des gens sur ce point-là. Je ne me vois pas faire autrement : c’est le plus pratique et le plus économique.
Ceci dit, si je n’en avais pas la possibilité et si j’avais une borne en bas de chez moi, je m’en sortirais, c’est juste que je verrais ça comme une contrainte, tout comme faire un plein d’essence était plus une contrainte qu’autre chose aussi.

Consommation moyenne au véhicule

La consommation ci-dessus, les 15 kWh/100 km c’est ce que je paye à EDF. Ce n’est pas ce que consomme le véhicule, ou le moteur, lorsqu’il tourne. Lui, il consomme beaucoup plus.

Pour ça, regardons le CEC (charge) et le CED (décharge).
Le CEC indique l’énergie totale qui est rentrée dans la batterie, et le CED c’est pour ce qui est sorti.

On voit que le CEC est plus élevé que l’AQC+ANC. L’énergie qui a transité vers la batterie est donc plus élevée que ce que l’on a chargé : c’est normal : le CEC intègre l’énergie gagnée lors du freinage régénératif.

La régénération, c’est de l’énergie qui est récupérée et stockée dans la batterie lorsqu’on utilise le frein moteur électrique. Cela peut être lorsqu’on ralentit, ou dans une descente. Cette énergie est stockée au lieu d’être perdue dans l’usure et l’échauffement des plaquettes de frein ou de la compression de gaz dans un moteur à piston lors du freinage moteur.

En termes de consommation du moteur et du reste des accessoires du véhicule, c’est ça qui faut prendre.

Avec ces chiffres, et avec l’ODO, on tombe donc sur 20 kWh/100. C’est ce que l’on consommerait si la régénération n’existait pas. C’est ce qu’une logique de voiture thermique consommerait.

Ce chiffre est plus élevé que les 13 ou 15 kWh/100 km, mais on s’en fiche : on ne paye pas la différence, il s’agit de récupération d’énergie.

(ÉDIT : cette énergie inclut aussi l’énergie transitant par la batterie dans le cas où on utilise le V2L (vehicle-2-load), le V2H (vehicle-2-home) ou V2G (vehicle-2-grid), qui ne sert donc pas pour rouler mais pour alimenter un appareil externe ou sa maison — certaines voitures le permettent, dont la mienne, même si sur ces chiffres je ne m’en suis pas encore servi. Les chiffres ici sont donc uniquement lié au régen)

Rendement de la batterie

Le CEC est de 3 568 kWh et le CED est de 3 441 kWh. Autrement dit, la batterie a vu rentrer 3 568 kWh et vu sortir 3 441 kWh. La différence de 127 kWh est liée aux pertes thermiques de la batterie : une partie de ce qui est rentré n’en est jamais ressorti ! Aussi, n’oublions pas la quantité d’énergie actuellement dans la batterie, qui est donc mise dedans sans en être sortie encore !
À ce moment-là, la batterie contenait 52 kWh. Les pertes ne sont donc « que » de 75 kWh.

Tenant compte de ça, on trouve que le rendement électrochimique de la batterie est un remarquable 97,8 %. Ça signifie que pour 100 kWh qui entrent dans la batterie, on peut en restituer 97,8 ; et le reste, la différence de 2,2 %, sera perdue.

Pas mal, et d’autant plus que sur les longs trajets dans le froid, une partie de ces 2,2 % de pertes thermiques est utilisée pour chauffer l’habitacle. Efficience énergétique jusqu’au bout (une thermique recycle elle-aussi la chaleur perdue du moteur).

La régénération : combien ?

La différence entre le CEC et le ANC+AQC donne la quantité d’énergie totale qui a été mise dans la batterie hors cycle de recharge, donc uniquement avec de la régénération.

On est ici à 1 311 kWh, soit 1,3 MWh. C’est quand-même assez conséquent.
Au tarif EDF de base, ça revient à 260 €.

Une voiture électrique sans régen (ou une conduite qui n’en profite pas) aurait donc eu à payer tout ça en plus en courant pour la même distance parcourue. Raison supplémentaire pour apprendre la conduite électrique et l’usage du freinage régénératif. Normalement la voiture le fait toute seule, mais une conduite adaptée permet de l’optimiser (et une conduite inadaptée a pour effet de shunter cette possibilité).

Toute cette énergie est de la récupération lors des descentes et des freinages. Oui, on parle en mégawattheures. Tous les véhicules électrifiés (électriques (EV), hydrogène à pile à combustible (FCEV), hybrides (HEV), hybrides rechargeables (PHEV)…) récupèrent cette énergie et l’utilisent pour rouler au lieu de cramer des plaquettes et des disques de frein.

À raison de 20 kWh/100 km, ça correspond à avoir roulé 6 550 km uniquement grâce à cette récup, soit plus de 33 % de ce que j’ai roulé. Le fait de rouler beaucoup en montagne doit aider à mon avis, mais ça reste conséquent (et réel dans mon cas).

Ceci rejoint le chiffre de ~30 % de consommation de carburant en moins retrouvée sur les hybrides par rapport à leur modèle non-hybride. Ce n’est donc pas absurde, même si je persiste à trouver ça impressionnant et intéressant.

Notons que la régen est d’autant plus pertinente pour les voitures qui font des trajets en ville, routes de campagne, ou montagne. Là où on ralentit, s’arrête, ou profite souvent des descentes. Si vous faites exclusivement de l’autoroute, le gain est moins important sur une électrique. Il peut subsister un gain conséquent sur les hybrides pour des questions de cycle optimal du moteur thermique (sur une hybride, à chaque fois que vous roulez et que le moteur thermique s’éteint, c’est de l’énergie « gagnée » grâce à l’hybridation).

Et en termes de CO2 ?

17 000 km, ça fait combien de CO2 ?

J’ai consommé, voir plus haut, 2 257 kWh, incluant les pertes au chargement (de 10 à 15 %).

En France, en été — cet été — l’électricité chez EDF a émis environ 20 gCO2/kWh. Ça revient donc à 55 kg de CO2 émis. Ce n’est pas rien, mais c’est sur 17 000 km.

Si j’avais fait ça en voiture essence, j’aurais émis beaucoup plus. Chaque kilogramme d’essence émet environ 3 kg de CO2 (la molécule de CO2 a environ trois fois la masse de son seul atome de carbone).
55 kg de CO2 correspondent donc aux émissions de 18 kg d’essence, soit environ 25 litres.

Et 25 L d’essence, c’est environ 350 km de parcourus (à raison de 7,1 L/100 km, qui semble la moyenne — on peut compter 700 km si l’on veut, on reste un ordre de grandeur en dessous de la distance parcourue par une EV pour un tel bilan).

En d’autres termes : on émet autant de CO2 en 17 000 km en EV qu’en 350 km en thermique. Si j’avais fait 17 000 km en thermique, ça aurait produit 2 715 kg de CO2. Sacrée différence !

Incidemment, ces 2,7 tonnes représentent environ 90 % du surplus de CO2 émis à la production d’un VE par rapport à un VT (qui est de ~3 tonnes selon les sources, et probablement selon les voitures aussi).
Dit autrement, dès ~19 000 km, je serais gagnant en termes de CO2 : ce que j’ai émis en plus en achetant une EV, je l’aurais compensé par une (quasi)-absence d’émission à l’usage (considérant que ces trajets auraient été là même si j’avais pris une voiture essence d’un gabarit similaire).

On peut aussi dire que la VE ne serait toujours pas perdante en termes de CO2, même si je changeais de batterie tous les 19 000 km… ce qui est on n’est plus éloigné de la réalité, vu qu’elles sont prévues pour durer au moins de 200 000 à 750 000 km.

Au final, si on considère 200 000 km comme la durée de vie d’une voiture, une thermique émet 4x plus de CO2 qu’une EV (incluant production et usage de la voiture).
Dans le cas, donc, où les trajets sont réalisés quoi qu’il arrive, alors on peut acheter 4 EV et ça émettra toujours moins qu’une thermique qui continue de rouler.

Enfonçons donc le clou : non, garder sa vieille voiture thermique au lieu d’acheter une électrique n’est pas un geste pour le climat. Au contraire.

(PS : ces calculs sur le CO2 sont faits pour la France, avec le mix énergétique fortement décarboné que l’on a. Il est aussi valable pour les pays scandinaves, Québec et quelques autres régions du monde. Si vous êtes en Allemagne, en Pologne, au Texas, ou même aux Pays-Bas, qui ont un mix électrique fortement carboné grâce aux écologistes, le gain — bien que positif — est [i]nettement moins fort).[/i]

Conclusion

Un module OBD-2 peut-être sympa à explorer, quel que soit le véhicule.

Sur une électrique comme ici, ça m’a permis de sortir quelques chiffres, basés sur une conduite quotidienne réelle et fortement mixte, tant en vitesse qu’en termes de relief (je fais du plat, de la montagne, un peu de tout).

Attention : ce n’est pas parce que c’est mixte que ça sera représentatif pour vous. Pour ce qui est de la conso brute, évidemment elle augmente avec la vitesse (plus d’autoroute = consommation qui monte). Pour ce qui est de la proportion de régen, elle augmente en ville et en montagne.

Ces calculs permettent de voir que le rendement électrochimique de la batterie est excellent (97,8 %), bien que cela exclut les 10 à 15 % de pertes entre la prise chez vous et la batterie. Ce chiffre n’est pas de moi, mais semble retrouvée sur pratiquement tous les véhicules (voir là).
On peut aussi donner 15 kWh/100 km réels — à la prise — pour la Ioniq 6 la moins efficiente (AWD 20"), et par un temps d’été. Comme j’ai dis, je reviendrais après avoir bouclé une année.

Concernant la régénération, avec une conduite montagneuse, mixte, et aux limitations de vitesse (110 sur autoroute), on obtient environ 33 % de trajets roulés uniquement grâce à de la récupération. C’est assez extraordinaire.

Ma voiture et mon module OBD, enfin :

Pour ce qui est de l’application que j’utilise, oubliez celui d’OBD-Link. Prenez plutôt Car Scanner (sur l’Apple Store — sur Android Play Store). Perso j’ai payé les 7,99 € de la version payante sur iOS.

Image d’en-tête produite par Bing AI


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