Quelle est la différence entre les watts et les volts-ampères ?

Lotus a dévoilé une étude de conception axée sur une course d’endurance électrique – l’objectif est de la faire concourir au Mans et sur d’autres circuits pour la saison 2030. Parmi les innovations projetées de la Lotus E-R9, on trouve un moteur électrique pour chaque roue et des panneaux de carrosserie semblables à ceux d’un avion qui peuvent changer de forme selon les besoins pour offrir une traînée minimale sur les lignes droites et une force descendante maximale dans les virages.

De toutes les caractéristiques proposées, il est plus curieux que les ingénieurs de Lotus aient choisi d’employer une batterie remplaçable à chaud qui pourrait être changée par une équipe de puits, avec un peu d’aide mécanique, de la même manière que le ravitaillement en carburant.

Le concept de course ER-9 Le Mans de Lotus possède des surfaces aérodynamiques mobiles et une batterie entièrement remplaçable.

Pendant une course du Mans, une voiture s’arrête pour faire le plein de carburant toutes les 45 minutes environ, soit une trentaine de fois en tout. Cela signifie qu’une voiture doit être capable de faire environ 100 miles avant de faire le plein pour être compétitive. Toutefois, la technologie des batteries n’a progressé qu’au point d’être utile pour des courses plus courtes (environ 45 minutes), comme c’est le cas dans la série actuelle de Formule E. D’ici 2030, Lotus estime que le problème sera résolu.

« La densité énergétique et la densité de puissance des batteries se développent de manière significative d’année en année. Avant 2030, nous aurons des batteries à chimie cellulaire mixte qui donneront le meilleur des deux mondes, ainsi que la possibilité de ‘changer à chaud’ les batteries pendant les arrêts au stand », a déclaré Louis Kerr, membre de l’équipe de développement de l’E-R9 et ingénieur principal de la plate-forme pour la Lotus Evija, une voiture de sport électrique à production limitée et le premier VE à être introduit et fabriqué par la société.

L’idée qu’une voiture puisse être conçue autour de l’idée de batteries remplaçables à chaud pour permettre un « ravitaillement » beaucoup plus rapide n’est pas nouvelle. En effet, en 2013, Elon Musk a présenté la technologie d’échange de batteries de Tesla sur sa Model S. Cependant, lorsque Tesla a ouvert une station d’échange de batteries en Californie, prête à échanger les cellules énergétiques d’un véhicule contre des cellules entièrement chargées plutôt que de s’appuyer sur des stations de recharge rapide, les propriétaires ont rejeté le concept de batterie échangeable. Seul un petit nombre de voitures étaient amenées pour échanger les batteries.

Echanges réussis en Chine

Néanmoins, l’idée semble fonctionner en Chine, le plus grand marché de VE au monde avec 3,1 millions de véhicules électriques en activité. NIO, un constructeur automobile coté en bourse, fondé en 2014 et basé à Shanghai, connaît le succès avec un modèle commercial de remplacement de batterie. Les clients de la marque chinoise peuvent acheter uniquement le véhicule, choisir le BaaS (Battery as a Service), et sélectionner le pack de batteries le plus adapté à leur besoin : 70 kWh ou le pack plus récent de 100 kWh, par exemple.

L’échange de batterie soulève également la possibilité que, puisque les consommateurs ne seront pas propriétaires de la batterie – elle sera louée jusqu’à ce qu’elle soit échangée – les constructeurs automobiles puissent réduire le coût global du VE. Les batteries sont l’un des éléments les plus coûteux d’un véhicule électrique. Par exemple, le modèle d’abonnement BaaS de NIO dissocie le coût de la batterie du prix d’achat de ses véhicules. En utilisant le modèle BaaS, les clients peuvent acheter les véhicules NIO ES8, ES6 ou EC6 sans batterie, louer des batteries de différentes capacités et payer les frais de batterie sur une base mensuelle en fonction de leurs besoins réels.

La photo montre une batterie NIO dans la station d’échange de batteries de l’entreprise.

Le programme batteries non incluses de NIO pour sa batterie de 70-kWh peut permettre aux acheteurs d’économiser 10 000 $ sur le prix d’un véhicule. Actuellement, le prix d’un pack de 70 kWh est d’environ 145 $ par mois.

Avec une batterie de 100 kWh, l’autonomie des modèles NIO peut désormais atteindre jusqu’à 615 km (382 miles). L’achat d’une voiture NIO avec la batterie de 100 kWh en utilisant BaaS entraîne une soustraction de 128 000 RMB (19 732 $) du prix de la voiture avec des frais d’abonnement à la batterie de 1 480 RMB (228 $) par mois.

NIO a réussi d’une manière dont aucun autre constructeur automobile dans le monde n’a réussi à ce jour. Son service d’échange de batteries de VE en Chine, baptisé NIO Power, a dépassé les 1,1 million d’échanges. NIO a également étendu la taille de son réseau d’échange de batteries à 158, et prévoit d’en construire 300 de plus en 2021, car le constructeur automobile a signé plusieurs accords destinés à accroître encore ce nombre.

Par exemple, NIO a conclu un accord avec State Grid EV Service, une unité du distributeur d’électricité public chinois, pour construire 100 stations à travers la Chine et un accord de coopération stratégique avec un important détaillant de meubles chinois, Red Star Macalline, pour construire conjointement des stations de recharge de VE et d’échange de batteries. Dans le cadre de ce dernier accord, les deux parties co-construiront 60 stations de ce type cette année.

NIO a construit sa première station d’échange de batteries en mai 2018. Chaque station dispose de cinq emplacements pour les batteries interchangeables. Il faut en moyenne trois à cinq minutes pour remplacer des batteries épuisées par des batteries entièrement chargées dans une station NIO Power Swap. C’est à peu près le même temps qu’il faut pour faire le plein d’essence dans une station-service.

Les dernières nouvelles de NIO

Lors de sa journée NIO organisée début janvier, la société a lancé son pack de batteries de 150 kWh et sa station d’échange de batteries de deuxième génération.

Le nouveau pack de batteries augmente la densité d’énergie à 360 Wh/kg grâce à un électrolyte hybride, une anode composite Si/C inorganique et une cathode à haut nickel à revêtement nanométrique. Cette batterie porterait l’autonomie de la nouvelle ES8 à 850 km, de l’ES6 à 900 km, de l’EC6 à 910 km et de l’ET7 à plus de 1 000 km.

La station d’échange de batteries de deuxième génération de NIO peut accueillir 13 batteries, permettant jusqu’à 312 services d’échange par jour. NIO a déclaré s’attendre à ce que le nombre de ses stations d’échange de batteries en Chine atteigne 500 d’ici la fin de 2021. BaaS couvre maintenant 64 villes en Chine et NIO construit une nouvelle station d’échange de batteries en Chine chaque semaine.

A part NIO, BAIC BJEV, l’unité de véhicules électriques de Beijing Automotive Group (BAIC) et State Grid EV, un service public d’électricité d’État chinois, collaborent sur l’activité d’échange de batteries dans le but de mettre en place conjointement 100 stations d’échange de batteries et de desservir pas moins de 10 000 véhicules alimentés par des batteries échangeables avant juin 2021.

Rôle du gouvernement

L’un des freins à une véritable tentative de généralisation de l’échange de batteries en Chine est que le ministère chinois des Finances a réduit cette année les subventions pour les VE de 20 % ; le montant standard remboursé aux acheteurs l’année dernière était d’environ 18 000 RMB (2 800 $). Cette réduction sera désormais ramenée à environ 2 220 dollars. Le soutien aux subventions de Pékin a une date limite de suppression progressive en 2022.

Pour assurer un processus de remplacement de la batterie en toute sécurité, le gouvernement chinois a travaillé sur la normalisation des services de remplacement de la batterie, visant à établir des normes industrielles communes pour la procédure. C’est important car les fabricants chinois de VE qui fournissent des services d’échange de batteries, notamment BJEV et NIO, ont des modèles de batteries différents, ce qui signifie que les propriétaires de VE ne peuvent échanger leurs batteries que dans la station de leur propre marque.

La conformité technique requise pour servir plusieurs types de véhicules à batterie est difficile. Cependant, il peut être surmonté en travaillant avec quelque chose comme une flotte de taxis dans laquelle tous les taxis sont les mêmes.

En conséquence, les observateurs du secteur s’attendent à voir l’échange de batteries s’installer avec les flottes de robo-taxi et de propriété partagée. Par exemple, le plus grand fabricant chinois de voitures purement électriques, BAIC BJEV, possède 206 stations d’échange de batteries dans 19 villes de Chine. Ces stations servent principalement à la flotte de taxis de l’entreprise.

De même, Bluepark Intelligence Energy Technology Company, elle-même une spin-off technologique de batterie du groupe d’entreprises BAIC, disposerait de 187 stations d’échange de batterie dans 15 villes chinoises. L’opération d’échange de batteries de Bluepark s’adresse principalement aux taxis ainsi qu’aux réseaux de partage de voitures ; elle dessert 16 000 taxis électriques. L’un des investisseurs de BluePark Intelligence est SK Future Energy Shanghai, une filiale à 100 % de la société coréenne SK Innovation, qui fait elle-même partie du conglomérat coréen SK Group.