Les batteries EV massives offrent une grande autonomie et des tonnes de poids à vide
- La camionnette GMC Hummer EV Edition 1 fait pencher la balance à plus de 9000 livres, avec une batterie qui pèse à elle seule plus que certaines voitures entières.
- Les constructeurs automobiles reconnaissent la nécessité d’augmenter l’efficacité à tous les niveaux, mais la technologie actuelle des batteries ne dispose pas encore d’une densité d’énergie qui permettrait de maintenir l’autonomie et les performances exigées par les consommateurs avec des batteries plus petites.
- Le Lucid Air Grand Touring atteint une autonomie énorme de 516 miles sur un pack beaucoup plus petit que celui du Hummer, mais il pèse toujours plus de 5200 livres et coûte plus de 140 000 $.
Il n’y a pas moyen de contourner le problème : le nouveau GMC Hummer EV, qui a attiré beaucoup d’attention lors du concours Amelia en Floride le 6 mars, est un poids lourd. Selon les données de test, l’édition 1 fait pencher la balance à 9063 livres, dont environ un tiers (2923 livres) dans la batterie seule. Le pack pèse plus qu’une berline Honda Civic.
Pour donner au Hummer haut de gamme de 1000 chevaux plus de 350 miles d’autonomie et une grande accélération accrocheuse, une énorme batterie de 210 kilowattheures (kWh) était nécessaire. C’est loin de la phrase mémorable du regretté fondateur de Lotus, Colin Chapman, « Simplifiez, puis ajoutez de la légèreté ».
GM a refusé de commenter, mais Carlos Tavares, PDG de Stellantis, a déclaré lors d’un entretien téléphonique que c’est un point « valable » que les voitures devraient être plus légères. « C’est plus difficile de conduire des voitures lourdes », dit-il. « L’autre problème a à voir avec la rareté des matières premières [that are slowing down auto production]— il faut plus de ces matériaux pour fabriquer des voitures plus grosses. Donc, oui, nous devons rendre les voitures plus légères, afin qu’elles consomment moins d’énergie. Les voitures électriques plus légères n’auront pas à transporter de si grosses batteries et auront des temps de charge plus courts.
Ce n’est pas parce que la solution évidente est d’obtenir des packs plus petits en réduisant le poids du véhicule avec des composants de taille réduite et des matériaux légers tels que la fibre de carbone ou l’aluminium que l’industrie ira nécessairement de manière décisive dans cette direction. Le prix est une considération. Les Américains aiment leurs grosses voitures (y compris les Hummers), et certains initiés de l’industrie affirment que les problèmes critiques de durabilité se déplaceront en fait ailleurs.
Anthony Schiavo, directeur de recherche chez Lux Research, est l’auteur du rapport Electric Vehicle Lightweighting 2030, qui prédit que la densité des batteries augmentera de 15 % au cours de la prochaine décennie. « Les performances, la densité d’énergie et le coût de la batterie se sont considérablement améliorés, ce qui réduit la pénalité de coût des batteries plus grosses », a déclaré Schiavo dans une interview. « Nous sommes maintenant autour de 100 $ à 120 $ par kilowattheure. Une conclusion clé pour les constructeurs automobiles est que la façon d’augmenter l’autonomie est d’utiliser des packs plus gros, pas une tonne de fibre de carbone très chère et de composites avancés – la marque de fabrique des premières voitures telles que la BMW i3.
Schiavo dit que nous ne devrions pas juger les véhicules électriques selon d’anciennes mesures environnementales. « De toute évidence, un Hummer de 9000 livres n’est pas durable, et ce n’est pas le genre de véhicule que vous devriez utiliser pour ramasser les courses », a-t-il déclaré. «Mais ce sont des véhicules électriques, sans les problèmes de pollution des tuyaux d’échappement inhérents à la combustion interne. Je pense que les considérations importantes pour les conceptions futures seront des poids plus légers pour la réduction des coûts – en utilisant des matériaux moins chers et plus minces – et l’approvisionnement en matériaux. Le matériel provient-il d’opérations minières non durables ou de zones de conflit ? »
Bien qu’il soit moribond maintenant, Schiavo pense que le type d’échange de batterie EV proposé par Better Place, aujourd’hui disparu, pourrait revenir. « Cela prend tout son sens en Chine pour les flottes via des sociétés comme Nio », a-t-il déclaré. « Nous nous attendons à voir plus d’échanges, surtout si une marque de VE devient dominante dans les ventes et qu’il y a une certaine standardisation des batteries dans l’industrie. »
Pourtant, les constructeurs automobiles peuvent et essaieront de réduire le poids de leurs véhicules électriques. John Catterall, vice-président du marché automobile pour l’American Iron and Steel Institute, a reconnu que les améliorations de la technologie des batteries pourraient réduire le besoin d’allègement. Mais dans une interview, il a déclaré que l’acier à haute résistance pour des produits tels que les supports de batterie « signifiera que les constructeurs automobiles pourront s’en tirer avec des matériaux plus minces qui peuvent supporter une charge plus élevée. Nous devons travailler pour réduire la masse des véhicules électriques, et des réductions de 25 % sont possibles dans les voitures qui utilisent de l’acier à haute résistance.
Ces supports de batterie pourraient également être en résine thermoplastique, a déclaré Matt Zessin, responsable du marché automobile chez M. Holland Company, qui distribue ces produits. « Les véhicules électriques sont relativement nouveaux sur notre marché », a-t-il déclaré dans une interview. « Mais les batteries sont un élément essentiel du poids du véhicule. Nous examinons l’ensemble du paysage, y compris les plateaux et les couvercles. » La solution spécifique est la fibre de verre mélangée à du polypropylène, qui est déjà utilisée dans les tableaux de bord et les consoles centrales, a-t-il déclaré.
La fibre de carbone, présente dans de nombreux véhicules électriques, présente d’énormes avantages en termes de poids, mais Zessin a déclaré que « le problème a été d’amener la fibre de carbone à un prix qui a du sens pour le marché ». La fibre de carbone a certainement du sens sur les supercars électriques haut de gamme et pour certaines pièces. Carbon Revolution, par exemple, est un fabricant de roues australien qui a fourni Ford (y compris pour Shelby), Ferrari et General Motors (la Corvette Z06). La société affirme avoir six programmes en production avec trois sociétés mondiales et neuf autres programmes en développement. Sur les SUV et les camionnettes électriques, il a déclaré que « des avantages d’extension d’autonomie très significatifs » sont possibles.
Dans le numéro d’avril, Consumer Reports a tracé la gamme des véhicules électriques actuels, avec le Lucid Air Grand Touring tout en haut, 516 miles sur une charge. Le concurrent le plus proche était la version longue portée de la Tesla Model S, avec 405. La batterie du Grand Touring est de 112 kWh, grande mais pas la plus grande du marché. Le pack de Tesla n’est que légèrement plus petit, à 100 kWh. Les 210 kWh du Hummer EV génèrent 329 miles, un résultat partiellement expliqué par le poids du véhicule. Quel est donc le secret de Lucid ?
Eric Bach, vice-président senior des produits et ingénieur en chef chez Lucid Motors, a déclaré à Autoweek que tirer plus de kilomètres d’une batterie avec une quantité donnée d’énergie stockée a plusieurs dimensions. « Notre coefficient de traînée de 0,20 est de classe mondiale, et nous avons une petite zone frontale sur l’Air », a-t-il déclaré. « Nous avons une faible résistance au roulement dans nos pneus propriétaires, dans chaque roulement et dans l’ensemble du système. Et nous avons allégé l’unité de transmission, qui comprend le moteur, le différentiel, la boîte de vitesses et l’onduleur. Il ne pèse que 74 kilos [163 pounds]. L’unité de Tesla dans le modèle 3 pèse 92 kilos [202 pounds], 30 % plus lourd et moins puissant. Et puis il y a notre effort global pour rendre la voiture aussi légère que possible.
Le Grand Touring n’est pas léger – il atteint la balance à 5266 livres. La plupart des véhicules électriques sont lourds et ne plairont pas de sitôt à Colin Chapman. Les batteries représentent toujours une lourde charge à transporter, mais les constructeurs automobiles utilisent tous les moyens à leur disposition pour construire des voitures efficaces autour d’elles.
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