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Les batteries Ni-MH demeurent le meilleur choix pour les véhicules hybrides

Écrit par

Raymond Bonnaterre

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 Toyota après avoir mené des tests intensifs depuis 2006 sur des Prius hybrides équipées de batteries au Lithium-Ion vient de conclure que pour une batterie de l’ordre du kWh, le faible gain de masse ne remboursait pas la différence de prix entre cette technologie et les traditionnelles batteries Ni-MH moins onéreuses. Le deuxième constructeur japonais, Honda utilise également des batteries Ni-MH pour ses voitures hybrides. C’est Sanyo qui lui fournit la batterie pour l’Insight de 100,8 Volts seulement, composée de 90 accumulateurs cylindriques du format d’une grosse pile (format D) qui présentent une capacité de 5,75 Ah. Peugeot au Salon de Francfort vient de présenter sa nouvelle plateforme 3008 HYbrid 4, avec une architecture en parallèle originale puisque le moteur thermique actionne le train avant, alors que le moteur électrique actionne le train arrière (FIG.). Ce choix permet de définir un ensemble électrique compact autour du train arrière du véhicule. Mais il oblige Peugeot à conserver une fonction Stop and Start sur le train avant, pour redémarrer le moteur thermique, ce qui nécessite de tirer une ligne de puissance vers l’avant du véhicule. La récupération d’énergie au freinage devrait être excellente. Peugeot pour des questions de coûts et de disponibilité a choisi une batterie Ni-MH 200V, 5,5 Ah de Sanyo.

Peugeot-Hybrid-4

 L’ensemble Sanyo-Matsushita va donc rester, associé à Toyota, le leader mondial incontesté des batteries Ni-MH pour véhicules hybrides. Un choix important va se poser en termes d’investissements pour suivre la croissance de la demande mondiale qui va provenir de la montée en puissance des deux grands constructeurs japonais Toyota et Honda, mais aussi du ralliement à cette technologie moins onéreuse, des constructeurs européens et américains.

 Cette segmentation du marché: NI-MH pour la technologie hybride et Li-Ion pour les véhicules électriques ou hybrides rechargeables devrait être également globalement suivie par les constructeurs chinois qui, ne l’oublions pas, sont bien souvent associés à des constructeurs européens (VW), américains (GM) ou japonais.

Le 16 Septembre 2009.

Commentaires

13 réponses à “Les batteries Ni-MH demeurent le meilleur choix pour les véhicules hybrides”

  1. Avatar de I.Lucas
    I.Lucas

    Cela confirmerait le rapport Syrota réalisé il y a un an pour le CAS.
    http://www.lepoint2.com/sons/pdf/rapport-syrota-voiture-electrique.pdf
    Le véhicule hybride est une évolution du véhicule à moteur thermique en utilisant de plus en plus d’électricité :
    – Start & stop
    – hybride moyen pouvant faire 5 km en mode électrique
    – hybride rechargeable pouvant faire 20 km en mode électrique
    L’hybridation permet d’éviter d’utiliser le moteur thermique dans le régime où il est peu performant :
    -le ralenti (rendement du moteur à explosion : 0%)
    – le cycle urbain (rendement énergétique du moteur à explosion de l’ordre de 12% ou 16% pour un diesel )
    et à garder le moteur à explosion essence ou diesel pour les longs parcours de type cycle interurbain où il est performant (rendement de 27% pour un moteur à explosion et de 32% pour un petit diesel (40% pour un diesel de PL))
    Si cette voie permet de fabriquer un grand nombre de véhicule, elle bénéficiera de crédits de R&D plus important que le véhicule électrique qui pourrait bien rester au stade du démonstrateur, ou de petites séries pour flottes captives.

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  2. Avatar de ray
    ray

    Lucas, heureusement que les constructeurs n’ont pas attendu le rapport Syrota pour imaginer le futur sinon on serait mal barrés. Je te rappelle que ce rapport stupide s’opposait radicalement au véhicule électrique. C’était tout à fait prémonitoire. Ce monsieur, aux connaissances figées à la loi de Carnot, n’avait pas intégré dans son raisonnement que l’électricité provenant de l’énergie photovoltaïque serait un jour la source d’énergie la plus propre et la moins chère. Pourtant on lui avait bien dit que le CO2 était un problème.

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  3. Avatar de Olivier
    Olivier

    L’auteur oublie une grande évolution prévisible des voitures hybrides que sont les supercondensateurs, qui vont s’ajouter ou remplacer les batteries Ni-MH.
    Rappelons que les supercondensateurs ont l’énorme avantage de stocker une grande quantité d’électricité sans aucune pertes. De plus ils ne s’usent pas.

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  4. Avatar de ray
    ray

    Non, je n’ai pas oublié!…
    Effectivement de grands progrès sont annoncés…en laboratoires. Mais à quels prix? Très voisins sinon supérieurs à ceux d’une batterie Li-Ion pendant quelques décennies. C’est basiquement la même technologie aux matériaux pour électrodes près qui peuvent être très sophistiqués, parfois avec des surfaces plus grandes et donc plus onéreuses. Pour l’instant, les supercaps, beaucoup en parlent mais peu les utilisent.
    Remarque: les supercaps ne stockent pas une grande quantité d’électricité, sinon elles auraient déjà remplacé les batteries. Mais elles peuvent délivrer une très grande puissance dans un laps de temps bref.
    Une utilisation classique dans les transports collectifs type tram ou métro par exemple, repose sur une recharge très rapide du convoi à chaque arrêt en station. Dans ce cas les constructeurs utilisent des supercaps mais le plus souvent associées en tampon avec une batterie. Dans ces cas les problèmes de volumes et de masse sont secondaires. C’est le cas par exemple du tout nouveau tram de Siemens au Portugal qui associe supercap et batterie Ni-MH
    http://w1.siemens.com/entry/industry/cc/features/industry_mobility/all/en/pdf/rollout_lisbon_nvc_en.pdf
    Donc en attendant la supercap révolutionnaire annoncée par notre ami Olivier, Peugeot, comme Toyota et Honda a choisi le NI-MH. Je pense que c’est le bon choix.

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  5. Avatar de Olivier
    Olivier

    la « supercap révolutionnaire » comme tu écrits existe : batscap propose déjà des condensateurs de 2.6kF
    Reste aux constructeurs à intégrer ce composant dans leurs voitures.

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  6. Avatar de ray
    ray

    Effectivement, j’ai entendu dire beaucoup de bien de ce produit qui devrait trouver des applications là où le volume et la masse sont moins critiques que dans une voiture hybride.
    En effet pour stocker les 1100 Wh de Peugeot avec une caractéristique de 5,3 Wh/kg déclarée par Batscap il faudrait embarquer dans un coffre plus de 200 kg de supercap. En prenant une densité de 2 pour ce genre de bestiole (le constructeur n’indique pas de volume) cela conduirait à une batterie de plus de 100 litres.
    Pour les 600 Wh de l’Insight on arriverait a plus de 120 kg et plus de 60 litres.
    Pour mémoire, un élément Ni-MH de format D de 5,5 Ah présente une énergie spécifique de 138 Wh/litre soit 26 fois celle de la supercap de Batscap.
    Donc Olivier, dès que vous avez des contraintes de volumes ou de masse, les supercapacités ne satisfont pas à la spécification.
    Par contre dans un tram ou un métro c’est jouable.
    Mais n’oublions jamais que les coûts dépendent des volumes. Faire du up-sizing n’est jamais bon. Le volume c’est de la quincaillerie chère et inutile

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  7. Avatar de Cedric
    Cedric

    J’ai une question concernant les batteries de démarrage des voitures classiques : comment expliquer qu’elles ont une capacité aussi grande que l’Insight (12V et 70 Ah par exemple font 840 Wh contre 600 Wh pour l’Insight) dans un volume et un poids aussi faible par rapport au NiMh?
    Pourquoi alors ne pas les utiliser pour les voitures hybrides?
    Merci de vos réponses.

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  8. Avatar de ray
    ray

    La principale raison est qu’une batterie au plomb ne tiendrait pas le coup très longtemps dans les conditions d’utilisation d’un véhicule hybride en raison des régimes de charge (freinage) et de décharge (accélération) rapides et d’une durée de vie en cyclage limitée. Un des problèmes majeurs dans les véhicules hybrides est posé par les fortes pointes de puissance qui nécessitent des tensions élevées pour éviter des courants trop forts et donc des chutes ohmiques inacceptables. C’est pour cela que les constructeurs japonais sont partis sur des tensions proches de 200V, que Honda a ramené à 100V sur l’Insight pour réduire le prix de la batterie.
    Les batteries au Plomb sont utilisées dans les systèmes Stop & Start où les conditions d’utilisations sont moins exigeantes. Ceci explique le succès rencontré par ce système. Bosch estime que 50% des voitures vendues en 2012 en seront équipées.

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  9. Avatar de ray
    ray

    Je ne peux m’empêcher de poster ce passage digne des anthologies d’ignorance et de patacaisse, issu d’un article d’un certain Didier Julienne paru dans les Echos sur le sujet:
    « Le carbonate de lithium est le plus intéressant pour les industries consommatrices car il a la forme physique la plus proche des besoins technologiques pour le stockage électrique.(Sic)
    Ce carbonate se trouve essentiellement à la frontière entre le Chili, l’Argentine et la Bolivie. Des réserves sous-marines existeraient aussi, dans la Méditerranée par exemple. Mais leurs coûts d’exploitation seraient élevés. Elevés aussi sont les coûts de transformation du minerai de lithium extrait des mines chinoises, américaines, russes ou du Zimbabwe si le niveau des prix de vente du lithium est trop bas. »(re-sic)
    VOIR ce papier:
    http://blogs.lesechos.fr//article.php?id_article=2987

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  10. Avatar de arthur
    arthur

    @ray
    « n’avait pas intégré dans son raisonnement que l’électricité provenant de l’énergie photovoltaïque serait un jour la source d’énergie la plus propre et la moins chère. »
    Je vois pas le rapport avec les véhicules électriques (vous aimez les décos de toits en photovoltaique sans doute ?), et bien sûr le PV est encore très cher (sans compter qu’il ne dépassera jamais 20% de rendement au m2, donc complétement en dehors des ordres de grandeurs pour source indépendante et suffisante sur un véhicule)
    Mais ceci n’est en rien contre les véhicules électriques, bien au contraire.

    Répondre
  11. Avatar de ray
    ray

    Oui Arthur vous avez raison, un panneau photovoltaïque sur le toit d’une voiture n’est pas suffisant pour alimenter en énergie un véhicule de 800 kg. Mais il peut y participer.
    Si vous prenez 2m2 de panneau sous le ciel de Californie (2000 heures d’ensoleillement à pleine puissance soit 1kW par m2) avec un rendement de 20% cela permet de fournir annuellement à la batterie:
    2 x 2000h x 1kW x 0,20 = 800 kWh soit pour une batterie de 16 kWh l’équivalent de 50 recharges gratuites par an. En Europe prenez les 2/3.
    Allons plus loin et utilisons une place de parking surmontée d’un panneau solaire de 4 m2, on obtient en plein soleil soit du C/20 pour une batterie de 16 kWh ou du C/10 pour une batterie de 8kWh d’un véhicule plug-in. Après 8 heures de boulot votre batterie plug-in est rechargée!
    Allons encore plus loin, sur le toit de votre garage vous avez 8 m2 de modules photovoltaïques…..
    Les possibilités seront immenses Tutur. Quand aux prix faites confiance aux Chinois, ils s’en occupent activement.
    Pour les rendements énergétiques au m2 je vous recommande de lire,
    http://www.leblogenergie.com/2009/06/comparons-la-puissance-sp%C3%A9cifique-de-la-ferme-photovolta%C3%AFque-du-lauzet-%C3%A0-dautres-options-vertes.html
    vous y verrez que le photovoltaïque est bien supérieur à n’importe quelle biomasse.
    20% de conversion, et même le double dans les cellules à concentration, de l’énergie solaire directement en électricité est le miracle du photovoltaïque. Il est bizarre que personne ne s’en rende compte. C’est pourtant, tout simplement, l’avenir énergétique de l’humanité.

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  12. Avatar de Cedric
    Cedric

    Merci pour votre réponse Ray,
    par contre vous ne m’avez pas répondu sur le pourquoi du poids et du volume plus faible d’une batterie au plomb par rapport au Ni-MH à capacité égale ?

    Répondre
  13. Avatar de ray
    ray

    Cedric, vous comparez de petits accumulateurs Ni-MH à de gros accumulateurs au plomb. A énergie équivalente, malgré les 2V des batteries au plomb et le 1,2V du Ni-MH, les énergies massiques et volumiques sont plutôt à l’avantage du Ni-MH.

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