Stratégie d'électrification de la flotte : choisir entre véhicules électriques à batterie (BEV), véhicules hybrides rechargeables (PHEV) et véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) en fonction de l'autonomie et des besoins en infrastructure

Que signifie réellement « VE » ?

« VE » est l’abréviation de véhicule électrique : une voiture qui utilise l’électricité comme principale source d’énergie. Contrairement aux voitures traditionnelles, ces véhicules ne fonctionnent pas avec un moteur à combustion interne, mais grâce à un ou plusieurs moteurs électriques.

Le terme « véhicule électrique » englobe une vaste gamme de voitures électrifiées. Les constructeurs sont soumis à une forte pression pour respecter les normes d'émissions de CO2, tout en s'efforçant d'améliorer l'efficacité énergétique et l'autonomie. En général, plusieurs cycles de développement sont nécessaires pour qu'une nouvelle technologie de motorisation devienne rentable.

La pression exercée sur les coûts des composants de la chaîne de traction (tels que les moteurs de traction, les onduleurs, les convertisseurs et les batteries) stimule le développement constant de nouvelles technologies fondamentales. Il en résulte une demande accrue de solutions de conception et de test offrant une simulation et une couverture plus complètes afin de répondre aux normes de sécurité et de performance. Parallèlement, la croissance du marché des véhicules hybrides rechargeables favorise l'émergence de nouvelles technologies au sein de l'écosystème des énergies renouvelables, comme les onduleurs photovoltaïques et les technologies de réseaux intelligents.

L'écosystème énergétique des véhicules électriques

• Politique : La réglementation a un impact considérable sur le développement de la mobilité électrique.
• Coût : Les progrès technologiques ont considérablement réduit le coût des batteries.
• Chaîne d'approvisionnement : L'importance de la chaîne de valeur de la technologie des batteries est de plus en plus reconnue.

De plus en plus de personnes s'intéressent aux véhicules électriques, grâce à leurs coûts d'utilisation réduits et à leur impact environnemental moindre. Les véhicules électriques à batterie (VEB) n'émettent aucune gaz d'échappement, ce qui en fait une option intéressante pour les flottes de véhicules légers, moyens et lourds, d'autant plus que les normes de qualité de l'air se durcissent. Cependant, malgré cet intérêt croissant, la crainte de l'autonomie limitée empêche souvent les gens de franchir le pas.

Qu’est-ce que « l’anxiété liée au stand de tir » ?

"Ce n'est pas vraiment l'angoisse de l'autonomie, c'est l'angoisse des bornes de recharge pour véhicules électriques.« Le réseau de bornes de recharge doit continuer à s'étendre. S'il y en avait près de chaque station-service, on n'y penserait même pas. »

Outre les préoccupations liées au prix et stations de recharge pour véhicules électriquesL’angoisse de l’autonomie, ou peur de ne pas avoir assez de batterie pour terminer son trajet, demeure l’un des principaux freins à la conversion des flottes de véhicules à l’électrique.

Les premiers véhicules électriques souffraient d'une faible autonomie réelle. Malgré les affirmations des constructeurs quant à une plus grande distance parcourue, les acheteurs constataient qu'une charge complète ne durait pas aussi longtemps que la batterie vieillissait. Ce problème a nui à l'image du marché des véhicules électriques et continue d'affecter la réputation du secteur aujourd'hui.

Quels sont les facteurs qui influencent l'autonomie des véhicules électriques ?

De nombreux facteurs influencent l'autonomie effective d'un véhicule électrique, mais ils se répartissent généralement en trois grandes catégories : le comportement du conducteur, la température et l'état de la batterie.

Dans les véhicules à essence classiques, une mauvaise conduite réduit le rendement énergétique ; il en va de même pour les véhicules électriques. Les comportements agressifs tels que les excès de vitesse, les freinages brusques et les accélérations rapides consomment davantage d’énergie, ce qui diminue l’autonomie.

La température est l'une des causes les plus fréquentes de perte d'autonomie, pourtant elle est souvent mal comprise. S'il est vrai que les batteries lithium-ion sont généralement moins performantes par temps froid, les véhicules électriques modernes sont équipés de systèmes de gestion thermique avancés pour maintenir la batterie à sa température optimale. Bien que ces systèmes consomment un peu d'énergie, la majeure partie de la perte d'autonomie liée à la température provient en réalité de l'énergie utilisée pour chauffer ou refroidir l'habitacle.

Finalement, toutes les batteries rechargeables finissent par perdre leur capacité à stocker une charge complète. C'est ce qu'on appelle la dégradation de la batterie. Pour un véhicule électrique, cela signifie simplement que son autonomie diminuera naturellement avec le temps.

Quelles sont les différences entre les véhicules électriques à batterie (BEV), les véhicules hybrides rechargeables (PHEV), les véhicules hybrides (HEV), les véhicules à énergie renouvelable (REEV), les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) et les véhicules hybrides mobiles (MHEV) ?

Voici les principales différences entre les véhicules hybrides (HEV), les véhicules hybrides rechargeables (PHEV), les véhicules hybrides légers (MHEV), les véhicules électriques à batterie (BEV), ainsi que les véhicules à énergies renouvelables (REEV) et les véhicules à pile à combustible (FCEV).

Véhicule 100% électrique (VBE)

Les véhicules électriques fonctionnent exclusivement grâce à une batterie. Outre les voitures et les bus, de nombreux deux-roues et même des bateaux appartiennent à cette catégorie.

Les véhicules électriques fonctionnent à 100 % à l'électricité, sans moteur thermique de secours. Un ou plusieurs moteurs électriques sont alimentés par une batterie de grande capacité, généralement logée dans le plancher. La batterie se recharge via une prise externe. Une charge complète peut prendre de 3 à 14 heures, selon sa capacité et le type de chargeur. La batterie alimentant tous les systèmes du véhicule, sa capacité typique se situe entre 40 kWh et 80 kWh, bien que certaines atteignent désormais 200 kWh.

Véhicule hybride électrique (VHE)

Les véhicules hybrides (VHE) sont équipés d'un moteur thermique et d'un moteur électrique alimenté par une batterie de grande capacité. Cependant, ils ne peuvent pas être branchés sur une source d'alimentation externe. La batterie se recharge lors du freinage grâce à un système appelé freinage régénératif. En mode tout électrique, un VHE a généralement une autonomie de 3 à 5 km.

Les véhicules hybrides (VHE) sont le type d'hybride le plus répandu et existent depuis des années. Ils utilisent deux sources d'énergie : un moteur à combustion et un moteur électrique, associés à une batterie de grande capacité. Au démarrage, la voiture fonctionne à l'électricité, mais à mesure que la vitesse augmente, le moteur à combustion interne prend le relais. L'ordinateur de bord gère l'utilisation de l'électricité et du carburant. De plus, les VHE n'ont pas besoin d'être branchés. Grâce à un procédé appelé « freinage régénératif », la batterie récupère une petite quantité d'énergie à chaque freinage ou en descente, permettant ainsi au véhicule de recycler cette énergie.

Véhicules électriques hybrides légers (MHEV)

Les véhicules hybrides légers (MHEV) utilisent une batterie et un moteur de 48 V pour améliorer le rendement du moteur à combustion interne et ainsi réduire la consommation de carburant. Les MHEV permettent l'arrêt du moteur en vitesse de croisière, en décélération ou au freinage.

Bien que les hybrides légers gagnent en popularité, leurs économies de carburant restent marginales. Grâce à une petite batterie 48 V et un moteur électrique d'assistance, le moteur thermique alimente des fonctions non essentielles comme la climatisation ou la radio. Il permet également l'arrêt du moteur thermique lors des phases de décélération ou de freinage. Cependant, ce type de véhicule ne peut pas rouler en mode 100 % électrique, ce qui en fait la forme la plus basique d'hybride.

Avantages des modèles MHEV

• émissions réduites
• Moins cher que les hybrides classiques ou les hybrides rechargeables
• Coûts d'achat/de location réduits

Inconvénients des modèles MHEV

• Aucun avantage réel en matière de consommation de carburant
• Pas de plage de conduite purement électrique

Véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV)

Les véhicules hybrides rechargeables (PHEV) sont équipés à la fois d'un moteur électrique qui doit être rechargé via une batterie. Chargeur pour véhicules électriques et un moteur à combustion interne. Contrairement aux MHEV, lorsqu'il fonctionne uniquement à l'électricité, un PHEV peut atteindre une autonomie moyenne de 50 km (30 miles) grâce à sa batterie plus grande, rechargeable sur le réseau électrique.

Les véhicules hybrides rechargeables (PHEV) sont disponibles depuis des années et constituent sans doute la transition la plus proche vers les véhicules 100 % électriques. Un PHEV combine la puissance d'un véhicule électrique à batterie avec celle d'une voiture thermique classique. Grâce à un moteur électrique alimenté par une batterie rechargeable sur secteur, l'autonomie est entièrement électrique. Associé au moteur thermique (essence ou diesel) présent dans tous les PHEV, ce moteur et son moteur thermique fonctionnent de concert pour fournir une puissance optimale.

Avantages des modèles PHEV

• L'angoisse de l'autonomie disparaît grâce au moteur embarqué
• Généralement moins chers que les véhicules purement électriques
• Trajets domicile-travail zéro émission (généralement de 24 à 32 km)

Inconvénients des modèles PHEV

• Le véhicule est plus lourd, donc rouler uniquement au moteur peut avoir un impact négatif
• La taxe routière (VRM) pour les PHEV n'est plus bon marché.

Veuillez prendre l'habitude de recharger votre PHEV à domicile. Même si vous possédez un moteur thermique, rouler avec une batterie lourde et déchargée n'a aucun intérêt. Le freinage régénératif étant peu efficace, la recharge est indispensable.

Véhicules électriques à autonomie étendue (REEV)

Un véhicule électrique à autonomie étendue (REEV) utilise un petit moteur à combustion interne servant uniquement de générateur pour recharger la batterie de traction principale. Le véhicule est ensuite propulsé exclusivement par le moteur électrique, alimenté par cette batterie. Le rôle du prolongateur d'autonomie est de convertir l'essence en électricité et de la fournir au moteur lorsque la batterie est faible ou lorsque le véhicule roule à grande vitesse. Le prolongateur d'autonomie ne propulse pas directement le véhicule et ne recharge pas la batterie en convertissant l'essence en énergie stockée à l'arrêt.

Le moteur d'un véhicule à autonomie étendue (REEV) a pour seul but de produire de l'électricité afin d'accroître son autonomie, et non d'entraîner directement les roues. Dans un REEV, l'électricité est produite par le moteur et stockée dans la batterie.

Véhicules électriques à pile à combustible (FCEV)

Les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) utilisent une pile à combustible pour convertir l'hydrogène et l'oxygène en électricité par une réaction chimique, qui actionne ensuite le moteur électrique.

Les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) utilisent l'hydrogène comme carburant. À l'intérieur de la pile à combustible embarquée, l'hydrogène réagit chimiquement avec l'oxygène de l'air pour produire de l'électricité, qui démarre le moteur et fait avancer le véhicule. Le méthanol, le gaz naturel et l'essence peuvent également servir de sources d'hydrogène (l'hydrogène est extrait indirectement de ces matériaux), mais cela produit de très faibles quantités de CO₂ et d'oxydes d'azote. Les FCEV, comme la Toyota Mirai, représentent une technologie zéro émission sans moteur à combustion interne. À l'inverse, les véhicules électriques à énergie renouvelable (REEV) sont équipés d'un moteur à combustion interne de faible puissance qui sert de générateur pour recharger la batterie, mais qui n'entraîne jamais les roues.

FAQ

Q1 : Quelle est la principale différence entre les véhicules BEV, PHEV et FCEV ?
UN: Les véhicules électriques à batterie (VEB) fonctionnent exclusivement à l'électricité stockée dans une batterie de grande capacité. Les véhicules hybrides rechargeables (VHR) combinent une batterie rechargeable pour une autonomie électrique limitée avec un moteur à essence. Les véhicules électriques à pile à combustible (VEC) produisent de l'électricité à bord grâce à une réaction chimique utilisant de l'hydrogène, et n'émettent que de la vapeur d'eau.

Q2 : Qu’est-ce que « l’angoisse de l’autonomie » et comment les flottes peuvent-elles y remédier ?
UN: L’angoisse de l’autonomie est la crainte que la batterie d’un véhicule électrique ne se décharge avant d’atteindre sa destination ou une borne de recharge. Les gestionnaires de flottes peuvent y remédier en choisissant des véhicules (comme les PHEV ou les REEV) dotés d’une motorisation de secours pour les longs trajets, en analysant soigneusement les distances parcourues quotidiennement et en investissant dans une infrastructure de recharge fiable, que ce soit dans les dépôts ou le long des itinéraires habituels.

Q3 : Quels sont les facteurs qui réduisent le plus significativement l’autonomie d’un véhicule électrique ?
UN: Les trois principales catégories affectant l'autonomie des véhicules électriques sont : le comportement du conducteur (accélération/freinage agressif), la température (énergie utilisée pour chauffer ou refroidir l'habitacle, et pas seulement les performances de la batterie) et l'état de la batterie (dégradation naturelle au fil du temps qui réduit la capacité de charge totale).

Q4 : Quel type de véhicule électrique est le plus adapté pour éliminer les émissions à l'échappement sur les trajets urbains des flottes ?
UN: Pour une absence totale d'émissions à l'échappement en milieu urbain, les véhicules électriques à batterie (VEB) sont la meilleure solution. Ils ne produisent aucune émission en roulant, permettant ainsi aux flottes de véhicules de respecter les normes strictes de qualité de l'air en ville.

Q5 : Un PHEV est-il une bonne option de transition pour les flottes préoccupées par l'infrastructure de recharge ?
UN: Oui, les VHR peuvent constituer une excellente solution de transition. Ils offrent une autonomie électrique limitée pour les trajets quotidiens ou les courts déplacements, tandis que le moteur à essence embarqué élimine l'angoisse liée à l'autonomie pour les voyages plus longs ou imprévus, offrant ainsi une grande flexibilité à mesure que l'infrastructure de recharge se développe.