Estimer moteur & batterie

Le dimensionnement des batteries pour  transformer un véhicule thermique en électrique est un sujet récurent. Il en est de même pour estimer la puissance adéquate du ou des moteurs. Ce n’est pas toujours évident de se livrer à de savants calculs, alors j’ai élaboré une méthode très simple pour que vous puissiez rapidement et facilement trouver une motorisation et une capacité de stockage qui soit en adéquation avec votre cahier des charges. Au niveau des batteries, c’est un point très important quand on sait qu’elles représentent le budget le plus important. Vous pourrez également trouver un cas d’étude pour vous familiariser avec cet exercice.

Information : Pour anticiper les éventuelles questions sur l’image qui illustre cette fiche, les cartes électroniques qui sont placées sur les batteries sont des BMS. On aura l’occasion de revenir en détail sur ce dispositif dans une prochaine mise à jour de cette contribution.

Rappel des bases

Série ou parallèle ?

En jouant sur les connexions des batteries en série et en parallèle, vous modifiez le voltage et l’ampérage. Lorsque deux batteries sont reliées en série l’ampérage ne bouge pas et le voltage est multiplié par deux. A l’inverse, lorsque deux batteries sont reliées en parallèle le voltage ne change pas et l’ampérage est multiplié par deux. Vous pouvez ensuite faire des branchements en étoile —-> série + parallèle jusqu’à atteindre la tension et l’intensité qui sont requises pour mener à bien votre projet. Merci de bien noter au passage que vos batteries doivent être identiques.

Les ampères-heure, c’est quoi ?

La capacité des batteries est indiquée en ampère-heure. Pour faire simple, disons par exemple qu’une batterie de 100 Ah peut en théorie délivrer un courant de 10 ampères pendant 10 heures, ou 1 ampère pendant 100 heures. Maintenant que l’on a l’intensité, il faut ajouter la tension par l’intermédiaire des volts. Si l’on reprend l’exemple précédent et que l’on intègre cette donnée, voici le résultat : 100 Ah multipliés par 12 volts = 1200 watts de puissance en stock. Voilà pour la base. Pour entrer dans les détails et savoir quel type de batterie est adapté ou non à un usage en traction ou propulsion automobile, vous pourrez trouver les paramètres détaillés dans cette fiche.

Le nombre de batteries est-il important ?

Le nombre de batteries n’a guère d’importance. Juste que vous utiliserez beaucoup plus de câble avec des accumulateurs de petite capacité. Mais d’un autre coté, les batteries de petite taille sont plus faciles à caser. Ce qui permet d’économiser du volume. C’est un point à prendre considération.

Information : Dans une mise à jour de la fiche technique consacrée à l’installation d’un kit pour électrifier sa voiture, j’ai ajouté une super astuce pour vous permettre d’utiliser des batteries ordinaires. Ce qui change grandement la donne au niveau du prix total de la transformation.

 

Les facteurs qui entrent en jeu

Le calcul du dimensionnement des batteries s’opère en tenant compte de différents facteurs. Dans les plus importants, il y a la puissance moteur, le poids du véhicule et le niveau d’autonomie que vous souhaitez atteindre. Plus vous souhaitez aller vite et plus il faut augmenter la puissance moteur. Et c’est implacable ! Plus elle est importante et plus il y a de consommation électrique.

Dans les facteurs de moindre importance, il faut aussi prendre en compte le coefficient de pénétration dans l’air du véhicule. Sans oublier les consommateurs obligatoires, tels que les phares, les clignotants et les essuie-glaces. Ainsi que les consommateurs optionnels tels que le chauffage ou la clim. Donc, avant de commencer vos calculs pensez bien à intégrer TOUS vos équipements électriques. Pour finir sur ce point, il faut aussi penser à intégrer le poids des batteries dans le calcul.

Se poser les bonnes questions

Est-ce que j’ai vraiment besoin d’une vitesse de pointe de 140 km/h alors que je n’emprunterai jamais l’autoroute ? Est-ce que j’ai vraiment besoin d’une climatisation ? Si j’utilise uniquement ma voiture électrique pour aller à mon travail et que je dispose d’une prise de courant pour recharger mes batteries sur place, est-ce qu’il ne serait pas plus judicieux de réduire la capacité de stockage en fonction de cette possibilité ? Plutôt que de chercher à atteindre des niveaux d’autonomie très élevés, est-ce qu’il ne serait pas moins cher de couvrir uniquement les trajets du quotidien en électrique et de louer de temps en temps une voiture thermique pour effectuer de longs trajets ? Et ainsi de suite…

La méthode de calcul

Pour que ce soit limpide comme de l’eau de source, on va prendre un point de référence. Je pense qu’il parle à tout le monde puisqu’il s’agit du modèle 2016 de la voiture électrique ZOE de chez Renault. C’est une voiture 5 portes qui correspond presque aux mensurations des dernières Clio. C’est donc gabarit très répandu.

  • Cette voiture pèse à vide 1468 kilos.
  • Ses dimensions sont de 4 m de long x 1,7 m de large x 1,56 m de hauteur
  • Sa vitesse de pointe est de 135 Km/h
  • Son moteur électrique est d’une puissance crête de 57 KW
  • Sa puissance batterie est de 22 KW/h
  • Selon des mesures indépendantes du constructeur, en circuit mixte (ville et route) la consommation réelle est de 12 kWh par tranche de 100 km.

Si vous avez une petite voiture à électrifier, il vous suffit d’adapter très légèrement ces données. Si la voiture que vous souhaitez électrifier pèse le double, il faudra quasiment doubler la mise. Et ainsi de suite… le concept c’est juste de s’appuyer sur de l’existant pour effectuer ensuite un ratio.

A titre de comparaison

Sur une golf électrique (e-Golf) de chez Volkswagen on a un moteur de 35 KW avec un pack de batteries de 35 KW pour une consommation réelle d’environ 17 KWh par tranche de 100 kilomètres. On va plus vite qu’avec la ZOE, on accélère bien plus fort, il y a une pompe à chaleur réversible… mais ça se paye.

Cas d’étude

Vous souhaitez par exemple électrifier une vieille 205 pour effectuer vos trajets du quotidien. Vous n’emprunterez pas l’autoroute, donc on va fixer une vitesse de pointe à 90 km/h. Selon la conception du kit, on va dire que 2 moteurs de roue de 8 KW devraient être pas mal. Et que selon ce montage, une capacité batterie de 7 KW vous permettrait de parcourir 50 kilomètres par jour avec un peu de marge. Et bien évidemment, il y a possibilité de recharger durant la journée.

L’étape finale

Voilà, vous avez désormais une base de calcul pour la puissance moteur et la capacité batterie. Avec ces éléments vous devriez tomber à peu près juste pour le dimensionnement de votre kit. Il n’en reste pas moins qu’il faudra IMPÉRATIVEMENT affiner votre étude avec le fabricant du kit. Tout simplement parce que les kits n’ont pas tous le même rendement, même à puissance égale. Pour ce faire, envoyez lui les informations suivantes :

  • Poids du véhicule
  • Autonomie souhaitée
  • Vitesse de pointe souhaitée
  • Taille des jantes si moteur de roue
  • Une photo du véhicule

Pour faciliter cette procédure, indiquez également votre estimation et demandez si c’est juste. En appliquant cette méthode, vous gagnerez du temps et vous pourrez très rapidement avoir une idée très précise du prix de votre kit. N’hésitez surtout pas à solliciter des devis auprès de plusieurs fabricants. Et pour conclure, si vous avez des questions ou des expériences à partager, n’hésitez pas non plus à utiliser le forum ou bien l’espace commentaire situé en bas de cette page.

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