Comment vérifier l’état d’une batterie de voiture électrique avec une estimation de capacité

Un trajet peut aider à estimer l’énergie disponible sur la plage de pourcentage de batterie affichée par une voiture électrique. Avec des relevés cohérents et une référence adaptée, des estimations répétées permettent de suivre l’évolution de l’énergie disponible.

Ce que mesure l’estimation

La méthode divise l’énergie consommée indiquée par l’ordinateur de bord par la fraction de l’état de charge (SOC) affiché qui a été utilisée. Elle estime l’énergie représentée par toute la plage affichée de 100–0% dans les conditions de ce trajet.

Elle repose principalement sur l’hypothèse que chaque point de pourcentage affiché représente une part égale d’énergie. Le SOC décrit la charge électrique, tandis que l’énergie dépend aussi de la tension. La tension varie pendant la décharge et le tableau de bord applique la correspondance propre au véhicule : les pourcentages affichés ne suivent donc pas nécessairement l’énergie de façon linéaire. Analog Devices: SOC and SOH estimation

Des mesures communes peuvent produire des erreurs liées. La concordance entre les relevés ne vérifie donc pas indépendamment la capacité de la batterie. Le chapitre Battery Management System explique comment le véhicule estime l’état de la batterie.

Comparer le résultat à une valeur correspondante pour une batterie neuve donne une estimation de la rétention d’énergie. State of Health (SoH) peut également décrire la capacité à fournir de la puissance, que ce trajet ne mesure pas. Un diagnostic recherche les défauts séparément de la rétention de capacité et de puissance. Les mécanismes de perte de capacité et de diminution de puissance sont traités dans Battery Degradation.

Choisir les relevés et la référence

Utilisez un relevé de trajet qui couvre l’ensemble du parcours. Consultez le manuel du véhicule pour savoir ce que comprend la consommation affichée, notamment la climatisation de l’habitacle, le chauffage ou le refroidissement de la batterie et les consommations à l’arrêt. Une moyenne calculée sur une distance récente ne représente pas un trajet plus long.

Les relevés d’énergie et de SOC doivent couvrir la même période. Par exemple, le manuel américain du Tesla Model Y distingue l’énergie consommée en roulant de celle consommée en stationnement. Associer une énergie de conduite seule à une baisse de SOC qui inclut un long stationnement exclut une partie de la consommation du calcul. Tesla US Model Y manual: energy use while driving and parked

Pour obtenir un pourcentage de rétention d’énergie, établissez une référence à neuf pour la même version de batterie et la même fenêtre énergétique :

• Identifiez la configuration exacte de la batterie et toute modification logicielle affectant son énergie accessible.
• Vérifiez les limites de début et de fin de la référence. La capacité brute, la capacité nette et l’énergie de la plage affichée de 100–0% sont des grandeurs différentes.
• Confirmez si la référence inclut l’énergie disponible sous 0% affiché et si ses conditions de mesure sont comparables.

EVKX définit la capacité nette comme toute l’énergie accessible au conducteur entre 100% affiché et l’arrêt de la propulsion, y compris l’éventuelle réserve accessible sous zéro. Ce calcul à partir d’un trajet extrapole uniquement la plage affichée de 100–0%. Le chapitre Battery Buffer and Usable Capacity explique cette limite ; Gross and Net Battery Capacity définit les principaux termes de capacité.

Si aucune référence correspondante n’est disponible, conservez l’estimation en kWh et comparez des trajets similaires au fil du temps. Un trajet antérieur peut servir de référence personnelle, mais il représente l’état du véhicule à cette date, pas nécessairement son état neuf.

Relever un trajet et calculer l’énergie

Choisissez un parcours offrant des possibilités de recharge pratiques et une réserve suffisante pour les changements de météo et d’itinéraire. Un intervalle de SOC plus large réduit l’effet relatif des arrondis, mais aucun intervalle minimal universel ne garantit l’exactitude. Partir à 100% est facultatif ; ne poursuivez pas jusqu’à l’arrêt de la propulsion pour terminer la vérification.

1. Suivez les consignes de recharge du véhicule. Choisissez un trajet avec une température de fonctionnement de la batterie reproductible et sans alerte concernant la batterie ou le système thermique.
2. Juste avant de partir, notez le SOC affiché et réinitialisez le relevé de trajet pour l’ensemble du parcours.
3. Conduisez normalement. Faites correspondre le relevé d’énergie et l’intervalle de SOC pendant les éventuels arrêts ; si l’énergie consommée en stationnement est omise et ne peut pas être comptabilisée, utilisez un autre trajet.
4. Une fois garé en sécurité à l’arrivée, relevez ensemble le SOC, la distance et la consommation, avant de recharger ou de laisser le véhicule au repos longtemps. Notez aussi la durée du trajet, la date, le kilométrage, la version logicielle, la température ambiante et celle de la batterie si elle est disponible.
5. Calculez l’énergie indiquée, puis divisez-la par la fraction de SOC affiché utilisée.

Pour une consommation indiquée en kWh/100 km :

Énergie de trajet indiquée (kWh) = distance (km) × consommation (kWh/100 km) ÷ 100

Pour un rendement indiqué en miles/kWh :

Énergie de trajet indiquée (kWh) = distance (miles) ÷ rendement (miles/kWh)

Un passage de 90% à 20% représente 70 points de pourcentage, soit une fraction de 0,70 :

Énergie estimée de la plage affichée (kWh) = énergie de trajet indiquée ÷ ((SOC initial − SOC final) ÷ 100)

Avec une référence correspondante pour une batterie neuve :

Rétention d’énergie estimée (%) = énergie estimée de la plage affichée ÷ référence correspondante à neuf × 100

Ces équations utilisent l’énergie indiquée par le véhicule. L’énergie facturée par une borne peut inclure des pertes et la consommation d’auxiliaires en aval de son compteur ; elle ne peut donc pas remplacer l’énergie utilisée par la batterie pendant le trajet. Charging loss explique les limites de mesure.

Exemples de calcul

Ces données hypothétiques illustrent le calcul ; il ne s’agit pas de mesures d’un modèle particulier. Les deux exemples supposent une référence correspondante de 86,5 kWh pour la plage affichée de 100–0% à neuf. Les résultats arrondis montrent le calcul ; ils n’établissent pas une exactitude de mesure au dixième de pour cent.

Kilomètres et kWh/100 km

Un trajet couvre 308 km à une consommation moyenne affichée de 25 kWh/100 km, de 100% à 5% :

Énergie indiquée = 308 × 25 ÷ 100 = 77,0 kWh

Intervalle de SOC = 100 − 5 = 95 points de pourcentage

Énergie estimée de la plage affichée = 77,0 ÷ 0,95 ≈ 81,1 kWh

Rétention d’énergie estimée = (77,0 ÷ 0,95) ÷ 86,5 × 100 ≈ 93,7%

L’estimation est inférieure d’environ 6,3% à la référence. Cet écart combine toute évolution permanente avec les effets des conditions et de l’erreur d’estimation.

Miles et miles/kWh

Un autre trajet hypothétique couvre 140 miles à 2,5 miles/kWh, de 90% à 20% :

Énergie indiquée = 140 ÷ 2,5 = 56,0 kWh

Intervalle de SOC = 90 − 20 = 70 points de pourcentage

Énergie estimée de la plage affichée = 56,0 ÷ 0,70 = 80,0 kWh

Rétention d’énergie estimée = 80,0 ÷ 86,5 × 100 ≈ 92,5%

Cette estimation est inférieure d’environ 7,5% à la référence. Le trajet commence sans charge complète et se termine avec une réserve. Les deux exemples utilisent des données différentes ; ils ne constituent pas une conversion d’unités du même trajet.

Interpréter les variations entre trajets

Arrondis et intervalle de SOC

Supposons que chaque valeur de SOC aux extrémités soit arrondie au point de pourcentage entier le plus proche. Chaque relevé peut s’écarter de l’estimation sous-jacente d’un demi-point au maximum ; leur différence peut donc être erronée d’un point au maximum du seul fait des arrondis.

En maintenant l’énergie indiquée constante, utiliser un intervalle de 9 ou 11 points au lieu de 10 modifie l’énergie calculée d’environ +11% ou −9%, respectivement. Utiliser 79 ou 81 points au lieu de 80 la modifie d’environ ±1,3%. Ces plages illustrent uniquement les arrondis ; elles excluent l’erreur d’estimation du BMS, l’arrondi de la consommation et l’énergie omise.

Consommation et énergie disponible

Le vent, le relief, les pneus et la vitesse modifient l’énergie nécessaire à un trajet. Une consommation plus élevée ne signifie pas à elle seule une batterie plus petite : si le relevé de trajet comptabilise l’énergie et si la variation de SOC la suit correctement, le calcul tient compte de cette consommation supplémentaire.

L’énergie manquante pose un autre problème. Si un équipement fait baisser le SOC mais que sa consommation est absente de l’énergie de trajet enregistrée, le numérateur est trop faible et l’énergie calculée de la plage est sous-estimée. Vérifiez la manière dont le véhicule comptabilise l’énergie avant d’appliquer une correction ; ne supposez pas un pourcentage de pertes standard.

La température et le régime de décharge peuvent aussi modifier l’énergie que la batterie fournit avant d’atteindre ses limites. Le manuel d’essai des batteries du DOE précise les conditions de température et de tension et distingue pour cette raison les essais de capacité, d’énergie disponible et de puissance. US Department of Energy: Battery Test Manual for Electric Vehicles

Corrections du SOC et changements de fenêtre de fonctionnement

Le BMS estime la charge à partir de mesures et de modèles. Une modification de son estimation peut déplacer le pourcentage affiché sans ajouter d’énergie ni restaurer la capacité des cellules. Analog Devices: SOC and SOH estimation Notez séparément un saut inattendu du SOC ou une correction après stationnement ; n’associez pas ce SOC ultérieur à l’énergie du trajet précédent en considérant le résultat comme un test comparable.

Le logiciel peut aussi modifier la fenêtre accessible. L’équilibrage peut rendre à nouveau accessible une énergie limitée par des niveaux de charge inégaux, tout en laissant inchangée la capacité de stockage perdue des cellules. Cell balancing Consignez les modifications logicielles et les interventions pertinentes pour ne pas attribuer automatiquement une estimation différente à la dégradation.

Comparez plusieurs trajets présentant des fenêtres de SOC, des températures et une comptabilisation de l’énergie similaires. Conservez les résultats individuels et leurs conditions plutôt que de faire la moyenne de tests incompatibles. Une baisse persistante dans des conditions comparables justifie davantage une investigation que le relevé isolé le plus bas.

Quand demander un test de diagnostic

Si un résultat anormalement faible s’accompagne d’alertes de batterie, de changements brusques répétés du SOC ou de limitations de puissance inhabituelles, suivez les consignes d’entretien du véhicule. Répéter un long trajet ne permet pas d’exclure un défaut. L’étude d’évaluation des batteries de Montes et de ses collègues distingue les estimations continues de l’état de santé des tests de capacité et de résistance interne, et prend en compte les défauts en plus de l’énergie conservée. Montes and colleagues: assessing batteries after EV use (2022)

Lorsqu’il existe, un test du constructeur fournit une procédure définie. Le manuel américain du Tesla Model Y distingue une évaluation de l’état de santé fondée sur le BMS d’un test facultatif de l’état de la batterie. Sur les véhicules équipés, ce test peut durer jusqu’à 24 heures sur une connexion AC et décharger la batterie jusqu’à 0% affiché pendant que le véhicule reste garé et branché. Il indique la rétention d’énergie par rapport à l’état neuf et peut recalibrer l’estimation d’autonomie affichée. Tesla le recommande uniquement en cas de préoccupation concernant la rétention d’énergie. Suivez toutes les conditions préalables et les instructions du manuel. Tesla Model Y Owner's Manual: High Voltage Battery Health

Pour une décision d’achat, de réparation ou de garantie, demandez un rapport précisant le véhicule et la batterie, la date du test, la grandeur mesurée, la valeur de référence, la méthode, les conditions et les défauts pertinents. Pour une réclamation portant sur la capacité, incluez le seuil applicable de réussite ou d’échec. Avant de payer un test destiné à appuyer une réclamation, confirmez la procédure acceptée par le constructeur. Battery warranty explique les exigences distinctes des garanties de capacité et de la couverture des défauts.