Réponse : L'autonomie dépend de la capacité énergétique de la batterie (Wh) et de la charge du moteur (W), avec des écarts importants entre les valeurs théoriques et les valeurs réelles.
Formules de base et définitions
Énergie de la batterie (Wh) = Tension (V) × Ampère-heure (Ah)
Puissance de charge (W) = Puissance requise pour un fonctionnement stable du moteur ou du système
Durée de fonctionnement théorique (heures) = énergie de la batterie ÷ puissance de la charge
Exemple : Une batterie de 432 Wh alimentant un moteur de 350 W donne une autonomie théorique = 432 ÷ 350 ≈ 1,23 heure (environ 74 minutes).
Il s'agit toutefois d'une estimation idéalisée. L'exploitation réelle doit tenir compte de diverses pertes et de facteurs d'influence.
Facteurs réels et correction de la dégradation
Les facteurs suivants ont un impact significatif sur la durée d'exécution réelle :
1. Fluctuations de charge et puissance de pointe : Le fonctionnement fréquent à haute puissance ou l'accélération du moteur soumet la batterie à des conditions de charge élevées, ce qui réduit directement l'autonomie.
2. Pertes de conversion et de résistance interne : L'énergie subit inévitablement des pertes lors de la transmission et de la conversion. Ces pertes se produisent dans la batterie elle-même, dans l'unité de contrôle électronique (ECU), dans le câblage et dans diverses interfaces, ce qui réduit l'efficacité globale et l'autonomie effective.
3. Stratégies de prévention de la décharge profonde : Pour prolonger la durée de vie des batteries, les systèmes empêchent généralement les batteries de se décharger complètement jusqu'à 0%. Par exemple, de nombreux appareils limitent la capacité utilisable à environ 80%, ce qui signifie que même si la batterie a une capacité nominale, sa puissance utilisable réelle est par conséquent réduite.
4. La température : La température ambiante a un impact significatif sur les performances de la batterie. Dans des conditions de froid, l'activité chimique de la batterie diminue, entraînant une réduction des performances ; inversement, des températures élevées accélèrent les processus de dégradation interne, réduisant de la même manière l'autonomie.
5. Dégradation de la batterie : Au fur et à mesure que le nombre de cycles de charge-décharge augmente, les propriétés chimiques de la batterie se détériorent progressivement, entraînant une baisse lente de sa capacité maximale. C'est la raison fondamentale pour laquelle la durée de vie de la batterie diminue avec le temps.
Exemple : Pour une batterie de 432 Wh limitée à une décharge de 80% avec une perte d'efficacité de 10%, l'énergie utilisable est de 432 × 0,8 × 0,9 = 311 Wh. L'alimentation d'un système de 350 W donne une endurance de 311 ÷ 350 ≈ 0,89 heures (environ 53 minutes).
Estimations des scénarios d'application45
Charge légère ou mode croisière (puissance moyenne du moteur 150-250 W) : Une batterie de 432 Wh peut assurer une autonomie de 2 à 3 heures.
Terrain plat + assistance modérée au pédalage : autonomie de 15-70 miles (24-112 km) en fonction de la capacité de la batterie, du niveau d'assistance, du mode de conduite et du terrain.
Charge lourde ou escalade fréquente : L'autonomie peut descendre à 30%-60% des valeurs théoriques.
Comment sélectionner les batteries en fonction des exigences de l'autonomie cible
1. Déterminer la puissance moyenne appelée (W)
2. Fixer l'objectif de durée du trajet (heures)
3. Tenir compte de la redondance des capacités et de la stratégie de décharge (par exemple, utiliser la capacité disponible 70-85%).
4. Capacité requise de la batterie = (Puissance × Temps) ÷ Taux d'utilisation
Exemple : Pour un système d'une puissance moyenne de 300 W, d'une durée cible de 2 heures et d'un taux d'utilisation de 0,8 :
Besoin = (300 × 2) ÷ 0,8 = 750 Wh de capacité de batterie.
