Batteries bridées et méthodes des constructeurs pour éviter leur remplacement

Hum... Impossible de retrouver : du coup j'ai un doute concernant ma mémoire !
PS : Je me méfie des chiffres d' AP, mais il est vrai qu'il n'y a pas beaucoup d'autre choix !

J'ai trouvé cette information pour la Zoe 50, capacité utile 52 kWh (54 kWh brut) dans l'article ci-dessous (voir au paragraphe "le point écologique") ce qui confirme ce que tu dis plus haut :
Renault Twingo Electric vs Renault Zoé : match électrique sur Automag.fr

Donc pour la Zoe 50 : capacité totale 54 kWh, utile 52 kWh soit 2 kWh et 3,7 % de réserve.

Qu'est-ce qu'ils en savent ? Quelles sont leurs sources ?

Oui, c'est vrai qu'ils ne donnent pas de référence mais ce ne sont pas les seuls.
Mais s'ils disent 54 kWh brut, normalement c'est qu'ils l'ont lu quelque part.
Sinon quel intérêt de donner 54 kWh brut et pourquoi pas 56 kWh.
Ils ont l'air informés car ils donnent également la capacité brute et nette pour la Twingo ZE.

Logiquement vu qu'il y a une réserve sur les Zoe 22 et 40, il devrait y en avoir une également sur les Zoe 50.
Il faut être prudent avec toutes les informations car ici par exemple il y a discordance entre celle de l'article ci-dessus et d'automobile propre.
L'un dit 54 brute et 52 kWh nette et l'autre 52 kWh brute et nette.

alfred a écrit:Mais s'ils disent 54 kWh brut, normalement c'est qu'ils l'ont lu quelque part.

Ils l'ont peut-être lu sur notre forum.
Le propre des fake news, c'est qu'on ne sait pas d'où elles viennent.

Amusez-vous à relire tout ce qu'on disait sur ce forum à propose de cette fameuse réserve, lors de la sortie de la ZE40.
Ce n'est pas triste.

C'est étonnant que beaucoup d'articles parlent de 52 kWh nette ou utile pour les Zoe 50, par contre c'est très difficile de trouver une information sur la capacité brute ou totale.

Oui secret d'état semble-t-il ! Mais il me semble que nous avons au moins 2 éminents membres de ce forum travaillant chez Renault non ? Peut-être pourraient ils nous éclairer sur la capacité nominale de la batterie de la ZE 50 ? Ou à défaut nous expliquer la raison de ce secret aussi bien gardé que Fort Knox ?

Ils sont peut-être simplement tenus au secret professionnel ou au devoir de réserve.

Il y a sûrement quelques paramètres non divulgués dans le paramétrage du BMS, mais la capacité théorique de la batterie est facile à calculer.

La batterie de la ZE50 utilise des cellules LGX E78 d'une capacité de 78 Ah en architecture 96S2P. Il est donc facile de calculer la capacité brute de 3,65 V x 78 Ah x 96 x 2 soit 54,66 kWh.

Ceci dit, Renault peut en faire ce qu'il veut en limitant les tensions de fin de charge et de décharge par exemple, d'où la notion de capacité utile.

Oui, mais la capacité des cellules donnée par LG, elle est définie comment ?
Avec quel niveau de tension en début et en fin de charge ? Avec quel courant ? À quelle température ?
Haha ! Ça serait trop simple.

Les caractéristique de la LGX E78 :
Nominal Capacity : 78 Ah
Charging Voltage : 4,20 V
Standard charge current : 23,4A (0,3C)
Max. charge current : 39 A (0,5C)
Standard discharge current : 39 A (0,5C)
Max. discharge current : 78 A (1,0C)
Max. pulse discharge current : 220 A (Max 10,0 S)
Discharge end voltage : 2,7V
Cycle Life : 2000
Dimension : 600 mm x 100 mm x 8 mm, Weight : 1080 g

Les calculs sur les batteries Li-ion c'est comme les calculs aéro de température et pression en atmosphère standard, tout le monde les utilise mais rares sont ceux qui ont pu voler dans ces conditions là

Voilà.

Ces cellules, Renault les charge jusqu'à 4,1 V (donc avec une marge de 0,1 V par rapport au maxi).
De même il y a une limite de décharge (dont je ne me souviens plus) qui est supérieure à 2,7 V.
Dans ces deux marges de tension, haute et basse, se cache la réserve.
Bien malin celui qui peut dire combien d'énergie la batterie restitue entre 4,2 et 4,1 V.
De même pour la marge basse.
De plus, pour les mêmes valeurs de tension, rien ne dit que les marges d'énergie soient les mêmes en pourcentage pour les batteries 22, 41 et 52 kWh.
D'ailleurs, rien ne dit que la capacité nominale de 78 Ah correspond à une décharge entre 4,2 V et 2,7 V.
Cette capacité tient peut-être compte de marges haute et basse différentes de celles pratiquées par Renault.
Rien ne dit non plus à quel courant cette capacité est mesurée (même si on peut penser que c'est au "standard discharge current" de 39 A).
Enfin, la durée de vie de 2 000 cycles est probablement mesurée avec des marges haute et basse importantes. Plus importantes que celles de Renault.
Une cellule cyclée à fond, sans marge, ne tiendra jamais 2 000 cycles. Usuellement, les capacités de batteries sont données à un taux de décharge de C/10.

Bref, il est très difficile, au vu de ces données, de savoir comment les corréler.

Je ne comprend pas grand chose à tous ces chiffres, en revanche j'ai retrouvé ma source (dont bien sur on ne connait pas la source !!! )
https://autobest.org/wp-content/uploads/2021/11/2-nd-Key-Figures-and-indexes-of-ECOBEST-Challenge-2021.pdf
https://autobest.org/ecobest-challenge-electrified-by-vinfast-technical-backgrounds-and-key-figures-findings-and-interpretation/

@Electron06 :
Moi aussi j'ai pas tout compris mais il me semble que le calcul de 54,66 kWh correspond à une capacité maximale théorique de la batterie.
A quoi correspond et d'où provient la tension de 3,65 V utilisée pour le calcul car dans tes données cette valeur de tension n'apparait pas ?

@Pixel : Les précisions que tu donnes me semblent expliquer pourquoi la capacité utile ou réelle est inférieure à la capacité théorique ou totale.
Sachant que cette capacité utile dépend également du paramétrage du BMS.

Oui c'est ça, enfin non, pas vraiment mais un peu quand même, en encore...
En fait, ce que je veux dire, ben c'est juste ce que j'ai dit. C'est pour ça que je l'ai dit. Voilà.
Étonnant, non ?

Sacré @Pixel.

alfred a écrit:d'où provient la tension de 3,65 V utilisée pour le calcul

C'est une bonne remarque, la tension nominale d'une cellule Li-ion se situe entre 3,6 et 3,7 V selon la chimie, j'ai pris par habitude d'utiliser 3,65 V pour avoir une valeur adaptable à toutes les cellules avec un taux de précision acceptable. Après vérification, la tension nominale de la LGX E78 semble être 3,7 V, donc la capacité théorique nominale de la batterie de la ZE50 est de 3.7 V x 78 Ah x 96 x 2 = 55,41 kWh, à condition que la tension de fin de charge soit bien de 4,2 V (Pixel a mesuré 4,1 V)

La valeur de 54,7 kWh de la référence donné par @R2D2 plus haut provient peut être du même calcul que le tien.
Au final on pourrait dire d'après ton calcul que cette valeur est comprise entre 54,7 et 55,4 kWh.

Si on prend pour la capacité utile la valeur de 52 kWh donnée par Renault et qui correspondrait au paramétrage du BMS, cela ferait une réserve de l'ordre de 2,7 à 3,4 kWh soit de l'ordre de 4,9 % à 6,1 %, ce qui semble assez cohérent.

@Pixel a écrit:Ces cellules, Renault les charge jusqu'à 4,1 V (donc avec une marge de 0,1 V par rapport au maxi).
De même il y a une limite de décharge (dont je ne me souviens plus) qui est supérieure à 2,7 V.
Dans ces deux marges de tension, haute et basse, se cache la réserve.

Je ne suis pas très compétent sur la question mais si Renault charge à 4,1 V au lieu de 4,2 V, il suffit de charger plus longtemps pour avoir au final la même capacité chargée qu'avec une tension de 4,2 V. 
Je ne vois pas pourquoi ces différences de tension de charge ou de tension de fin de décharge modifieraient  la valeur de la capacité totale de la batterie.

D'autre part la réserve résulte du bridage de la capacité par le paramétrage du logiciel du BMS, par exemple à 52 kWh pour la Zoe 50, d'après Renault.
Pour la même raison, je ne vois pas pourquoi la réserve résulterait de ces différences de tension de charge et de tension en fin de décharge.

Les cellules Li-Ion ont une particularité intéressante : leur état de charge (SOC) est une fonction de leur tension.
Une fonction non linéaire mais croissante.
Autrement dit, on peut déduire directement l'état de charge en fonction de la tension, par simple lecture sur une courbe de charge.
Ce n'est pas le cas de tous les types de cellules.
Par exemple pour les cellules cadmium-nickel, la tension chute en fin de charge.
Il est donc difficile de faire une corrélation directe entre tension et état de charge.

Si on charge une cellule LI-Ion en limitant la tension de charge à 4,1 V, au bout d'un moment, plus aucun courant ne circulera. La quantité d'énergie stockée n'augmentera donc plus et cette situation se maintiendra indéfiniment.
Si on augmente la limite de tension du chargeur de 4,1 V à 4,2 V par exemple, la charge reprendra jusqu'à ce que la cellule atteigne 4,2 V et elle s'arrêtera à nouveau avec une énergie emmagasinée supérieure.

Le gros problème avec les cellules Li-Ion, c'est que si on monte plus haut que 4,2 V, on détruit la cellule.
C'est pour cette raison qu'il y a un BMS dont la fonction principale est d'éviter que la tension de chaque cellule dépasse 4,2 V.

Pour les autres types de cellules (Pb, Cd-Ni, Ni-MH), ce risque est plus faible. On ne contrôle donc pas la tension finale de chaque cellule. On se contente de diminuer le courant de charge en fin de charge. C'est le cas sur nos batteries 12 V au plomb.

Avec tes explications, c'est beaucoup plus clair.
Le bridage de la batterie à une capacité de 52 kWh se ferait donc pour la partie "haute" (100 % de capacité utile) en ajustant la tension de charge, par exemple à 4,1 V au lieu de 4,2 V qui est la tension de charge à ne pas dépasser pour ce type de cellules pour la raison que tu indiques.
D'où la différence de 0,1 V dont tu parles et correspondant à cette partie de la réserve.

Cette tension de charge serait une tension finale puisque l'on peut la réajuster.
C'est à dire que l'on pourrait commencer à charger à 3,7 V par exemple et finir à 4,1 V.

Pour la partie "basse" (0 % de capacité utile) la décharge serait bridée en ajustant la tension de fin de décharge afin d'éviter cette fois ci que la batterie ne se décharge totalement.

On pourrait considérer la valeur calculée de la capacité totale par @Electron06 comme proche de la réalité.
D'ailleurs le fabricant LGchem aurait pu donner la capacité d'une cellule et la capacité totale de la batterie en kWh, sans avoir à faire de calcul, et mieux encore la courbe de correspondance entre la capacité de charge et la tension de charge pour ce type de cellule.

alfred a écrit:Cette tension de charge serait une tension finale puisque l'on peut la réajuster.
C'est à dire que l'on pourrait commencer à charger à 3,7 V par exemple et finir à 4,1 V.

Oui, c'est bien ainsi que ça se passe.
En fait, le chargeur ne fournit pas une tension constante à la batterie.
Il fournit un courant régulé.
Au fur et à mesure que la batterie emmagasine de l'énergie, sa tension augmente et le chargeur suit cette tension automatiquement.
Quand la tension de la batterie atteint le seuil prévu (4,1 V par cellule pour Renault), la charge s'arrête.
Plus exactement, avant que ce seuil soit atteint, le courant de charge diminue par paliers, afin d'éviter la surcharge des cellules les plus faibles.
C'est alors qu'intervient le système d'équilibrage qui limite la tension de chaque cellule individuellement.

Merci @Pixel d'avoir pris de ton temps pour toutes ces explications

C'est mon plaisir.

Est-ce que vous savez quelles cellules sont utilisées dans la batterie 22 ?
Elles ont aussi une durée de vie de 2000 cycles comme les LG de la 50 ?

On trouve de tout sur ce forum, à condition de chercher :



https://renault-zoe.forumpro.fr/t6286-technologie-type-de-batterie