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Jun 01, 2023

Matt Traverso

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Les véhicules électriques (EV) sont conçus pour être aussi comparables que possible à leurs homologues traditionnels à essence. Cependant, en termes de consommation d'énergie et d'efficacité, la plupart des normes ne fonctionnent pas ou sont difficiles à interpréter.

Cet article fait partie d'une série en cours où j'examine le comportement des véhicules électriques. Ici, après une collecte de données méticuleuse, je quantifierai les capacités de charge, d'efficacité et d'autonomie en mode EV de mon véhicule hybride rechargeable (PHEV) et comparerai ces chiffres aux valeurs annoncées de l'autocollant fueleconomy.gov/Monroney.

Le Toyota Rav4 Prime (R4P) PHEV est un véhicule hybride équipé d'une grosse batterie qui lui permet de parcourir environ 40 miles (65 km) uniquement à l'électricité (mode EV). Lorsque la batterie est faible, le PHEV fonctionne comme un véhicule hybride (mode HV) avec un moteur à essence et un générateur. Le PHEV semble être le type de véhicule idéal pour ma maison à véhicule unique, alimentant tous les trajets courts avec de l'électricité propre et bon marché tout en permettant des trajets routiers à longue distance avec du gaz à haute efficacité et à remplissage rapide.

Dans cet article, je partage les données du monde réel sur la charge de mon PHEV et la distance que je peux parcourir avec cette charge. Pour collecter les données, je branche mon chargeur via un wattmètre (~ 20 $ sur amazon) pour mesurer la puissance nécessaire pour charger la batterie.

Avant d'aborder la portée et l'efficacité, je voulais mettre en lumière la charge murale. Je peux mesurer la vitesse à laquelle il se charge et la quantité d'énergie qu'il faut pour le recharger complètement afin de pouvoir estimer le coût d'un "réservoir" d'électricité.

Rappel : il est facile de confondre puissance (mesurée en kilowatts, kW) et énergie (mesurée en kilowattheures, kWh ). Pour nos besoins, l'énergie est la quantité de charge stockée sur une batterie tandis que la puissance est la rapidité avec laquelle elle s'utilise (lors de la conduite) ou se remplit (lorsqu'elle est branchée).

Le R4P accepte les chargeurs de niveau 1 (L1) ou de niveau 2 (L2). L1 et L2 utilisent le même port sur la voiture. L1 utilise une prise murale standard tandis que L2 nécessite un circuit haute tension (comme un sèche-linge ou un four) et se charge environ 5 fois plus rapidement (6,6 contre 1,4 kW). Toutes mes données proviennent de L1.

Le véhicule consomme généralement de 1 340 à 1 350 W. Au cours des 30 à 45 dernières minutes, la consommation électrique a chuté à 850 W. Le temps de charge total était de 11 heures et 51 minutes. , juste un peu plus rapide que la spécification officielle Toyota de 12 heures. Au coût moyen de l'électricité aux États-Unis, ce plein coûte 2,59 $mais les coûts d'électricité varient selon la région.

J'ai effectué quelques autres tests sur le câble de charge et la batterie pour mesurer leur résilience.

Quelques autres observations sur la charge :

Dans l'ensemble, je suis satisfait des performances du chargeur. Très peu d'énergie est gaspillée et le temps de charge correspond aux spécifications. Un trajet quotidien typique peut être pris en charge par une recharge de nuit régulière.

L'électricité est généralement mesurée et payée au kWh, de sorte que toute valeur numérique indiquant l'économie de carburant d'un véhicule électrique serait idéalement étiquetée en mi/kWh. Au lieu de cela, la norme d'autocollant Monroney aux États-Unis (exemple, figure 3) comprend deux autres mesures de l'efficacité des VE que nous devons ensuite convertir en kWh.

La première valeur est Miles per Gallon électrique (MPGe). Comme je l'ai écrit précédemment, MPGe utilise une constante de traduction en supposant que 33,705 kWh = 1 gallon de gaz. Par conséquent, un score de 94 MPGe équivaut à 2,789 mi/kWh.

La deuxième valeur est la quantité de kWh qu'il faut pour parcourir 100 mi. 36 kWh se traduisent par 2,778 mi/kWh. Je diviserai la différence entre ces valeurs calculées en kWh de 2,778 et 2,789 et utiliserai 2,78 mi/kWh(4,47 km/kWh) comme référence de consommation de carburant publiée.

Ces résultats sont pour le R4P mais les calculs peuvent être appliqués à n'importe quel EV et PHEV. Par exemple, j'ai utilisé fueleconomy.gov pour déterminer que la Tesla Model Y a environ 3,6 mi/kWh et la Nissan Leaf environ 3,3 mi/kWh.

L'autonomie électrique des véhicules électriques et des véhicules hybrides rechargeables est incluse sur l'autocollant Monroney (Figure 4), mais difficile à vérifier de manière indépendante. L'autonomie peut être calculée en multipliant la valeur mi/kWh par la capacité de la batterie. Cependant, la batterie totale n'est pas complètement accessible au mode EV. Pour visualiser cela, j'ai reconstitué les tailles de partition approximatives en fonction des informations disponibles (Figure 5).

Le R4P dispose d'une batterie de 18,1 kWh. La quantité de capacité totale est souvent exprimée en pourcentage et appelée état de charge (SoC). L'autocollant Monroney de la figure 4 indique une autonomie de 68 km (42 mi). À 2,78 mi/kWh, cela indique que 15,1 kWh de la batterie de 18,1 kWh (83 %) sont disponibles pour la recharge des véhicules électriques.

J'ai complètement chargé le R4P cinq jours différents. Fait intéressant, chaque mesure était supérieure à 15,1 kWh. 42 mi (68 km) peut être une estimation prudente de l'autonomie pour tenir compte de la variation des conditions et des véhicules. À 2,78 mi/kWh, nous nous attendrions à ce que le R4P parcoure plus de 44 mi (71 km) sur la base de la valeur de charge la plus élevée.

Le freinage régénératif et la roue libre sont la raison probable pour laquelle il n'y a pas deux montants de charge correspondants. Tout événement de régénération en mode HV effectué immédiatement avant la charge entraînera le début du remplissage de la partie de la batterie accessible au VE. J'ai inclus une partition pour montrer que la régénération empiète sur la batterie accessible aux véhicules électriques.

La batterie a besoin d'une partition pour les fonctions HT. Cette partition doit correspondre approximativement à la capacité totale de la batterie des garnitures Rav4 Hybrid (1,6 kWh). Le véhicule, et non l'opérateur, contrôle la quantité de charge sur cette partition et elle est chargée par le moteur à essence, pas par une prise.

Après les allocations des modes EV et HV, il y a encore une partie non comptabilisée de la batterie qui est d'environ 1 à 1,5 kWh, que j'ai étiquetée comme le "tampon" dans la figure 5. Le consensus sur les forums Rav4 semble indiquer que le tampon peut être inclus pour améliorer la longévité de la batterie. Les propriétaires doivent se sentir en sécurité en chargeant la batterie à 100 % de la partie accessible aux véhicules électriques.

Tant que mon véhicule atteint ou dépasse la référence d'efficacité de conduite de 2,78 mi/kWh, il dépassera également la référence d'autonomie de 42 mi (68 km).

Maintenant que nous avons couvert les mesures d'efficacité de la conduite électrique et la capacité de la batterie, nous pouvons mesurer les performances de mon véhicule et les comparer aux chiffres officiels de fueleconomy.gov. À l'aide de l'odomètre et d'un wattmètre, j'ai pu calculer les mi/kWh pour mes trajets en VE uniquement.

L'efficacité s'est améliorée tout au long du premier mois, indiquant une période de rodage. Je ne suis pas la première personne à observer cela sur un R4P. J'étais un peu paniqué pendant les premières semaines de possession, moi-même. Espérons que ces travaux permettront de le caractériser et de mieux préparer les nouveaux propriétaires.

En excluant la période de rodage, j'ai facturé 101,76 kWh au total et j'ai pu parcourir 282,3 miles, avec une moyenne de 2,774 mi/kWh(4,46 km/kWh), en deçà des statistiques officielles de 2,78 mi/kWh et dépassant l'autonomie de 42 mi à chaque essai de charge. Mon ancien ICE indiquait 26 MPG sur fueleconomy.gov mais obtenait généralement 23 MPG, donc mon Toyota Rav4 Prime PHEV correspond aux attentes en matière de kilométrage et d'autonomie en mode EV.

La grande variabilité entre les différents trajets (figure 8) est probablement le reflet de conditions et de styles de conduite différents. Je travaille sur un suivi pour mieux comprendre cela. Je considère des facteurs comme les collines, la vitesse moyenne et la température extérieure.

Une dernière note sur l'efficacité : l'affichage du tableau de bord affiche une moyenne mi/kWh qui semblerait plus facile à utiliser que de calculer les valeurs vous-même. C'est faux. Je pense que je sais pourquoi. J'écrirai bientôt sur mes découvertes.

J'ai déjà écrit sur le coût et les émissions par mile de EV vs ICE et Hybrid. En résumé, les coûts moyens aux États-Unis en avril 2023 étaient de 0,165 $/kWh et de 3,83 $/gal de gaz (données BLS). À ces moyennes, il en coûte un peu moins de 0,06 $/mile pour conduire le R4P en mode EV contre 0,10 $/mi en mode HV et 0,127 $/mile pour les versions ICE.

C'est une période de transition pour les véhicules électriques. Les normes d'efficacité actuelles de MPGe et kWh/100 mi peuvent être utiles pour démontrer que les véhicules électriques sont plus abordables et plus propres à conduire que des ICE similaires, mais nous devrions commencer à nous habituer davantage au mi/kWh en tant qu'unité et à utiliser un wattmètre.

Ce travail montre que l'efficacité du mode EV sur le R4P correspond aux spécifications fueleconomy.gov. Au fur et à mesure que je recueille plus d'informations, je prévois de publier plus d'articles examinant l'efficacité du mode HV, les performances des véhicules électriques dans différentes conditions et le passage d'un mode à l'autre pendant la conduite.