L'attrait de l'utilisation des véhicules électriques (VE) pour le transport repose à la fois sur une communication habile et sur des faits solides. Les VE ont connu une transformation assez rapide au cours de la dernière décennie. Les investissements de l'industrie, la recherche et développement, ainsi qu'un marketing créatif les ont fait passer d'une curiosité d'ingénierie à un potentiel champion environnemental, voire à un choix judicieux pour le consommateur. 

Nous avons abordé certaines des questions de développement dans le domaine des VE dans un article de blog de mars 2023, que vous pouvez consulter sur ce site. Il n'en reste pas moins que, grâce au travail d'ingénieurs talentueux, les VE présentent de nombreux atouts, notamment une demande réduite en pétrole, moins de pollution atmosphérique et un entretien des véhicules réduit. Mais la question est de savoir si les consommateurs potentiels adhèrent réellement à la promesse commerciale des VE et, si ce n'est pas le cas, ce que l'ingénierie doit faire pour accélérer les ventes. 

L'état de la demande

L'intérêt récent pour l'électrification des transports a été stimulé par plusieurs facteurs, notamment la hausse des prix du carburant au détail, l'attention accrue portée aux émissions des moteurs à combustion interne (ICE), les réglementations propres à chaque État ou pays visant à éliminer progressivement les véhicules ICE, ainsi que les subventions publiques pour l'achat de VE par les consommateurs. Cela a entraîné une multiplication des nouveaux fabricants et modèles de VE. Selon Kelly Blue Book, environ 33 nouveaux modèles de VE ont été lancés en 2023, et 50 nouveaux modèles ou modèles actualisés sont prévus pour 2024.

La communauté d'ingénierie des VE a également réagi en concentrant ses ressources sur l'amélioration de la technologie des VE. Cependant, la croissance des décisions d'achat de VE par les consommateurs reste relativement lente pour diverses raisons. Les principales se résument au prix et à l'autonomie. 

Ce qui doit changer

Selon une récente enquête de Cox Automotive, l'accessibilité financière des VE est la principale raison de l'hésitation des consommateurs à acheter un VE. En mai 2023, selon Cox, le prix moyen d'un véhicule ICE neuf était de 48 528 dollars, contre 55 488 dollars pour un VE neuf comparable, soit une prime de 14 %.   

Bien que les prix des VE aient tendance à baisser, la pression visant à éliminer les subventions publiques à l'achat freinera l'attrait de cette tendance. L'histoire nous enseigne que la tarification des véhicules relève davantage d'un problème de fabrication que d'ingénierie, mais les gains d'efficacité de production sont souvent le fruit de conceptions techniques qui se prêtent à une fabrication efficace. Il va sans dire que la concurrence accrue générée par tous les nouveaux modèles de VE peut également contribuer à atténuer ce problème.

La question de l'autonomie

Une préoccupation supplémentaire des consommateurs concerne l'autonomie des VE, c'est-à-dire la distance moyenne parcourue avec une charge complète. Selon le Département de l'Énergie des États-Unis, l'autonomie médiane des véhicules à moteur ICE en 2021 était de 413 miles. L'autonomie médiane de charge des VE était de 217 miles. Cet écart d'autonomie s'explique en grande partie par la technologie actuelle des batteries, mais le consommateur doit également tenir compte du manque actuel d'une infrastructure de recharge de VE étendue, tant aux États-Unis qu'à l'étranger. 

Cet écart de potentiel kilométrique des VE par rapport aux véhicules ICE engendre chez les consommateurs une « anxiété liée à l'autonomie », qui découle à la fois de prévisions d'autonomie exagérées de la part des fabricants et d'autres facteurs techniques réduisant l'autonomie. Ces facteurs supplémentaires comprennent la baisse des performances de la batterie par temps froid, la dégradation de la capacité de charge avec le vieillissement de la batterie, ainsi que l'effet des différents styles de conduite et types de terrain. 

Comme on peut l'imaginer, la solution à chacune de ces préoccupations liées à l'autonomie repose sur une combinaison d'ingénierie créative, de nouvelles technologies et d'un réseau de recharge élargi.   

Avancées en matière de batteries

Les préoccupations liées à l'autonomie nous amènent à la demande des consommateurs pour des améliorations de la technologie des batteries. Les chimies de batteries rechargeables ont considérablement évolué depuis les premières conceptions au nickel-cadmium (NiCAD) et dépassent aujourd'hui les batteries lithium-ion actuelles. Avec l'accent mis sur l'augmentation de l'autonomie et la réduction du temps de charge, de nombreuses technologies prometteuses sont actuellement explorées. Parmi celles-ci figurent le zinc-air, le lithium-air, le lithium-soufre, le lithium nickel cobalt manganèse, le lithium fer phosphate, le sodium-ion et les conceptions à état solide. Bien que l'activité de développement ait considérablement augmenté, la traduction de la technologie des batteries en solutions industrialisables nécessitera encore du temps d'ingénierie et des investissements financiers.

Néanmoins, les développements passionnants dans les nouvelles conceptions de batteries et leur promesse d'offrir une autonomie accrue et des temps de charge réduits font l'actualité quotidiennement. La récente annonce de Toyota concernant de nouvelles avancées en matière de batteries à état solide prévoit une autonomie de plus de 700 miles par charge. Le problème des ventes de VE, cependant, est que si ces promesses peuvent se concrétiser dans les modèles futurs, les performances des VE actuellement disponibles chez les concessionnaires restent quelque peu décevantes. La stratégie des consommateurs semble être d'attendre pour voir.

Le manque d'infrastructures de recharge

Étroitement lié au besoin d'une meilleure technologie des batteries, il existe un besoin simultané d'augmenter le nombre de bornes de recharge disponibles, ainsi qu'une technologie de recharge améliorée pour réduire le temps de charge des véhicules. L'anxiété liée à l'autonomie des consommateurs résulte de l'autonomie de la batterie par charge, de la distance entre les bornes de recharge disponibles et du temps de charge. Et si les bornes de recharge privées à domicile constituent un facteur dans l'environnement global de recharge, elles ne résolvent pas l'anxiété liée à l'autonomie une fois le véhicule engagé sur un long trajet. 

Selon un récent rapport du Département de l'Énergie des États-Unis, il existe actuellement environ 105 000 bornes de recharge publiques pour VE (standard et rapide) disponibles aux États-Unis qui ne sont pas exclusivement réservées à Tesla. Plus de 28 % de ces bornes se trouvent en Californie. À titre de comparaison, l'American Petroleum Institute estime à 145 000 le nombre de stations-service publiques accessibles, chacune disposant généralement de nombreuses pompes qui ne nécessitent que quelques minutes d'utilisation. 

Si le développement de la technologie de charge rapide relève d'un problème d'ingénierie, l'installation de bornes de recharge supplémentaires constitue un problème financier et de normalisation. Le financement, bien qu'il s'agisse à la fois d'une question privée et publique, ne fait pas partie de cette discussion. 

La normalisation des technologies, équipements et réseaux de recharge progresse lentement. Actuellement, le Département de l'Énergie des États-Unis répertorie 32 réseaux de recharge différents. La simplification des équipements et des réseaux peut constituer une part importante de la solution au problème de l'autonomie.    

Facteurs supplémentaires

Dans cette discussion, nous avons abordé les principaux problèmes freinant une croissance plus rapide des ventes de VE aux consommateurs. Mais, comme vous le savez peut-être, d'autres facteurs entrent également en jeu. L'importance de chacun d'eux pour le consommateur final de VE peut être discutable. Pris ensemble, cependant, ils soulignent les nombreux domaines variés qui doivent s'améliorer dans les VE avant une adoption plus forte par les consommateurs. Parmi ces problématiques supplémentaires figurent :    

• Des coûts de réparation élevés, en particulier pour le remplacement ou la réparation de la batterie
• Le coût initial de l'équipement de recharge à domicile
• Les coûts d'électricité liés à la recharge 
• Les préoccupations environnementales liées aux chimies des batteries 
• L'approvisionnement sûr en minéraux essentiels pour les batteries 
• Le recyclage des batteries et des véhicules
• La surchauffe des batteries
• La valeur de revente des VE
• Les frais compensatoires de taxe sur l'essence appliqués par les États

Conclusion

Les VE demeurent une option viable et attrayante face aux problèmes persistants liés à l'utilisation de moteurs ICE pour le transport. Cependant, augmenter les ventes de VE aux consommateurs nécessitera de s'attaquer aux « quatre grands » enjeux, entre autres, afin d'accroître la volonté du grand public d'acheter et d'utiliser des VE :  

• Une baisse du prix d'achat
• Une meilleure autonomie par charge de batterie
• Un temps de charge de la batterie amélioré
• Une disponibilité accrue des bornes de recharge publiques

Si vous participez au développement technique des VE et du réseau de soutien qu'ils nécessitent, ou si vous concevez des produits destinés à ce marché, vous êtes conscient à la fois du potentiel du marché et du travail considérable qu'il reste à accomplir. 

Nos amis de CircuitBread.com proposent d'excellents tutoriels sur les fondamentaux de l' électronique de puissance pour vous aider à poursuivre vos propres recherches d'améliorations de la technologie des VE. Le site propose également d'autres discussions sur la technologie des VE, disponibles ici : Que faut-il pour élargir l'acceptation des véhicules électriques ? Comme toujours, l'ingénierie créative est une solution élégante et efficace.