Comment Tesla pilote l'innovation automobile – L’ecologie au service de la mobilité

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J'ai récemment fait un essai routier dans l'une des luxueuses voitures électriques Model S de Tesla et visité ses laboratoires de recherche et développement, où il développe sa batterie et sa technologie de recharge. L’expérience m’a fait croire que Tesla avait un avantage important sur ses concurrents dans la course aux voitures électriques.

Route panoramique: Un modèle S accélère le long de la côte.

Le modèle S de Tesla est coûteux (entre 70 000 et plus de 100 000 dollars), mais sa portée est de 265 milles, soit plus du triple de celui de Nissan (Leaf) (75 milles). Dans quelques années, Tesla espère produire des véhicules beaucoup plus abordables, dont un modèle coûtant entre 30 000 et 35 000 dollars, avec une autonomie similaire à celle du modèle S. Tesla souhaite également rendre les voitures électriques plus pratiques en construisant un réseau national de stations de recharge. qui peut fournir 200 miles de charge en environ une demi-heure – comparé à plusieurs heures pour recharger une voiture électrique dans une station de travail ordinaire aujourd'hui.

Pour l’essai, j’avais prévu de me rendre à San Francisco, au siège de Tesla, à Palo Alto, en Californie, puis à Half Moon Bay pour une croisière sur la pittoresque autoroute côtière 1 jusqu’à Santa Cruz. Plus tard, je retournerais au nord de Fremont pour une visite de l’usine de Tesla, avant de retourner la voiture au siège social; la totalité du voyage représenterait environ 230 miles.

Lorsque je suis arrivé à Tesla, à Palo Alto, pour prendre la voiture, cependant, j'ai découvert que quelqu'un avait oublié de la brancher du jour au lendemain. La jauge de batterie indiquait 208 km, soit une distance totale inférieure à celle de 265 km pour le Model S. Je pouvais quand même faire mon voyage, mais un arrêt à une station de suralimentation était désormais essentiel.

Les véhicules électriques actuels offrent plusieurs avantages par rapport aux voitures à essence. Pour les navetteurs, il n’ya pas d’aller à la station d’essence – tout ce dont vous avez besoin est un point de vente à domicile ou au travail – et une charge complète ne coûte que quelques dollars. Et les moteurs électriques, qui ne nécessitent qu'un seul rapport pour toutes les vitesses, peuvent également être étonnamment réactifs et puissants. De plus, les voitures électriques ne consomment pas d’essence et ne polluent pas. Même en tenant compte des émissions de carbone et de la pollution des centrales électriques produisant de l'électricité pour les voitures, ainsi que de leur fabrication et de leur élimination, les voitures électriques produisent environ 40% moins de dioxyde de carbone et d'ozone que les voitures classiques.

Mais malgré tous leurs attributs, les voitures électriques sont toujours hantées par deux facteurs accablants: des coûts élevés et des batteries moins qu'optimales.

C’est là que Tesla espère faire la différence. Les technologies innovantes de chargement et de batterie de la société lui ont permis de réduire considérablement le coût des batteries et de les recharger plus rapidement. En outre, cela a permis à Tesla de réduire ses coûts plus rapidement que ses concurrents.

Vers 10 heures, je suis parti en voiture du parking de Tesla, profitant de l’accélération de la voiture, de 0 à 30 en 1,7 seconde. Tout au long de la journée, j'ai croisé d'autres voitures en gravissant des collines escarpées, j'ai pris des virages à toute vitesse et laissé d'autres voitures à l'arrêt.

Jauge de carburant: Le tableau de bord de la Model S indique la position actuelle, la charge restante et la consommation d’énergie au fil du temps. La partie en vert du graphique le plus à droite montre le résultat du freinage par récupération.

Mais je me suis senti anxieux lorsque j'ai remarqué qu'il ne restait que 67 kilomètres de charge dans la batterie. La voiture a estimé que j’arriverais à la station de recharge la plus proche, à Gilroy, avec 20 milles de libre – environ la moitié de ce que j’espérais voir. Je ne me serais pas inquiété si je savais pouvoir compter sur cette estimation, mais comme pour toute voiture électrique, la portée réelle varie en fonction de votre style de conduite, du terrain et de la circulation. Le modèle S affiche deux estimations de distance différentes: l'une qui diminue progressivement, à la manière d'une jauge à essence, et l'autre qui montre comment votre autonomie pourrait être affectée si vous restiez comme vous le faites depuis quelques minutes. J’ai baissé la climatisation, atténué l’énorme écran tactile de 17 pouces de la voiture et relâché l’accélérateur pour conserver un peu de jus. Je suis arrivé avec 17 milles restants dans la batterie.

La recharge était beaucoup plus facile que je ne le pensais, après avoir passé une après-midi à charger une Chevrolet Volt à une station de charge publique standard pour seulement 30 miles de charge. La voiture a reconnu une étiquette RFID dans la poignée du chargeur et a automatiquement ouvert la porte de sortie. Au moment où je traversais le parking, achetais un cheeseburger et le ramenais à la voiture, la autonomie atteignait déjà 92 milles, ce qui était suffisant pour terminer la journée de conduite. J'ai bavardé avec un propriétaire de Model S pendant un moment, puis j'ai repris la route. J'ai rendu la voiture ce soir-là avec encore 129 milles d'autonomie restante dans la batterie – plus que la gamme de voitures électriques à batterie complètement chargées de Toyota, Nissan, Ford, GM, Honda, Fiat, Renault, Mitsubishi, Smart, Scion ou prochaines voitures électriques de Mercedes et BMW.

En dépit des progrès convaincants, les mêmes défis pour les voitures électriques demeurent: coût et portée. Parce que les superchargeurs ne sont pas omniprésents (il n’y en a que 16 aux États-Unis), si vous oubliez de brancher la voiture du jour au lendemain, en cas de panne de courant ou de tout autre problème, vous n’êtes pas chanceux. Si j'avais été presque n'importe où ailleurs au pays ou si j'avais décidé de me diriger vers le nord plutôt que vers le sud sur la route 1 – ou si je m'étais égaré – j'aurais été coincé au bord de la route.

La question de la tarification est en grande partie un problème d’infrastructure. Mais le plus gros problème technologique reste le coût de la batterie. C’est le coût qui limite la capacité de la Model S et empêche la plupart des gens de disposer de voitures électriques d’une autonomie de 265 milles.

La veille de mon départ, j’ai visité le laboratoire de recherche et développement de Tesla dans les collines derrière l’Université de Stanford. Le directeur technique de la société, JB Straubel, m'a montré des versions du Roadster de Tesla, sa première voiture et un modèle S avec tout ce qui avait été enlevé, à l'exception des cadres, des roues et du système de propulsion électrique (qui comprend la batterie, le moteur et les composants électroniques). qui les contrôlent). C'était un regard noir sur le chemin parcouru par la société. Dans le Roadster, la batterie volumineuse occupe le tiers arrière de la voiture. La batterie et le moteur du Model S semblent avoir disparu. Même si la batterie stocke beaucoup plus d’énergie, elle est plus compacte: c’est maintenant une dalle plate qui se place discrètement entre les roues et fait partie du châssis du véhicule. Ce qui n’est pas évident, c’est que le coût de la batterie, par kilowattheure, a également été réduit de moitié.

Straubel a souligné la grande variété de cellules de batterie lithium-ion, les composants d'un bloc batterie qui stocke réellement de l'énergie, que la société teste actuellement. Cela incluait une rangée de petites cellules cylindriques de la taille des piles AA – du type utilisé par Tesla dans le modèle S.

Emballage de la batterie: La batterie dans la Model S est plate et fait partie du cadre qui supporte la voiture – le boîtier en métal fournit un support structurel.

Le choix de Tesla pour ces petites batteries lithium-ion est sans doute l’un de ses plus importants enjeux stratégiques. Les constructeurs automobiles établis ont choisi des cellules de batterie plus grandes. Elles simplifient l'ingénierie d'un pack de batteries, car vous en avez besoin de moins. Mais les plus grosses cellules, parce qu'elles contiennent plus d'énergie, sont également plus dangereuses. Les constructeurs automobiles utilisent donc des matériaux de batterie moins denses en énergie, plus résistants à l’incendie. En essayant de compenser la densité d'énergie plus faible, les constructeurs automobiles ont choisi les cellules plates parce qu'elles se compressent plus étroitement, mais leur fabrication coûte plus cher.

En choisissant des cellules plus petites et cylindriques, Tesla a économisé sur les coûts de fabrication – ses coûts ont été réduits par les économies d’échelle réalisées dans l’industrie des ordinateurs portables, pour laquelle les cellules ont été développées. Tesla pourrait également utiliser les matériaux de batterie les plus denses en énergie disponibles, en partie parce que les cellules plus petites sont intrinsèquement moins dangereuses. Et une meilleure densité d'énergie réduit les coûts des matériaux. Cette approche signifiait que Tesla devait développer un moyen de câbler ensemble plusieurs milliers de cellules séparées, par rapport à plusieurs centaines de cellules plus grandes. Straubel a également inventé un système de refroidissement par liquide qui serpente entre les cellules et peut éliminer la chaleur si rapidement qu’un problème avec une cellule ne se transmet pas aux autres.

Le choix de cellules cylindriques plus petites a également permis à Tesla d’être plus flexible dans le conditionnement des cellules. De grosses cellules plates se déforment en cas de collision et peuvent éventuellement s'enflammer. Les autres constructeurs automobiles ont donc dû trouver dans la voiture des endroits où la batterie serait à plat dans un accident. Cela signifiait utiliser un espace passager ou cargo. Tesla a déclaré avoir passé avec succès ses tests de collision sans déformation de ses cellules ni fuite de liquide de refroidissement.

Selon la plupart des estimations, la batterie de la Model S que j'ai conduite devrait coûter entre 42 500 et 55 250 dollars, soit la moitié du coût de la voiture. Mais Straubel a indiqué qu'il est déjà beaucoup plus bas. "Ils sont bien moins de la moitié, en fait", dit-il. «Moins du quart dans la plupart des cas.» Selon M. Straubel, il est possible de faire plus pour réduire les coûts de la batterie. Il travaille avec les fournisseurs de cellules et de matériaux pour augmenter davantage la densité énergétique, et il modifie la forme des cellules de manière à faciliter leur fabrication.

D'autres constructeurs en prennent note. Dan Akerson, PDG de GM, aurait créé un groupe de travail chargé d’étudier Tesla. Brett Smith, codirecteur de la fabrication, de l'ingénierie et de la technologie au Center for Automotive Research, une organisation à but non lucratif basée à Ann-Arbor, affirme que Tesla est «devenu du petit fou un peu excentrique des médias pour devenir un élément qui fait réfléchir les gens de l'industrie . "

Après avoir rechargé à la station de recharge de Gilroy, j’ai redescendu le long de l’autoroute en direction de San Francisco, soulagé d’avoir été à portée de la station de charge. Alors que je me déplaçais sans effort dans la circulation, je ne pouvais pas m'empêcher de penser que les véhicules électriques étaient l'avenir, et que les progrès de Tesla en matière de batteries et de suralimentation pourraient amener cet avenir ici plus tôt que je ne le pensais.

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