i-miev, Véhicule électrique innovant de Mitsubishi PLAN D ESSAIS

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1 i-miev, Véhicule électrique innovant de Mitsubishi PLAN D ESSAIS Préparé par étv Août 2010

2 Avis de non-responsabilité Le programme écotechnologie pour véhicules («étv») de Transports Canada évalue le rendement des technologies automobiles émergentes, conformément aux normes canadiennes existantes relatives aux véhicules automobiles. Ce plan d essais ne constitue nullement une détermination officielle de la part de Transports Canada quant à la consommation de carburant ou la conformité aux normes de sécurité et d'émissions d'un véhicule donné ou de ses composants. Transports Canada ne certifie, n'approuve, et ne fait la publicité pour aucun véhicule automobile ou composant de celui-ci. Les technologies sélectionnées pour évaluation ainsi que les résultats des essais ne visent aucunement à transmettre une politique ou une recommandation de la part de Transports Canada ou du gouvernement du Canada. Transports Canada, et de façon plus générale le gouvernement du Canada, ne présente aucune observation et n'offre aucune garantie, ni expresse ni tacite, quant aux technologies mises à l essai ou évaluées par étv, ou quant à leur aptitude à être utilisées à des fins spécifiques. Transports Canada, et de façon plus générale le gouvernement du Canada, n'accepte et n'assure aucune responsabilité découlant de l'utilisation des renseignements et des applications contenus dans les résultats d essais ou fournis par ceux-ci. Transports Canada, et de façon plus générale le gouvernement du Canada, n'accepte et n'assure aucune responsabilité découlant de l utilisation de contenu provenant d une tierce partie. Pour tout commentaire au sujet du contenu, veuillez communiquer avec : Transports Canada Initiatives environnementales (AHEC) ÉcoTECHNOLOGIE pour véhicules (étv) 330, rue Sparks Place de Ville, Tour C Ottawa (Ontario) K1A 0N5 Courriel : etv@tc.gc.ca Sa Majesté la Reine du chef du Canada, représentée par le ministre des Transports,

3 Remerciements Le programme écotechnologie pour véhicules (étv) de Transports Canada souhaiterait remercier Mitsubishi Canada pour avoir permi au gouvernement du Canada d obtenir deux véhicules i-miev de Mitsubishi, pour utilisation à des fins d essais portant sur les véhicules électriques. Les auteurs tiennent à remercier les ingénieurs et les techniciens de la Section de la recherche et de la mesure des émissions (SRMÉ) d Environnement Canada pour les efforts qu ils ont déployés, ainsi que le personnel du Centre de technologie des transports de surface du Conseil national de recherches du Canada (CTTS-CNRC) et de PMG Technologies. Ces travaux ont été possibles grâce au financement fourni par le programme écotechnologie pour véhicules (étv) de Transports Canada, par le Programme de recherche et de développement énergétiques (Projet de mobilité électrique C54.001) de Ressources naturelles Canada et par Environnement Canada et le Conseil national de recherches du Canada. 3

4 Table des matières Remerciements... 3 Liste des figures... 6 Liste des tableaux... 6 Liste des équations Définitions Introduction Procédure de vérification préalable aux essais Programme d essais PHASE 1 : ESSAIS EN LABORATOIRE DE CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE ET D AUTONOMIE PHASE 2 : ESSAIS DE RENDEMENT DYNAMIQUE ET D AUTONOMIE SUR PISTE PHASE 3 : ÉVALUATIONS DES CONDUCTEURS SUR ROUTE Phase I - Essais en laboratoire de consommation énergétique et d autonomie RENSEIGNEMENTS PRÉLIMINAIRES Consommation énergétique (kwh) Définition de consommation énergétique Efficacité du rechargement quotidien du véhicule Efficacité du véhicule sur un cycle complet Procédure de rechargement Rechargement à moins de 100 % Modes de conduite LÉGENDE PROCÉDURE DE CONDUITE ESSAIS DE DÉCÉLÉRATION ESSAIS AU DYNAMOMÈTRE À CHÂSSIS Cycle de conduite U.S. LA Procédures d'essais supplémentaires US Cycle de conduite à compensation de vitesse U.S. SC Cycle de conduite U.S. HWFET Cycle New York City Essai de capacité de batterie en condition stable à 55 mi/h Phase II Essais de rendement dynamique et d autonomie sur piste CONDITIONS ENVIRONNEMENTALES ÉTAT DES PNEUS ÉTAT DE LA PISTE ESSAI D AUTONOMIE

5 6.4.1 Autonomie du véhicule à une vitesse constante de 40 km/h Autonomie du véhicule à une vitesse constante de 50 km/h Autonomie du véhicule à une vitesse constante de 65 km/h Autonomie du véhicule à une vitesse constante de 72 km/h Autonomie du véhicule à une vitesse constante de 88,5 km/h Autonomie du véhicule à sa vitesse maximale (proposée) ÉVALUATION DE L ACCÉLÉRATION VITESSE MAXIMALE DANS DIFFÉRENTS MODES DE CONDUITE VITESSE MAXIMALE TENUE DE ROUTE Aire de dérapage latéral Changement de voie d urgence Rayon de braquage BRUIT FREINAGE ESSAIS SUPPLÉMENTAIRES Essai du système de dégivrage du pare-brise Objet Étape préalable Procédure INSTRUMENTS D ESSAIS ÉLÉMENTS CONSIGNÉS Phase III Évaluation des conducteurs Publications pertinentes PUBLICATIONS DE LA SAE CODE OF FEDERAL REGULATIONS NORMES DE SÉCURITÉ DES VÉHICULES AUTOMOBILES DU CANADA ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION AUTRES PUBLICATIONS

6 Liste des figures Figure 1 : Piste du centre d'essais de Blainville (Québec) Figure 2 : Graphique du cycle de conduite LA Figure 3 : Graphique du cycle de conduite US Figure 4 : Graphique du cycle de conduite SC Figure 5 : Graphique du cycle de conduite US HWFET Figure 6 : Graphique du cycle de conduite de NYCC Figure 7 : Hioki 3193 Power HiTester Figure 8 : Disposition de l aire de dérapage Figure 9 : Changement de voie d urgence Figure 10 : Disposition des capteurs utilisés pour les essais d émission du bruit Figure 11 : Zones du pare-brise à dégivrer sur l i-miev Liste des tableaux Tableau 1 : Spécifications de l i-miev de Mitsubishi Tableau 2 : Styles de conduite du i-miev Tableau 3 : Tableau des essais au dynamomètre à châssis Tableau 4 : Paramètres de changements de voie d'urgence Liste des équations Équation 1 : consommation de c.a. du véhicule en Wh/km (c.a. en Wh/mille) Équation 2 : consommation de c.c. du véhicule en Wh/km (c.c. en Wh/mille) Équation 3 : Efficacité de la charge quotidienne du véhicule Équation 4 : Formule de Taylor-Young

7 1.0 Définitions Accélération latérale Élément d'accélération pendant la prise de virage qui force un véhicule vers l'intérieur d'un virage. En gros, l'accélération latérale est égale à l'accélération centrifuge (force vers l'extérieure) nécessaire pour maintenir un virage constant. Autonomie (km) Distance maximale qu un véhicule électrique peut parcourir au moyen d une seule charge d accumulateurs, sur un cycle d essai donné. Auxiliaires de la batterie Composants nécessaires pour faciliter le fonctionnement d un bloc-batterie (caisse de groupement, sous-système d irrigation, pompes ou électronique de commande). Batterie Ensemble de cellules électrochimiques reliées en série et/ou en parallèle. Capacité Nombre total d ampères-heures (Ah) ou de kilowattheures (kwh) qu une batterie complètement chargée peut produire dans des conditions précises. Consommation de carburant Quantité de carburant consommée par unité de distance. L'unité acceptée de consommation de carburant au Canada est le nombre de litres aux cent kilomètres (L/100 km). Décibel pondéré en gamme A (dba) Décibels dont l'échelle de pression sonore est réglée pour se conformer à la fréquence reconnue par l'oreille humaine. Un sonomètre qui mesure les décibels pondérés en gamme A comporte un circuit électrique qui permet au compteur d'avoir la même sensibilité sonore, à différentes fréquences, que l'oreille humaine moyenne. Il y a également des échelles de pondération B et C, mais l'échelle de pondération A est celle qui est la plus utilisée pour mesurer le bruit. Efficacité coulombienne Nombre d ampères-heures retirés d un élément ou d une batterie pendant une décharge, divisé par les ampères-heures nécessaires pour rétablir la capacité initiale. Élément de batterie Ensemble contenant au moins une électrode positive, une électrode négative et des composants électrochimiques. Un élément est un dispositif de conversion d énergie autonome destiné à fournir de l énergie électrique à un circuit externe au moyen d un processus chimique interne. Énergie spécifique (Wh/kg) Capacité d énergie de décharge de la batterie divisée par la masse du système de la batterie, dans des conditions de décharge données. 7

8 État de charge (SOC) Représente la quantité de charge électrique restant dans le véhicule. La charge électrique est mesurée en soustrayant la profondeur de charge de 100 (état plein); l état de charge est mesuré en pourcentages. Freinage électrodynamique par récupération Récupération partielle de l énergie normalement perdue lors du freinage mécanique. Cette énergie est réacheminée sous forme de courant électrique vers un dispositif de stockage d énergie. G (ou force g) Mesure d'accélération en rapport à la chute libre. Par exemple, une accélération de 1 G est égale à l'accélération produite par la gravité (9,81 mètres à la seconde au carré 9,81 m/s 2 ). Module de batterie Groupement d éléments interconnectés au sein d un seul dispositif mécanique et électrique. National Institute of Standards and Technology (NIST) Laboratoire de normes de mesure ayant comme mission la promotion de l'innovation et de la compétitivité industrielle par l'avancement de la science, des normes et de la technologie de la mesure, de manière à augmenter la sécurité économique et améliorer la qualité de vie. Pression barométrique Pression (force par unité d air) exercée par une colonne d air au-dessus d un point fixe; l unité utilisée pour exprimer la pression est le kilopascal (kpa). Profondeur de sculpture Distance mesurée dans le sillon de sculpture principal le plus près de la ligne centrale du pneu, de la base du sillon au haut de la sculpture. Poids à vide du véhicule (kg) Poids total d'un véhicule à la capacité nominale, y compris l'équipement livré en série, les batteries, les fluides et les lubrifiants. Puissance moyenne (W) Énergie totale fournie par une batterie ou restituée à une batterie, divisée par le temps de décharge ou de charge. Rendement énergétique Nombre total de wattheures que peut produire une batterie complètement chargée dans des conditions de fonctionnement précises. Système de collecte de données (SCD) Dispositif conçu pour mesurer et consigner les paramètres pendant un délai prévu, à intervalles rapprochés ou en continu. 8

9 Système de freinage antiblocage (ABS) Système de sécurité qui empêche les roues d'un véhicule de se bloquer pendant le freinage accentué. En gros, l'abs sert à régler la pression de freinage sur la roue, permettant à cette dernière de garder une traction continue sur la chaussée. Température ambiante Température de l air entourant un objet donné. Tension finale (V) Tension limite inférieure à laquelle la décharge est considérée comme terminée. Tension moyenne (V) Rapport entre les wattheures et les ampères-heures pendant une période de charge ou décharge. On parle aussi de tension pondérée. Traction Frottement adhésif la traction est l'élément de la dynamique des véhicules qui donne de la vitesse et la maîtrise de la direction au conducteur. Train de transmission Éléments d'un véhicule qui relient la transmission aux essieux moteurs, comprenant le joint universel et l'arbre de transmission. 9

10 2.0 Introduction Un véhicule électrique à batterie (VÉB) est alimenté par un moteur électrique qui tire son énergie d une batterie embarquée rechargée à partir du réseau de distribution électrique. Pas plus tard qu en 2006, la National Academy of Sciences prévoyait que la commercialisation à grande échelle des VÉB n interviendrait pas avant une dizaine d années. Malgré le peu de VÉB répondant aux NSVAC actuellement sur les routes canadiennes, leur introduction à grande échelle est imminente. En fait, d ici 2012, plusieurs fabricants proposeront des véhicules électriques sur le marché grand public. Par contre, les connaissances et les données canadiennes au sujet du rendement des VÉB (sécurité, protection de l environnement, dynamique, etc.) restent encore peu approfondies. Les VÉB doivent encore surmonter quelques obstacles liés à la réticence des consommateurs et à la réglementation, des facteurs qui pourraient bien entraver leur introduction à grande échelle au Canada. Les consommateurs pensent, par exemple, que les performances des VÉB ne sont pas suffisamment documentées, notamment en ce qui à trait aux conditions climatiques et aux routes canadiennes. Dans un même ordre d idée, les infrastructures nécessaires pour recharger et recycler les batteries sont peu nombreuses et il se pourrait qu elles ne soient pas suffisamment préparées à un déploiement généralisé de ce type de véhicule. Sur le plan réglementaire, les gouvernements doivent élaborer des procédures et des protocoles d essai ainsi que des pratiques exemplaires concernant l évaluation de la consommation d énergie et des émissions des VÉB, et ils doivent adopter des normes d efficacité énergétique qui tiennent compte des réalités canadiennes. Le programme étv a activement encouragé l introduction de véhicules électriques au Canada grâce à des partenariats avec l industrie, les fabricants, les services publics et le gouvernement. étv coopère actuellement avec un certain nombre de précurseurs de l industrie automobile en vue d acquérir, de mettre à l essai et d évaluer le rendement des VÉB au Canada, en mettant plus particulièrement l accent sur l incidence de la géographie et du climat canadiens sur ces performances. Les résultats des essais du programme étv permettront d appuyer les décisions réglementaires. Les intervenants du programme participent également aux comités d élaboration des normes dans l optique de modifier et de mettre à jour les codes et les normes applicables qui faciliteront l adoption des VÉB. Enfin, le programme étv entreprend un certain nombre d activités de sensibilisation destinées à préparer le marché à l arrivée des VÉB. Dans le cadre de sa stratégie d essais et d évaluations des véhicules électriques (VÉ), le programme étv a fait l acquisition de deux véhicules entièrement électriques i-miev de Mitsubishi. Mitsubishi Motors a construit l i-miev à partir de sa plate-forme «i minicar» actuelle. L i-miev est vendu au Japon en tant que véhicule de série depuis l automne La production destinée au marché nord-américain débutera en Le moteur électrique de l i-miev offre un couple exceptionnel aux vitesses très basses. Cette caractéristique permet au véhicule d accélérer rapidement et silencieusement. Les blocs-batteries au lithium-ion du véhicule sont logés sous le compartiment passager afin d optimiser l espace réservé aux passagers et aux bagages. Avec une autonomie maximale pouvant atteindre 120 kilomètres (75 miles), l i-miev pourrait être une option intéressante pour les usagers qui circulent quotidiennement en ville ou en banlieue. 10

11 Il importe de noter que les deux i-miev acquis par le programme étv sont des modèles japonais (volant à gauche). Les spécifications de l i-miev sont présentées dans le tableau 1 ci-dessous. Poids kg / lb Type d entraînement Propulsion Longueur 3,4 m / 11,2 pi Moteur électrique Moteur synchrone à aimant permanent Largeur 1,6 m / 5,2 pi Boîte de vitesses Prise directe à vitesse unique intégrée Hauteur 1,4 m / 4,6 pi Couple 180 Nm / 133 lb-pi Nombre de places 4 Puissance 47 kw / 63 HP Type de carburant Électricité Type de batterie Lithium-ion Vitesse maximale 130 km/h / 81 mi/h Tension 330 V Émissions de CO 2 0 g/km (échappement) Capacité 16 kwh Autonomie 120 km / 75 mi Temps de rechargement 7 heures à 220 V/ 15 A 14 heures à 110 V/ 15 A Tableau 1 : Spécifications de l i-miev de Mitsubishi Plus globalement, la stratégie du programme d étv consiste à alimenter les discussions portant sur l élaboration de normes et de protocoles nord-américains harmonisés en proposant des résultats d essais qui tiennent compte des réalités canadiennes. À cet égard, pour s assurer que la comparaison du rendement des différents véhicules électriques soit possible, le programme étv procédera aux étapes suivantes : Évaluation de l i-miev dans différentes conditions de conduite, selon des procédures similaires aux procédures américaines d essai au dynamomètre sur cinq cycles et aux procédures énoncées sous forme de version préliminaire par la Society of Automotive Engineers (SAE); Étude des aspects liés aux procédures d essai au dynamomètre, y compris : o l utilisation possible d essais abrégés pour obtenir des données concernant l autonomie et la consommation d énergie; o la variabilité de la temporisation du rechargement; o la répétabilité; Étude des aspects liés aux procédures d essais au dynamomètre par basse température, y compris : o la capacité de charge et de décharge de la batterie aux basses températures; o l utilisation possible d essais abrégés pour l extrapolation de l autonomie; o l incidence du chauffage de l habitacle; o les pertes d énergie liées à la mise en température; o la répétabilité. 3.0 Procédure de vérification préalable aux essais L i-miev de Mitsubishi doit arriver à la direction générale d Ottawa de Transports Canada en juillet À son arrivée, le personnel du Programme pour véhicules effectuera les inspections du véhicule. Il procédera aussi aux opérations initiales de peinture du véhicule, à l apposition de décalcomanies du programme sur le véhicule, à l immatriculation du véhicule et à la formation du personnel sur la conduite et sur la tenue de route du véhicule ainsi que sur les paramètres de décélération utilisés pendant les essais au dynamomètre. 11

12 4.0 Programme d essais L i-miev de Mitsubishi, ci-après désigné sous le nom de «véhicule d essai», doit subir les trois phases suivantes d essais et d évaluation : Phase 1 : Essais en laboratoire de consommation énergétique et d autonomie Phase 2 : Essais de rendement dynamique et d autonomie sur piste Phase 3 : Évaluations des conducteurs sur route 4.1 Phase 1 : Essais en laboratoire de consommation énergétique et d autonomie Les essais d'émissions et de consommation énergétique seront effectués et analysés par le personnel d'environnement Canada de la Section de la recherche et de la mesure des émissions (SRMÉ) du Centre des sciences et technologies environnementales situé à Ottawa (Ontario). Ces installations sont le laboratoire national d'essais d'émissions et de consommation énergétique des véhicules du Canada. En plus d'effectuer les essais de consommation de carburant et d'émissions et de les comparer aux normes du Canada et des États-Unis, la SRMÉ participe également à des recherches conjointes avec d'autres ministères du gouvernement et avec l'industrie privée. Les essais d autonomie seront effectués selon les procédures énumérées dans le document préliminaire de la SAE J1634 (Electric Vehicle Energy Consumption and Range Test Procedure) et selon les titres pertinents du Code of Federal Regulations (CFR) cités à la section 7.2. La section 5.0 donne un aperçu des cycles d'utilisation dans lesquels seront effectués les essais. 4.2 Phase 2 : Essais de rendement dynamique et d autonomie sur piste Les essais de rendement dynamiques seront effectués aux installations d'essais de Transports Canada à Blainville (Québec). Les installations sont exploitées par PMG Technologies depuis plus de 15 ans. PMG effectue déjà les essais pour le groupe de sécurité routière de Transports Canada ainsi que pour les fabricants individuels ou les groupes qui désirent se prévaloir des installations du laboratoire. PMG effectuera tous les essais contrôlés sur piste pour le véhicule d'essai, et ce, comme indiqué à la section

13 Figure 1 : Piste du centre d'essais de Blainville (Québec) 4.3 Phase 3 : Évaluations des conducteurs sur route Une troisième phase d'évaluations sera effectuée alors que des conducteurs/évaluateurs utiliseront le véhicule d'essai sur une distance de 30 à 100 kilomètres puis rempliront un questionnaire/ formulaire d'évaluation. Ces résultats seront ensuite compilés pour aider à cerner l ensemble des problèmes ou des anomalies mentionnés par les répondants. On prévoit que de 40 à 50 évaluations seront colligées pour ce véhicule d'essai. De plus, les besoins en énergie des différents systèmes électriques de l i-miev seront contrôlés dans différentes conditions de conduite hivernale réelles. Des conducteurs du Centre de technologie des transports de surface du Conseil national de recherches Canada (CTTS-CNRC) utiliseront le véhicule durant une saison d hiver complète (de décembre 2010 à février 2011) sur des routes de la région de la capitale nationale. Cette étude permettra de mieux cerner les performances des véhicules électriques à batteries dans différentes conditions climatiques canadiennes. Les résultats des trois phases d'essais seront compilés dans un rapport final qui sera mis à la disposition des fabricants. De plus, certaines données et certains résultats seront diffusés sur le site Web d'étv, afin de souligner les diverses caractéristiques de rendement. 5.0 Phase I Essais en laboratoire de consommation énergétique et d autonomie 5.1 Renseignements préliminaires Consommation énergétique (kwh) La surveillance de la consommation d énergie d un VÉ constitue un point important durant toute la vie utile du véhicule; cette surveillance aura lieu du début jusqu à la fin du programme d essais. L objectif est de déterminer la quantité d énergie consommée en fonction de la distance parcourue, et les coûts associés. Cette étape permettra de faire des comparaisons de coûts entre le véhicule d essai et des véhicules classique (véhicules fonctionnant à l essence, au diesel et véhicules hybrides). 13

14 Outre les coûts d utilisation, on calculera la quantité de GES produits en fonction de la distance parcourue. On sait que pour obtenir le kilowattheure (kwh) d électricité moyen au Canada à partir d une prise domestique ou commerciale, il faut produire environ 227 grammes de CO 2. Le litre moyen d essence engendre grammes de CO 2 lorsqu il est brûlé; à cela s ajoute une production supplémentaire de CO 2 de 25 % pour le pompage, le raffinement et le transport du carburant vers une station-service, ce qui donne au total grammes de CO 2 par litre. Ces chiffres permettent de faire une comparaison réaliste avec des véhicules classiques Définition de consommation énergétique La consommation énergétique est la quantité d'énergie utilisée par un véhicule sur une distance donnée. Dans les véhicules électriques munis d'une batterie rechargeable, une certaine quantité du c.a. total qui alimente la batterie en énergie est perdue et ne peut donc pas servir à propulser le véhicule, et ce, parce que le chargeur et la batterie ne sont pas pleinement efficaces ou que le véhicule a besoin d'une mise au point. La consommation énergétique peut se mesurer de deux façons : Équation 1 : consommation de c.a. du véhicule en Wh/km (c.a. en Wh/mille) Consommation de c.a. = Quantité de c.a. nécessaire pour charger la batterie du véhicule Distance parcourue La consommation de c.a. du véhicule est la quantité de c.a. nécessaire pour recharger la batterie à fond, divisée par la distance parcourue par le véhicule pendant le cycle d'essais en question. Ce quotient sera consigné en tant que consommation de c.a. du véhicule dans les conditions spécifiques à l'essai. Équation 2 : consommation de c.c. du véhicule en Wh/km (c.c. en Wh/mille) Consommation de c.c. = Quantité de c.c. utilisée pour propulser le véhicule du véhicule Distance parcourue La consommation de c.c. du véhicule est la quantité de c.c. consommée par le véhicule électrique pendant un cycle de conduite, divisée par la distance parcourue. L énergie fournie par la batterie et l énergie fournie à la batterie lors du freinage électrodynamique par récupération seront mesurées indépendamment l une de l autre. Pour chaque cycle de conduite, la consommation brute de c.c. du véhicule et la consommation nette de c.c. du véhicule seront consignées. Ce quotient sera consigné en tant que consommation de c.c. du véhicule dans les conditions spécifiques à l'essai Efficacité du rechargement quotidien du véhicule L'équation suivante permet de calculer l'efficacité du rechargement quotidien du véhicule. Toutefois, on doit d'abord établir les paramètres suivants : 14

15 (i) (ii) Le kilométrage effectué depuis le dernier rechargement; Les kwh consommés pendant le rechargement jusqu'au moment où la batterie est complètement chargée. On est alors en mesure de calculer l'efficacité du rechargement quotidien, comme suit : Équation 3 : Efficacité de la charge quotidienne du véhicule Efficacité du chargement = quotidien du véhicule Kilométrage effectué depuis le dernier rechargement kwh utilisés L évaluation de la charge électrique comprend l'utilisation des appareils auxiliaires du véhicule, tels les phares et les lampes d'éclairage du tableau de bord et le système de climatisation de l habitacle. Les conditions météorologiques évaluées peuvent comprendre la vitesse du vent, l'état de la route et le style de conduite. Il importe de surveiller ces paramètres en permanence pour pouvoir évaluer le rendement dans des conditions climatiques variables sur une période minimale d'un an Efficacité du véhicule sur un cycle complet L efficacité sur un cycle complet (aller-retour), qui sera calculée à la fin du cycle d essais sélectionné, représente l énergie c.c. nette consommée par la batterie en cours de conduite et équivaut à un pourcentage de l énergie c.a. utilisée pour recharger le véhicule à partir d une prise Procédure de rechargement Le rechargement sera effectué pendant toute la période d acclimatation et débutera tout de suite après le cycle de préconditionnement ou d essais. L énergie perdue pendant l acclimatation en raison du déchargement automatique ou de l entretien de la batterie sera compensée par un rechargement complémentaire effectué environ une heure avant le début des essais, en débranchant et en rebranchant le chargeur de la borne de recharge. Le rechargement du véhicule est habituellement réalisé sous une tension de 220 V c.a., mais il est également possible de recharger le véhicule sur une prise de 110 V c.a., lorsque l utilisateur dispose du temps nécessaire pour le faire Rechargement à moins de 100 % Des essais portant sur l'effet du niveau de charge initial des batteries seront effectués, et ce, à une profondeur de décharge de 0 %, de 40 %, de 60 % et de 80 %. Pour obtenir le niveau de charge initial requis, il faut décharger la batterie selon le régime C/3 et calculer la consommation énergétique en wattheures. Pour atteindre une profondeur de décharge de X % d'une batterie chargée à fond, il faut décharger cette dernière pendant X % du temps total de décharge, soit en conduisant le véhicule à la vitesse de croisière maximale recommandée ou en ajoutant une surcharge manuellement à une puissance constante équivalente. Les essais effectués avec une batterie à mi-chargée seront lancés tout au plus 10 minutes après avoir atteint la profondeur de décharge initiale désirée. 15

16 5.1.7 Modes de conduite Le tableau 2 ci-dessous fournit des précisions concernant les modes de conduite et les caractéristiques associées. Position du levier de vitesse Puissance Freinage par récupération D Jusqu au maximum Réduit Eco Limitée (à ~ 75 %) Moyen B Jusqu au maximum Fort Légende Position «D» Puissance et accélération maximales disponibles, mais avec une capacité de freinage par récupération réduite. Ce mode est considéré comme un juste milieu pour la conduite sur route et en ville. Position «Eco» Puissance et accélération réduites combinées à une capacité de freinage par récupération moyenne, afin d optimiser l efficacité de la batterie principale. Ce mode est recommandé pour la conduite sur route. Position «B» Puissance et accélération maximales combinées à une capacité de freinage par récupération élevée. Ce mode est recommandé pour la conduite en ville et sur les routes dont les pentes varient de modérée à forte. Tableau 2 : Styles de conduite du i-miev Il n existe à ce jour aucune norme canadienne régissant l essai au dynamomètre des véhicules électriques en vue de déterminer leur autonomie et leur consommation électrique. Plusieurs comités travaillent d arrache-pied, à l échelle mondiale, pour élaborer des normes applicables aux essais et à la diffusion publique des résultats concernant l autonomie approximative des véhicules électriques types. Le comité de la SAE qui se penche actuellement sur l essai des VE, et dont le programme étv est membre, porte le code J1634 : Electric Vehicle Energy Consumption and Range Test Procedures (ébauche en cours de développement). Certains aspects de cette procédure préliminaire ont servi à appuyer des décisions concernant le type d essais et de cycles d utilisation appliqués au véhicule d essai. 5.2 Procédure de conduite Le véhicule sera évalué sur un dynamomètre électrique à une seule bobine de 122 cm de diamètre capable de simuler la puissance et la force d inertie auxquelles sont soumis les véhicules utilitaires en cours de conduite. La vitesse de rotation de la bobine du dynamomètre est mesurée par un compteur d impulsions, qui transmet le paramètre de vitesse à un contrôleur à microprocesseur. Le contrôleur traduit les impulsions en vitesse linéaire du véhicule, lesquelles sont ensuite affichées sur un écran vidéo sous forme de curseur. Le conducteur du véhicule utilise le curseur pour suivre la vitesse sélectionnée par rapport au repère de temps. Cette caractéristique permet d utiliser le véhicule sur un cycle de conduite ou d utilisation transitoire sélectionné. Les paramètres du dynamomètre sont enregistrés en continu, y compris la distance, la vitesse, l accélération, le couple, la puissance et la force d inertie simulés. 16

17 5.3 Essais de décélération Des essais de décélération sur route seront effectués à Ottawa (Ontario), conformément à la norme SAE J1263. Cette procédure doit permettre de déterminer la puissance appliquée sur un véhicule en fonction de sa vitesse, le but étant de pouvoir utiliser une simulation précise de la puissance sur un dynamomètre à châssis. La procédure de décélération est la suivante : Le système de freinage par récupération du véhicule est désactivé pendant l essai de décélération afin de réduire les modifications touchant le système mécanique. Pour les essais à basses températures, les coefficients cibles sont réglés en réduisant de 10 % le temps de décélération cible calculé, conformément aux spécifications du CFR 40, Les coefficients de consigne du dynamomètre sont définis par la SRMÉ, dans le respect de la norme SAE J2264, tant à température ambiante que basse. Le véhicule est testé en utilisant un poids à vide de kg. 5.4 Essais au dynamomètre à châssis Les essais seront effectués à trois températures : -22 C, -7 C et + 22 C. Ils seront exécutés dans une combinaison de modes de conduite. Le véhicule sera testé selon les cycles d essais répertoriés au tableau 3. Tous les cycles font partie de la procédure d essais américaine à cinq cycles applicable aux véhicules classiques, à l exception des cycles NYCC et à 55 mi/h. Tous les essais seront précédés par un cycle de préconditionnement ou d essais et par une période d acclimatation de 12 à 36 heures aux températures d essais ambiantes. Pendant la période d acclimatation séparant chaque essai, le véhicule et les ventilateurs de refroidissement seront coupés. Des essais abrégés, d autonomie maximale et de capacité sont prévus. Tous les essais d autonomie maximale et de capacité se poursuivront jusqu à ce que le véhicule ne soit plus en mesure de maintenir les vitesses requises en respectant la tolérance indiquée dans le CFR Les essais abrégés comprendront trois à cinq répétitions d un cycle d essais donné. Le but de ces essais est de déterminer si l autonomie approximative d un VÉ peut être reproduite de manière uniforme et si les résultats obtenus peuvent être comparés à ceux des essais d autonomie maximale. Le déchargement jusqu à 0 % d un VÉ ayant un état de charge de 100 % peut prendre un temps et des moyens considérables. Transports Canada et Environnement Canada procèdent à des essais abrégés afin de garantir la précision des normes d essais ultérieures. Ces initiatives, ainsi que d autres destinées à appuyer les travaux du comité de la SAE J1634, se traduiront, nous anticipons, par des procédures précises qui permettront de combiner des essais abrégés et de réduire ainsi au minimum les exigences d essais imposées aux fabricants et aux organismes de réglementation. 17

18 Paramètre d essais Norme d essais Température Lieu de la cellule Conduite en ville U.S. LA4 (-22, -7, 22 C) SRMÉ (Ottawa, Ontario) Conduite agressive US06 (SFTP) (-22, -7, 22 C) SRMÉ (Ottawa, Ontario) Conduite sur route HWFET (-22, -7, 22 C) SRMÉ (Ottawa, Ontario) Charge électrique U.S. SC03 (-22, -7, 22 C) SRMÉ (Ottawa, Ontario) Conduite avec arrêts fréquents NYCC (-22, -7, 22 C) SRMÉ (Ottawa, Ontario) Capacité de la batterie 55 mi/h (-22, -7, 22 C) SRMÉ (Ottawa, Ontario) Tableau 3 : Tableau des essais au dynamomètre à châssis Le véhicule d essai devra accumuler au moins km (1 000 miles) et ne pas dépasser km (6 200 miles) au cours d un programme d essais de conduite en endurance, tel que le prévoit le CFR 40, Part 86, Appendix IV, Section (a), ou d un programme de conduite équivalent. L accumulation du kilométrage se fera sur un trajet préétabli qui reprend à peu de choses près celui qu utilisent les conducteurs du Programme de consommation de carburant de Transports Canada. De plus, pendant l accumulation du kilométrage, la consommation de carburant sera consignée soit dans le carnet du véhicule, soit en utilisant l appareil de mesure des stations de rechargement en c.a. ou en utilisant un instrument fixé au BUS CAN du véhicule. Les cycles d'utilisation où les essais seront effectués sont décrits aux sections à Les cycles répertoriés aux sections à forment les cycles de conduites de consommation de carburant à «5 modes» utilisés par le ministère des transports des États-Unis pour calculer la consommation de carburant moyenne des flottes des entreprises [Corporate Average Fuel Consumption (CAFE)]. Le cycle de conduite de la ville de New York a été inclus afin de simuler une conduite en ville avec des conditions de circulation dense impliquant des arrêts fréquents et de longues périodes de ralenti. L essai de capacité de batterie avec état stable à 55 mi/h est un cycle qui permet d établir la capacité d énergie de la batterie. La capacité déterminée au moyen de ce cycle peut servir à estimer l autonomie dans diverses conditions de conduite, en fonction des taux de consommation d énergie (kwh/km) Cycle de conduite U.S. LA4 Le cycle U.S. LA4 est également connu sous le nom de cycle FTP-72 ou Urban Dynamometer Driving Schedule (UDDS). Ce cycle est la simulation d'un trajet de conduite en ville d'une longueur d'environ 12,1 km (7,5 milles) qui dure secondes (environ 23 minutes). Le cycle est composé d'arrêts multiples et permet d'atteindre une vitesse maximale de 91,3 km/h (56,7 mi/h). La vitesse moyenne du cycle est de 31,5 km/h (19,6 mi/h). Le cycle est séparé en deux phases. La première phase commence par un démarrage à froid et dure 505 secondes (un peu plus de 8 minutes), sur une distance de 5,8 km (3,6 milles) et à une vitesse moyenne de 41,2 km/h (25,6 mi/h). La deuxième phase commence après un arrêt du moteur de 10 minutes. Elle dure 864 secondes (environ 14 minutes). 18

19 Cycle de conduite LA 4 Urban Dynamometer Driving Schedule Durée secondes - Distance = 12,1 km - Vitesse moyenne = 31,5 km/h Vitesse du véhicule, km/h 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0, Durée des essais, secondes Figure 2 : Graphique du cycle de conduite LA4 Les paramètres du cycle de conduite sont énumérés ci-dessous : Température ambiante = de 20 à 30 C (de 68 à 86 F) Température froide = 7 C (19,4 F) Durée = secondes (22 minutes, 49 secondes) Distance = 12,1 km (7,5 milles) Vitesse maximale = 91,3 km/h (56,7 mi/h) Vitesse moyenne = 31,5 km/h (19,6 mi/h) Nombre d'arrêts = Procédures d'essais supplémentaires US06 Les procédures d'essais supplémentaires US06 [Supplemental Federal Test Procedure (SFTP)] sont utilisées en plus du FTP-72 susmentionné. Les US06 simulent le comportement de conduite à haute vitesse à accélération agressive. Elles comprennent également les fluctuations rapides de vitesse et les comportements de conduite à la suite du démarrage. Le cycle prend 596 secondes (presque 10 minutes) à compléter, sur une distance totale de 12,8 km (8,0 milles) parcourus. La vitesse maximale du cycle est de 129,2 km/h (80,3 mi/h). La vitesse moyenne du cycle est de 77,4 km/h (48,4 mi/h). 19

20 Cycle de conduite supplémentaire US 06 Durée 596 secondes - Distance - 12,8 km - Vitesse moyenne - 77,4 km/h /h 140 k m, 120 le u100 ic h é 80 v u60 d e40 s 20 ite V Durée des essais, secondes Figure 3 : Graphique du cycle de conduite US06 Les paramètres du cycle de conduite sont énumérés ci-dessous : Température ambiante = de 20 à 30 C (de 68 à 86 F) Durée = 596 secondes (9 minutes, 56 secondes) Distance = 12,8 km (8,0 milles) Vitesse maximale = 129,2 km/h (80,3 mi/h) Vitesse moyenne = 77,4 km/h (48,4 mi/h) Nombre d'arrêts = Cycle de conduite à compensation de vitesse U.S. SC03 Le cycle de conduite à compensation de vitesse US SC03 simule la conduite en ville et la charge du moteur avec utilisation de la climatisation pour la durée complète des essais (la vitesse du ventilateur du climatiseur est à déterminer). Le cycle prend 596 secondes (presque 10 minutes) à compléter, sur une distance totale de 5,8 km (3,6 milles) parcourus. La vitesse maximale du cycle est de 88,2 km/h (54,8 mi/h). La vitesse moyenne du cycle est de 34,8 km/h (21,6 mi/h). 20

21 Cycle de conduite de compensation de la vitesse SC 03 Durée = 596 secondes - Distance = 5,8 km - Vitesse moyenne = 34,8 km/h Vitesse du véhicule, km/h Durée des essais, secondes Figure 4 : Graphique du cycle de conduite SC03 Les paramètres du cycle de conduite sont énumérés ci-dessous : Température ambiante = de 20 à 30 C (de 68 à 86 F) Durée = 596 secondes (9 minutes, 56 secondes) Distance = 5,8 km (3,6 milles) Vitesse maximale = 88,2 km/h (54,8 mi/h) Vitesse moyenne = 34,8 km/h (21,6 mi/h) Nombre d'arrêts = Cycle de conduite U.S. HWFET Le cycle de conduite relatif à la réduction de la consommation de carburant en cycle routier (U.S. HWFET) a été élaboré par l Environmental Protection Agency des États-Unis afin de déterminer l'économie de carburant sur la route pour les véhicules légers. Le cycle est une simulation de conduite à vitesse plus élevée ou sur route. Il prend 765 secondes (presque 13 minutes) à compléter, sur une distance totale de 16,5 km (10,3 milles) parcourus. La vitesse maximale du cycle est de 96,5 km/h (59,9 mi/h) et la vitesse minimale de 45,7 km/h (28,4 mi/h) est atteinte à 296 secondes (environ 5 minutes) du cycle. 21

22 Cycle de conduite relatif à la réduction de la consommation de carburant en cycle routier Durée = 765 secondes - Distance = 16,5 km - Vitesse moyenne = 77,7 km/h Vitesse du véhicule, km/h Durée des essais, secondes Figure 5 : Graphique du cycle de conduite US HWFET Les paramètres du cycle de conduite sont énumérés ci-dessous : Température ambiante = de 20 à 30 C (de 68 à 86 F) Durée = 765 secondes (12 minutes, 45 secondes) Distance = 16,5 km (10,3 milles) Vitesse maximale = 96,5 km/h (59,9 mi/h) Vitesse moyenne = 77,7 km/h (48,3 mi/h) Cycle New York City Le cycle New York City est un cycle additionnel conçu par l Environmental Protection Agency pour mesurer l'économie de carburant des véhicules. Il n est habituellement pas inclus dans la moyenne à cinq cycles. Le cycle dure 598 secondes (presque 10 minutes) et se déroule sur une distance totale de 1,9 km (1,2 mille). La vitesse maximale du cycle est de 44,6 km/h (27,7 mi/h) et la vitesse moyenne est de 11,4 km/h (7,1 mi/h). Le cycle comprend 14 arrêts individuels. 22

23 Cycle de New York City Durée = 598 secondes - Distance = 1., km - Vitesse moyenne = 11,4 km/h Vitesse du véhicule, km/h Durée des essais, secondes Figure 6 : Graphique du cycle de conduite de NYCC Les paramètres du cycle de conduite sont énumérés ci-dessous : Température ambiante = de 20 à 30 C (de 68 à 86 F) Durée = 598 secondes (9 minutes, 58 secondes) Distance = 1,9 km (1,2 mille) Vitesse maximale = 44,6 km/h (27,7 mi/h) Vitesse moyenne = 11,4 km/h (7,1 mi/h) Nombre d'arrêts = Essai de capacité de batterie en condition stable à 55 mi/h L essai de capacité de batterie à 55 mi/h est perçu comme un cycle permettant d établir la capacité d énergie de la batterie. La capacité d énergie ainsi déterminée peut servir à estimer l autonomie du véhicule dans diverses conditions de conduite en fonction des taux de consommation d énergie (c.-à-d., kwh/km). Pour commencer l essai, le véhicule accélère jusqu à une vitesse de 55 mi/h (88,5 km/h) en l espace de 30 secondes. Le véhicule roule ensuite à une vitesse constante de 55 mi/h (88,5 km/h) pendant 50 minutes, après quoi il est arrêté et mis en situation d acclimatation, moteur coupé, pendant 10 minutes. Le processus est répété jusqu à ce que le véhicule ne puisse plus garder la vitesse requise. Une fois parvenu à ce stade, le véhicule est branché pour être rechargé jusqu à ce que l état de charge soit atteint. L essai de capacité est effectué à -18 ºC, à -7 ºC et à 22 ºC. Les commandes de climatisation (chauffage/dégivrage inclus) sont désactivées pendant l essai. 23

24 Collecte des données La consommation d énergie murale c.a. est mesurée à l aide d un appareil Hioki 3193 Power HiTester. La tension (V), le courant (A), les ampères-heures intégrés (Ah) et les wattheures (Wh) intégrés seront échantillonnés et intégrés à une fréquence de 500 hertz (Hz). L énergie c.c. nette déchargée est mesurée à l aide de capteurs à pince et du Hioki 3193 Power HiTester, et ce, pendant chaque cycle d essais. Il est conseillé de mesurer la tension du circuit du véhicule pendant tout le cycle d essais. Par contre, si cela s avère difficile pour des raisons de sécurité ou de droits de propriété intellectuelle, par exemple, la tension nominale globale du système sera prise en compte pour les calculs. Figure 7 : Hioki 3193 Power HiTester 6.0 Phase II Essais de rendement dynamique et d autonomie sur piste 6.1 Conditions environnementales Lors de la période d'acclimatation et de conditionnement initial du véhicule et de la batterie, la température ambiante se situera entre 16 C et 32 C (60 F et 90 F). Pendant les essais routiers, la température ambiante variera entre 5 C et 32 C (40 F et 90 F). La pression atmosphérique sera comprise entre 91 kpa et 104 kpa. Les essais ne devront pas être effectués sous la pluie ou dans le brouillard. La vitesse du vent ne devra pas dépasser 16 km/h (10 mi/h) lors des essais. 24

25 6.2 État des pneus S'ils n'ont pas été posés en usine, les pneus utilisés seront changés par ceux que recommande le fabricant ou qui sont approuvés par le personnel d'étv comme étant le meilleur équivalent disponible. Les pneus seront préparés et gonflés selon la recommandation du fabricant du véhicule. PMG préparera et réchauffera les pneus selon ses procédures d'essais dynamiques habituelles. Aucun agent spécial augmentant la traction ne sera ajouté aux pneus ni à la surface de la piste, et faire patiner les roues afin de réchauffer les pneus et d'augmenter ainsi leur adhérence ne sera pas permis. 6.3 État de la piste La surface de la piste sera propre et sans débris, de niveau à ± 1 % (sauf pour les essais de déclivité) et devra être dure et sèche. Les essais seront effectués dans les deux directions pour les essais sur route. La direction du trajet n'a pas à être inversée lorsque les essais se déroulent sur une piste fermée. 6.4 Essai d autonomie Cet essai permet de déterminer l autonomie du véhicule lorsqu il roule à vitesse constante, et non l autonomie totale du véhicule jusqu à ce que sa batterie soit complètement déchargée. L essai est réalisé sur la piste à 72 km/h (45 mi/h), 88,5 km (55 mi/h), 97 km/h (60 mi/h) et 129 km/h (80 mi/h) ou à la vitesse maximale atteignable, la valeur la moins grande étant retenue. L essai se déroule conformément à la norme J227a de la SAE et à la publication EV America Test Procedure ETA- TP004, Revision 3. De plus, l essai d autonomie à vitesse constante suppose également la surveillance de la tension et du courant de la batterie et de l énergie produite (watt) en fonction du temps. Il est recommandé d enregistrer l état de charge et le kilométrage au début et à la fin de chaque essai, et pour chaque tour effectué. Pour exécuter cet essai conformément aux normes mondialement reconnues, il est nécessaire d utiliser un système de collecte de données mobile indépendant capable de contrôler le courant (0-400A) et la tension ( V). Pour chaque essai d autonomie (à 72, 88,5, 97 et 129 km/h), la batterie du véhicule sera chargée jusqu à un état de charge de 100 %, et le véhicule sera alourdi de 152 kg, ce qui équivaut au poids de deux personnes de taille moyenne (ces critères diffèrent de ceux de la norme SAE J227a, qui exige que l essai soit réalisé au PNBV du véhicule). L autonomie de conduite maximale est atteinte lorsque le véhicule n est plus capable de maintenir une vitesse représentant 95 % de la vitesse d essais initiale. Les procédures d essais complètes figurent dans les publications EV America Test Procedures ETA- TP004, Revision 3 et dans la norme SAE J227a. Les essais seront effectués sur une route de niveau à ± 1 % (sauf pour les essais de déclivité) dont la surface sera dure et sèche. Les essais seront effectués dans les deux directions pour les essais sur route. Il n'est pas nécessaire de refaire le trajet 25

26 en sens inverse lorsque les essais ont lieu sur la piste fermée du Centre d'essais et de recherche de PMG Technologies. Lorsque les essais ont lieu sur une route, une moyenne sera établie à l'aide des données recueillies lors du trajet initial et du parcours inverse. À tout le moins, la moyenne de deux essais dans chaque direction sera consignée. Toutes les données recueillies seront aussi consignées, de même que le nombre d'essais effectués Autonomie du véhicule à une vitesse constante de 40 km/h Le but de cet essai est de calculer l'autonomie maximale de l i-miev en poids à vide (plus le conducteur) lorsque ses batteries sont en pleine charge et que le véhicule se déplace à une vitesse constante de 40 km/h. L'essai sera effectué aux conditions initiales précisées à la section 6.4 du présent document. À partir d'un départ arrêté, le conducteur utilisera exclusivement la propulsion du véhicule pour faire accélérer celui-ci jusqu'à ce qu'il atteigne une vitesse de croisière constante de 40 km/h ± 1,6 km/h. Les données de vitesse en fonction du temps seront recueillies à l'aide du SCD embarqué. Cette vitesse devra être maintenue sans interruption jusqu'à ce qu'il devienne impossible de conserver une vitesse moyenne d'au moins 37 km/h à chaque tour de piste. La vitesse finale, le relevé du compteur kilométrique, la durée de l'essai, le kilométrage et le relevé de l'indicateur du niveau de charge seront consignés sur la feuille de contrôle Autonomie du véhicule à une vitesse constante de 50 km/h Le but de cet essai est de calculer l'autonomie maximale de l i-miev en poids à vide (plus le conducteur) lorsque ses batteries sont en pleine charge et que le véhicule se déplace à une vitesse constante de 50 km/h. L'essai sera effectué aux conditions initiales précisées à la section 6.4 du présent document. À partir d'un départ arrêté, le conducteur utilisera exclusivement la propulsion du véhicule pour faire accélérer celui-ci jusqu'à ce qu'il atteigne une vitesse de croisière constante de 50 km/h ± 1,6 km/h. Les données de vitesse en fonction du temps seront recueillies à l'aide du SCD embarqué. Cette vitesse devra être maintenue sans interruption jusqu'à ce qu'il devienne impossible de conserver une vitesse moyenne d'au moins 47 km/h à chaque tour de piste. La vitesse finale, le relevé du compteur kilométrique, la durée de l'essai, le kilométrage et le relevé de l'indicateur du niveau de charge seront consignés sur la feuille de contrôle Autonomie du véhicule à une vitesse constante de 65 km/h Le but de cet essai est de calculer l'autonomie maximale de l i-miev en poids à vide (plus le conducteur) lorsque ses batteries sont en pleine charge et que le véhicule se déplace à une vitesse constante de 65 km/h. L'essai sera effectué aux conditions initiales précisées à la section 6.4 du présent document. À partir d'un départ arrêté, le conducteur utilisera exclusivement la propulsion du véhicule pour faire accélérer celui-ci jusqu'à ce qu'il atteigne une vitesse de croisière constante de 65 km/h 26