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Notions d'électricité pour vélo électrique : W, Wh, A, Ah, V

Notions d'électricité

Le courant électrique ne se voit pas. Pour essayer de se le représenter d’une façon plus intuitive, nous allons prendre comme exemple un barrage. La hauteur de l’eau dans le réservoir va déterminer la pression. Lorsque la hauteur de l’eau diminue dans le réservoir, le débit d'eau à la sortie du barrage diminue. Pour augmenter le débit de l’eau, il suffit de diminuer le diamètre de la sortie : nous avons tous fait ça enfant, en jouant avec le tuyau d’arrosage !

La formule de base

Résumons : La pression de l’eau à la sortie du barrage dépend de la hauteur de l’eau dans le réservoir et du diamètre de la sortie.

> En électricité, le principe est similaire :

Puissance (pression de l’eau) = Tension (hauteur de l’eau) x Intensité (diamètre de sortie).

> La puissance s’exprime en watts (W), la tension en volts (V) et l’intensité en ampères (A). Ce qui donne :

Watts = Volts x Ampères, soit W = V x A

> A partir de cette formule, on peut aussi calculer :

Volts = Watts / Ampères, soit V = W / A
Ampères = Watts / Volts, soit A = W / V

Calculer la puissance en Watts (W)

La tension (V) et l'intensité (A) de sortie sont toujours indiquées sur l'étiquette du chargeur de batterie de votre vélo électrique.

EXEMPLES

Avec un chargeur de batterie Li-Ion 36V :
Tension : 42 V
Intensité : 2 A
> Puissance : 42 V x 2 A = 84 W

Avec un chargeur de batterie Li-Ion 48V :
Tension : 54,6 V
Intensité : 2 A
> Puissance : 54,6 V x 2 A = 109,2 W (110W en arrondissant)

Calculer la quantité d’énergie disponible (Wh)

Comment déterminer l’autonomie d'une batterie ou le temps nécessaire pour charger une batterie ? Pour faire ce calcul, nous devons faire rentrer le facteur temps dans les formules et c’est ici que nous allons utiliser la capacité exprimée en Ampère-heure (Ah) et la quantité d’énergie stockée en Watt-heure (Wh).

Voici la formule :

Wh = V x Ah

A partir de laquelle on peut déduire :

Ah = Wh / V et V = Wh / Ah et aussi h = Wh / W

EXEMPLES

Quelle est l'énergie stockée dans une batterie de 36 V et 10 Ah ?
> 36 V x 10 Ah = 360 Wh.

Quelle est la capacité en Ah d'une batterie de 576Wh en 48V ?
> 576 Wh / 48V = 14 Ah

Quelle est la consommation moyenne par km si l'on peut parcourir 110 km avec une batterie de 576 Wh ?
> 576 Wh / 110 km = 5,23 Wh/km

Si un panneau solaire produit 50W pendant 5h, quelle est la quantité d'énergie produite ?
> 50 W x 5 h = 250 Wh

Quel est le temps de charge d'une batterie de 360 Wh avec un chargeur de 84 W ?
> 360 Wh / 84 W = 4,28 h soit 4 h 17 mn (0,28 x 60 mn = 17 mn)

Quel est le temps de charge d'une batterie de 480 Wh avec un chargeur de 110 W ?
> 480 Wh / 110 W = 4,36 h soit 4 h 22 mn (0,36 x 60 mn = 22 mn)

Combien de temps faut-il pour recharger une batterie de voiture électrique de 96 kWh avec 4 kW de panneaux solaires qui produisent en moyenne 20 kWh/jour ?
> 96 kWh / 20 kWh = 4,8 jours soit 4 j 19 h (0,8 x 24 h = 19 h)

Les pertes

Les résultats de tous ces calculs doivent être relativisés dans la réalité. En effet, tout transfert d’énergie dans un circuit électrique induit des pertes (sous forme de chaleur) et la capacité des batteries dépend de nombreux facteurs (température, état de charge, vieillissement, etc). Il est assez difficile d’estimer exactement ces pertes, mais l’on peut prendre une marge de sécurité dans ses calculs comprise entre 10 et 20%.