SCOOTERS BMW ELECTRIQUES : C EVO - CE 04 - CE 02
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Calcul de la capacité réelle de la batterie

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Calcul de la capacité réelle de la batterie Empty Calcul de la capacité réelle de la batterie

Message par PierrotLeFou Dim 03 Nov 2019, 4:56 pm

Voilà pas mal de temps que je tente de mesurer moi-même la capacité réelle de ma batterie HT et son vieillissement. Ce vieillissement correspond au % que BMW vous donne après chaque révision.
Si quelqu'un a déjà fait ces calculs, je suis preneur car je n'ai rien trouvé de précis.  Shocked

Je me lance :

Mon C-Evo est un SR de 2015, donc vendue avec des batteries SAMSUNG SDI 60Ah, équipant également la BMW i3, 1ère génération.
Les calculs ci dessous se basent donc en partie sur des infos venant du i3.

Samsung SDI Type                           60 Ah (données BMW/Samsung)
Total Battery capacity Kwh BMW i3     21,6 (données Samsung)
Total Usable Capacity Kwh BMW i3     18,8 (données Samsung)
% not usable Capacity                      12,96% [1-(18,8/21,6)]
Nombre d'unités i3                            8 (données BMW)
Total capacity per Unit KWh               2,70 [21,6 / 8]
Nombre d'unités c-evo                      3 (données BMW)
Total capacity Kwh c-evo                   8,1 [3 * 2,70]
Total usable capacity c-evo                7,05 [8,1 * (1-12,96%)]

Donc quand le concess vous dit que la capacité de votre batterie est à 100% c'est qu'elle fournit les 7,05 kWh autorisées (pour un SR de 1ère génération).

Pour déterminer la valeur de la capacité réelle de votre scoot, il faut se baser sur 3 valeurs :
- km partiel effectué  (d) => à mettre à 0 après chaque rechargement
- Consommation en kwh/100km (C) => à mettre à 0 après chaque rechargement
- % de batterie restante (B) => A 100% après rechargement

Après une distance parcourue, vous disposez des 3 valeurs. Ex : d = 84 km, C = 6,3 kwh/100km, B=23%
On passe au calcul :
- Calcul de conso dépensée (Q) : C/100*d = 6,3/100*84 = 5,29 kwh
- Capacité batterie constatée (Ct) : Q / (1 - B) = 5,29 / (1 - 23%) = 6,87 kwh
- Vieillissement batterie constatée (V)  : Ct / 7,05 = 6,87 / 7,05 = 0,975 soit 97,5%

Bizarrement, V varie pas mal d'un relevé à un autre.

Une hypothèse :
- La précision de C au tableau de bord : Ex : 6,3 est un arrondi qui correspond à une valeur entre 6,25 et 6,34
- La précision du pourcentage B : 23% est un arrondi qui correspond à une valeur de 22,5% à 23,4%
=> les calculs avec les extrêmes de ces valeurs peuvent faire varier V de plusieurs %.

Que pensez-vous de ces calculs ?
Si certains ont fait faire le test de capacité batterie récemment par le concess, ils peuvent potentiellement valider ces calculs.
Attention, cette capacité va varier du fait de conditions extérieures : courant de charge, température lors de la charge, lors de l'usage, ...

Mais la répétition de ces calculs idéalement à un B très proche doit vous permettre de suivre dans le temps le vieillissement.

Ceci peut bien entendu s'instancier pour les LR avec les batteries à 94Ah  Laughing

Le bonjour chez vous  Wink

PierrotLeFou

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Message par Electro Moped Dim 03 Nov 2019, 10:29 pm

Je pense que c'est pratiquement impossible à mesurer (du moins pour un particulier)

La consommation affichée au tableau de bord doit être pas mal arrondie.
Il serait sans doute plus précis de mesurer la consommation à la prise pour par exemple passer de 20% à 100%
Et comme tu dis il faut le faire dans des conditions identiques.
De plus je pense que même le pourcentage de batterie restant est une estimation et qu'il faudrait plutôt se servir de la tension totale de la batterie.

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Message par r0bin Lun 04 Nov 2019, 10:47 am

cette méthode a l'air pas mal!

- La précision de C au tableau de bord : Ex : 6,3 est un arrondi qui correspond à une valeur entre 6,25 et 6,34
je pense qu'il existe un moyen pour avoir un chiffre plus précis
cette consommation w/km peut être retrouvée en récupérant les kw consommés retranchés des kw régénérés par le freinage, divisés par le nombre de km parcourus. (ces 3 indicateurs sont dispo sur le tableau de bord, il faut les remettre à zéro à chaque fois)

- La précision du pourcentage B : 23% est un arrondi qui correspond à une valeur de 22,5% à 23,4%
le pourcentage batterie n'est pas linéraire en fonction de la charge. pour éviter ce pb, il faudrait toujours comparer avec le même niveau de batterie (ex: 5%)


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Message par rollan Lun 04 Nov 2019, 4:18 pm

Ent héorie, tu pars de 100%, et tu decends à 0. Tu regardes ce que tu as consommé, et tu compares au 7.05 kwh théoriques que tu as calculé pour ta batterie neuve.
Après, tout ça ça reste théorique, vu que certains ont déjà parcourus plusieurs km avec une batterie qui affiche 0%
Le mieux aurait été de faire es mesusres de 100% à 0 dès l'acquisition de la machine, ça aurait permis de voir l'évolution.
De plus, j'ai toujours un petit doute sur le fait que au fur et à mesure des versions de firmware, BMW n'ai pas pris encore un peu de marge de sécurité avec la capacité utilisable officielle de Samsung.
Bref, pour moi ce n'est pas possible de calculer l'usure de ta batterie autrement qu'en demandant un test à BMW (et on en revient toujours au pb du juge et partie ..)

rollan

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Message par rollan Lun 04 Nov 2019, 4:37 pm

Pour info, début 2017, suite au changement de firmware (courant 2016), et le calcul plus que douteux du kilométrage restant, j'avais fait des test de performance de 100% à 0 : https://scootersbmwelec.forumactif.org/t538-pb-autonomie-le-detail-en-photos
Ca avait donné entre 6.6 et 6.3 kwh. Si on prends une capacité nominale de 7.05, ça donnerai une perte de 6 à 11%. En Février, BMW m'avait annoncé un perte de 9%.
Alors après, il faisait particulièrement froid lors de mes test (près de 0°), de même que lors du test BMW et on sait que ça joue sur la capacité. Je suppose que les 7.05% corresponent aux conditions idéales ...
Bref, comme dit plus haut, vraiment très compliqué d'avoir une mesure fiable

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Message par PierrotLeFou Mar 05 Nov 2019, 7:05 am

BMW a mis au point un algo de calcul de la capacité restante. J imagine que cet algo doit être conservatif pour limiter au maximum des changements de batteries sous garantie.

Sauf erreur, le changement de batterie par Bmw n intervient que si vous êtes sous les 70%. Hors les fabricants de batteries ont plutôt coutume de se mettre à 80%. BMW s est la aussi mis une marge de sécurité.

Ma démarche est juste de trouver un algo pertinent qui permette à chacun de nous de le suivre dans la durée.

Je reviens sur le changement de logiciel en 2016. Bizarrement mon scooter y a échappé.
Ton constat est de dire que BMW a restreint la plage d utilisation des batteries =) Cela permet effectivement d augmenter le nombre de cycles et donc de prolonger ainsi les batteries.

Mon constat est que le pourcentage de capacité restante est calculée en fonction de la tension de la batterie. J ai fait une centaine de relevés et bien constaté ce lien direct.

A 100%, je suis à 148v
À 0%, je suis à 120v

L affichage de la tension se fait par pas de 4v : 148, 144, 140, ..., 120 => j imagine que BMW a fait ce choix pour éviter d afficher des variations trop fortes de la tension (mais qui est un phénomène normal).

De ton côté, as tu noté les 2 valeurs extrêmes de la tension ?

Si ces valeurs sont différentes, alors c est la preuve que BMW a revu la plage d utilisation des batteries pour les prolonger.

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Message par r0bin Mar 05 Nov 2019, 10:35 am

Ma démarche est juste de trouver un algo pertinent qui permette à chacun de nous de le suivre dans la durée.
+1 pour la démarche, on cherche un indicateur

PierrotLeFou a écrit:A 100%, je suis à 148v
À 0%, je suis à 120v
idem chez moi
par contre pour tomber à 120v faut bien insister, de mémoire quand je tombe à 0% je suis encore à 124v

Mon constat est que le pourcentage de capacité restante est calculée en fonction de la tension de la batterie.
bien sur, par contre ce n'est pas linéaire au fur et à mesure de la décharge.
d'autre part, le voltage ne permet pas de prendre en compte la recharge générée par le freinage
je préférais ta méthode initiale plus précise

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Message par PierrotLeFou Ven 08 Nov 2019, 10:47 am

r0bin a écrit:

idem chez moi
par contre pour tomber à 120v faut bien insister, de mémoire quand je tombe à 0% je suis encore à 124v

De souvenir, j'ai vu de mes yeux le passage de 1% à 0% => le relevé de la tension de la batterie était bien à 120v.

Le constat est donc intéressant : en changeant le logiciel, BMW n'a pas joué sur la tension à 0% mais bien sur la linéarité.

Ci dessous, j'ai établi le graphique % vs Tension batterie sur la base de mon scooter qui a échappé à la MàJ.
On est tout de même très linéaire entre 100% et 11% (j'ai ajouté une droite pour montrer la linéarité). On voit bien sous les 11% la chute rapide de tension montrant la décharge profonde => plage à ne donc pas fréquenter  No

Si tu as quelques valeurs Tension vs %, on pourra comparer.
Calcul de la capacité réelle de la batterie C-evo_11

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Message par r0bin Ven 08 Nov 2019, 9:46 pm

jolie courbe !
pour enregistrer tu mets l'indicateur sur le voltage et tu notes les % à chaque changement de voltage j'imagine?
c'était à quelle température ?

je veux bien essayer de faire le test sur ma prochaine recharge

On voit bien sous les 11% la chute rapide de tension montrant la décharge profonde => plage à ne donc pas fréquenter  
je pense pas que ce soit un mal, c'est normal le voltage drop, c'est la technologie li-ion qui veut ca
exemple de courbe de charge / décharge, on voit bien que ce n'est pas linéaire, ca fait un S : ça colle bien avec ton graphique
Calcul de la capacité réelle de la batterie Ozo_in10
source: https://ozo-electric.com/fr/blog/informations-techniques/les-differentes-batteries-lithium-pour-velos-electriques.html

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Message par PierrotLeFou Sam 09 Nov 2019, 10:17 am

r0bin a écrit:jolie courbe !
pour enregistrer tu mets l'indicateur sur le voltage et tu notes les % à chaque changement de voltage j'imagine?

C'est bien çà. Attention toutefois à noter la tension à l'arrêt (sans sollicitation de l'accélérateur) sinon ton relevé sera faussé.
Le but est d'identifier les différents paliers de chute de tension.

Si les paliers que tu trouves sont différents de ceux que j'ai relevés, cela montrera que BMW a bien revu sa fonction f(Tension en V) = "affichage en %" avec sa nouvelle version logicielle et confirmera les différents constats faits par les uns et les autres.  
(D'avance, toutes mes "confuses" à tous si j'enfonce des portes maintes fois ouvertes sur le sujet pale, la démarche est juste de voir précisément la différence de tracé)

c'était à quelle température ?

J'ai fait mes relevés entre 25° et 15°.
Mais je ne pense pas que la température intervienne dans cette fonction.
La température va influer sur la capacité totale en kwh emmagasinée par la batterie : en hiver, à consommation (en wh/km) constante, le pourcentage restant chutera plus vite qu'en été (pour un même kilométrage parcouru).
Tu partages ?

On voit bien sous les 11% la chute rapide de tension montrant la décharge profonde => plage à ne donc pas fréquenter
je pense pas que ce soit un mal, c'est normal le voltage drop, c'est la technologie li-ion qui veut ca

Je partage sur la normalité de la courbe de décharge du li-ion.

Par contre, la plage de tension que le constructeur choisit d'utiliser va directement influer sur l'évolution des batteries à emmagasiner de l'énergie. En gros, plus tu descends bas en tension plus tu réduiras leur durée de vie.

Sur les courbes que tu présentes, on lit :
- Tension max d'une cellule Li-on : 4,2 V
- Tension min d'une cellule Li-on : 2,9 V

Si on applique cela sur nos batteries type Samsung 60Ah, cela donne :

Nombres de packs de batteries 3
Nombre de cellules par pack 12
Tension max appliquée aux packs (constat) 148 V
Tension max par cellule 4,11 V [148/(12*3)]
% charge max cellule (100% = 4,2 V) 97,9% [4,11/4,2]

Tension min appliquée aux batteries (constat) 120 V
Tension min par cellule 3,33 V [120/(12*3)]
% charge min cellule (0% = 2,9 V) 33,3% [(3,33-2,9)/(4,2-2,9)]

Conclusion : La plage d'utilisation des batteries est donc entre 100% à 33%.

Si on regarde les différentes courbes montrant le devenir de la capacité en fonction du nombre de cycles et de la plage d'utilisation,
on voit que nous sommes dans les plus mauvaises (idéalement il faudrait avoir le relevé de Samsung mais pas trouvé sur le Net Sad ).

Calcul de la capacité réelle de la batterie Capaci10

Référence :
https://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

Conclusion : Eviter de descendre trop bas en tension (donc en %) permet de prolonger significativement la capacité des batteries à emmagasiner de l'énergie.
(Encore une porte ouverte !  Rolling Eyes )

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Message par VTA Sam 09 Nov 2019, 12:01 pm

Belle démonstration.
Donc il vaut mieux recharger avant les 30% restant si on veut faire durer la batterie à terme et ne pas attendre d etre proche de zero ?
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Message par PierrotLeFou Sam 09 Nov 2019, 1:17 pm

VTA a écrit:Belle démonstration.

Merci VTA. N'hésitez pas à challenger afin que nous passions du stade "élucubrations"  No à "raisonnements partagés et validés".  cheers

Donc il vaut mieux recharger avant les 30% restant si on veut faire durer la batterie à terme et ne pas attendre d etre proche de zero ?

Toute la question est là...

Pour résumé les + et les - :

Rechargement fréquent :
+ tension min élevée => plus de cycles possibles de charge / décharge
- moins de km parcourus par cycle

Rechargement espacé :
- tension min basse => Moins de cycles possibles de charge / décharge
+ plus de km parcourus par cycle

Il faut essayer de modéliser les 2 possibilités et voir si l'une permet de réaliser (significativement) plus de km ce qui n'est pas certain...

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Message par Adrien Mar 12 Nov 2019, 11:00 am

Vue les courbes, il faut ne pas descendre trop bas, ni monter trop haut en charge.
C'est d'ailleurs ce que disent beaucoup de propriétaires de Tesla.

Perso, je le ferais bien, mais il n'a a rien intégré au scoot qui permette d’arrêter la charge automatiquement à un certain pourcentage.
Du coup j'ai choisi la première option en faisant 100% - 70%, je recharge au travail et ça permet de faire face à un problème car je suis souvent à 100% et si on regarde la plus mauvaise option, je serais à 80% d'usure quand mon LR aura 175 000km, bref j'aurais changé de scoot d'ici la, et je n'aurais pas eu de baisse d'autonomie, vu que les batteries ne sont pas utilisés à 100%, le soft doit compenser (c'est surement pour ça que BMW garantie un pourcentage)

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Message par r0bin Mar 12 Nov 2019, 2:56 pm

le problème c'est que les batteries s'usent aussi quand elles restent chargées trop longtemps à 100%
j'avais d'ailleurs trouvé le pb évoqué dans un sujet d'étude scientifique d'optimisation de batterie/gestion de flotte véhicules électrique (si je retrouve le lien je vous partagerai)

c'est d'ailleurs pour cela que dans mon industrie (matériel électronique), notre recommandation de stockage de batteries li-ion sur la durée est : "chargé à 60%"  (c'est la reco du constructeur également), et ça tient longtemps (même si tu perds quelques pourcents par mois).

en gros, pour optimiser la batterie:
- éviter de laisser la batterie chargée à bloc OU déchargée à bloc sur une longue période de temps
- je pense que descendre à 0% de temps en temps au même titre que de monter à 100% n'est pas si dommageable pourvu qu'on ne laisse pas longtemps la batterie dans cet état

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Message par Adrien Mar 12 Nov 2019, 3:00 pm

oui, d'ou le fait qu'il ne faut pas la charger à 100% et la courbe qui en résulte, dans mon cas comme je charge au travail, elle doit rester 4-5h chargé à 100%, le reste du temps elle est autour de 80%

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Message par r0bin Mer 13 Nov 2019, 7:31 pm

PierrotLeFou a écrit:Si tu as quelques valeurs Tension vs %, on pourra comparer.
J'ai du neuf :
A 2% je suis à 128v
A 1% je suis à 124v
A 0% je suis à 120v

A priori c plus brutal que ton relevé d'ailleurs si tu as un Excel ou un Google spreadsheet on pourra comparer les courbes Wink

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Message par VTA Jeu 14 Nov 2019, 8:43 am

24 paliers de 4v donc entre 120v et 144v pour passer de 0% à 100% virtuellement, car je pense que la batterie conserve une réserve de secours.
Merci pour la "prise" de mesure
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Message par PierrotLeFou Jeu 14 Nov 2019, 12:22 pm

Merci en effet pour la prise de mesure. Je vais voir à préparer un excel expurgé.

En attendant, voici mes paliers constatés sur mon SR (sans mise à jour logiciel) :
- 148 V (100%)
- 144 V (96%)
- 140 V (66%)
- 136 V (41%) ?
- 132 V (24%)
- 128 V (10%) ?
- 124 V (4%) ?
- 120 V (0%)

Le ? signifie que j'ai fait la prise de la mesure "à la volée" (à un feu rouge par ex)
=> je ne suis donc pas certain à 100%.

Si tu as les autres paliers, notamment 140, 136 et 132.

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Message par r0bin Mer 20 Nov 2019, 11:19 pm

voici mes valeurs :
- 148 V = 100% (100%)
- 144 V = 96% (96%)
- 140 V = 70% (66%)
- 136 V = 28% (41%) ?
- 132 V = 12% (24%)
- 128 V = 6% (10%) ?
- 124 V = 1% (4%) ?
- 120 V = 0% (0%)

j'ai fait une simul avec comparatif, et valeurs de voltage moyennées intermédiaires :
Calcul de la capacité réelle de la batterie 2019_110

je sais pas trop quoi en tirer...

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Calcul de la capacité réelle de la batterie Empty Re: Calcul de la capacité réelle de la batterie

Message par VTA Jeu 21 Nov 2019, 8:28 am

r0bin a écrit:voici mes valeurs :
- 148 V = 100% (100%)
- 144 V = 96% (96%)
- 140 V = 70% (66%)
- 136 V = 28% (41%) ?
- 132 V = 12% (24%)
- 128 V = 6% (10%) ?
- 124 V = 1% (4%) ?
- 120 V = 0% (0%)

j'ai fait une simul avec comparatif, et valeurs de voltage moyennées intermédiaires :
Calcul de la capacité réelle de la batterie 2019_110

je sais pas trop quoi en tirer...

Sympa, et d'en conclure qu'à 4% il convient de chercher activement une prise, voire de tirer un fil depuis n'importe quelles sources de courant !
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Calcul de la capacité réelle de la batterie Empty Re: Calcul de la capacité réelle de la batterie

Message par r0bin Jeu 21 Nov 2019, 10:45 pm

ouais, après a 4% on fait facile 10km Smile

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Calcul de la capacité réelle de la batterie Empty Re: Calcul de la capacité réelle de la batterie

Message par VTA Ven 22 Nov 2019, 11:05 am

VTA a écrit:
r0bin a écrit:voici mes valeurs :
- 148 V = 100% (100%)
- 144 V = 96% (96%)
- 140 V = 70% (66%)
- 136 V = 28% (41%) ?
- 132 V = 12% (24%)
- 128 V = 6% (10%) ?
- 124 V = 1% (4%) ?
- 120 V = 0% (0%)

j'ai fait une simul avec comparatif, et valeurs de voltage moyennées intermédiaires :
Calcul de la capacité réelle de la batterie 2019_110

je sais pas trop quoi en tirer...

Sympa, et d'en conclure qu'à 4% il convient de chercher activement une prise, voire de tirer un fil depuis n'importe quelles sources de courant !

LONG RANGE de 18 mois et 6500km
- 148 V = 100%
- 144 V = 84%
- 140 V = 70%
- 136 V = 51%
- 132 V = 41%
- 128 V = 22%
- 124 V = 13% (la réserve s'allume invitant à refaire le plein) - valeur affichée qu'il  me reste virtuellement 35km  à réaliser possiblement


Dernière édition par VTA le Jeu 28 Nov 2019, 9:09 am, édité 5 fois
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Message par r0bin Ven 22 Nov 2019, 1:06 pm

Ces mesures sont faite sur des SR, sur un LR les valeurs seront forcément différentes.
Ca pourrait être intéressant de comparer si tu arrives à capturer toutes ces mesures sur un LR, pour comparer

r0bin

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Message par VTA Ven 22 Nov 2019, 1:13 pm

r0bin a écrit:Ces mesures sont faite sur des SR, sur un LR les valeurs seront forcément différentes.
Ca pourrait être intéressant de comparer si tu arrives à capturer toutes ces mesures sur un LR, pour comparer

Je ferai cela après recharge au bureau (plus d’ampérage), lundi , mesures prisent tout au long de la semaine prochaine.
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Message par PierrotLeFou Sam 23 Nov 2019, 10:14 am

Merci beaucoup r0bin pour tes prises de mesure. Je les rappelle ici :

- 148 V = 100% (100%)
- 144 V = 96% (96%)
- 140 V = 70% (66%) => +4%
- 136 V = 28% (41%) ? => -13%
- 132 V = 12% (24%) => -12%
- 128 V = 6% (10%) ? => -4%
- 124 V = 1% (4%) ?
- 120 V = 0% (0%)

On voit bien les différences sur les paliers 136V, 132V et 128V où le pourcentage affiché est plus bas avec le nouveau logiciel. Par contre, le palier 140V ne suit pas cette logique. Bizarre.

Quand on reprend le post https://scootersbmwelec.forumactif.org/t538-pb-autonomie-le-detail-en-photos et les différents témoignages, la différence de paliers ne justifient pas la baisse d'autonomie en km pour les utilisateurs qui sont allés jusqu'à 0%.

Pour ceux-là, je ne vois qu'un phénomène : la baisse de capacité en raison du froid.
Cette 2 dernières semaines, nous avons eu des températures froides (sur la région parisienne). Mon SR stationne dehors en permanence.

Mes relevés :
- A l'achat d'occasion du scooter en janvier 2019 : 97% (test BMW)
- Sur l'année 2019, j'ai une moyenne calculée à 96,8% (selon la méthode proposée en début de post)
- Sur les 5 derniers relevés : 85%
12% ce n'est pas rien considérant la capacité initiale d'un SR... En hiver, il devient un USR (Ultra Short Range  Crying or Very sad ).

Enfin, autre phénomène : la consommation en Wh/km quand il fait froid, là aussi j'ai constaté une hausse de 10% environ : chaussées souvent mouillées, pneus et moteurs montant moins vite en température, graisse des engrenages figées, ...

Les 2 cumulés font que la baisse d'autonomie devient frappante.

PierrotLeFou

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