Autonomie et consommation des véhicules électriques

Autonomie et consommation des véhicules électriques

Guillaume Darding - 10 décembre 2020

L'autonomie des véhicules électriques est devenue une donnée stratégique pour démontrer que les véhicules électriques sont capables de parcourir des longs trajets sans multiplier les arrêts pour recharger la batterie. Si les constructeurs annoncent des autonomies prometteuses, elles sont difficilement reproductibles dans la réalité. 

L'autonomie et la consommation électrique communiquées dans les brochures commerciales et les publicités sont des mesures exigées par l'Union Européenne et nécessaires à l'homologation des véhicules. Elles répondent donc à un protocole bien défini, identique pour chaque véhicule électrique.

Hyundai Kona Electric - vue de 3/4 avant en dynamique

Autonomie

L'autonomie d'un véhicule électrique est calculée à partir du cycle WLTC abrégé et non du cycle WLTC standard utilisé pour calculer les émissions de CO2 des véhicules à moteur thermique. En effet, afin de ne pas répéter le cycle WLTC un nombre important de fois jusqu'à l'épuisement de la batterie (ce qui augmenterait significativement le coût d'homologation d'un véhicule électrique), le cycle WLTC abrégé comporte 2 phases à vitesse élevée et constante où la vitesse est au minimum de 100 km/h afin de vider la batterie plus rapidement.

Détails cycle WLTC abrégé

Le cycle abrégé débute avec une première phase dynamique constituée du cycle WLTC standard suivi des deux premières portions du cycle WLTC (phase à vitesse lente et phase à vitesse moyenne) dénommée WLTC urbain. Ensuite, le véhicule entame le premier segment à vitesse constante avant d'entrer dans une deuxième phase dynamique identique à la première.

A l'issue de cette deuxième phase dynamique, le véhicule entame le dernier segment, à vitesse constante, jusqu'à l'épuisement complet de la batterie. La durée des segments à vitesse constante est déterminée en fonction de l'autonomie estimée de la batterie (le quatrième segment devant débuter approximativement avec un niveau de charge de la batterie de l'ordre de 10%).

L'autonomie d'un véhicule électrique est calculée à partir de la capacité utilisable de la batterie et de la consommation électrique moyenne mesurée pendant les 2 segments dynamiques.

Formule de calcul de l'autonomie des véhicules électriques

La procédure abrégée, du fait qu'elle comporte une part plus importante de cycle urbain, a une vitesse moyenne moins élevée lorsqu'elle est comparée au cycle WLTC standard. La différence de vitesse moyenne s'élève à près de 15 % entre les 2 cycles.

Tout comme le cycle WLTC standard, le cycle WLTC abrégé reste une mesure théorique où la consommation des accessoires (climatisation, équipement multimédia, etc.) n'est pas prise en compte. D'autre part, les essais sont effectués à une température fixe de 23 °C, les effets conséquents à la conduite du véhicule dans des conditions de températures extrêmes (nécessité de refroidir ou de réchauffer la batterie, par exemple) ne sont pas pris en considération.

Renault Zoé au banc d'essais Green NCAP

Consommation électrique

La consommation d'un véhicule électrique exprimée dans les brochures commerciales n'a pas de lien directe avec l'autonomie et la capacité utilisable de la batterie. En effet, la consommation électrique prend en compte l'énergie utilisée depuis le secteur pour recharger la batterie et non la capacité de la batterie.

Formule de calcul de la consommation des véhicules électriques

Aussi, le calcul de la consommation électrique inclut non seulement la consommation électrique du moteur mais aussi les déperditions électriques du chargeur embarqué de la voiture lors de la recharge du véhicule.

Interprétation

Lors de la mise au point de la procédure du calcul d'autonomie, les autorités ont estimé que les véhicules électriques parcouraient plus de kilomètres en milieu urbain qu'un véhicule à moteur thermique. 

Pourtant, si les conducteurs souhaitent disposer d'une autonomie importante, c'est essentiellement pour faire des longs trajets (départ en vacances par exemple) en empruntant des voies rapides et en évitant de multiplier les arrêts pour recharger la batterie.

BMW iX3 - recharge rapide Ionity

De plus, l'autonomie annoncée est trop optimiste car le calcul se fait jusqu'à l'épuisement complet de la batterie. En réalité, il faut considérer une réserve d'environ 10% en cas d'imprévu (tout comme il existe une réserve de 5 litres environ de carburant dans le cas desvéhicules à moteur thermique). Cette réserve de 10% correspond à une autonomie d'environ 15 à 40 km selon le véhicule et la taille de la batterie.

Dans le cas d'un long trajet, c'est aussi une erreur de considérer que le conducteur rechargera son véhicule à plus de 80% car, au-delà de cette limite, la vitesse de charge ralentit significativement et le temps de charge s'allonge inexorablement.

Si passer d'un niveau de charge de 20% jusqu'à un niveau de charge de 80% nécessite de 30 à 40 minutes sur une borne de recharge rapide, la recharge entre un niveau de charge de 80% jusqu'à 100% nécessitera ensuite plus de 2 heures, soit près de 3 heures pour recharger complètement la batterie.

MG ZS EV - vue dynamique de profil

Cas pratique

Dans le cas de la Volkswagen ID.3, l'autonomie annoncée pour la version disposant d'une batterie de 58 kWh est de 425 km au maximum. La consommation électrique annoncée est comprise entre 15.4 kWh/100km et 16.9 kWh/100km (respectivement 154 Wh/km et 169 Wh/km).

En prenant en compte la batterie de 58 kWh et une autonomie de 425 km, la consommation électrique devrait s'établir à 136 Wh/km, une valeur 12 % inférieure à la consommation minimale indiqué par Volkswagen.

Extrait documentation commerciale Volkswagen ID.3

Cette différence s'explique par le fait que la valeur de 136 Wh/km correspond à la consommation du moteur électrique, tandis que la valeur de 154 Wh/km prend en compte le rendement du chargeur embarqué lors de la recharge. Cela signifie que, pour recharger la batterie complètement de 58 kWh (capacité utile du véhicule), le consommateur  devra fournir l'équivalent de 65.5 kWh d'énergie (basée sur une consommation électrique minimale de 154 Wh/km pour une autonomie maximale de 425 km).

En réalité, selon les premiers essais réalisés par les médias dédiées aux véhicules électrique, la consommation électrique s'établit à 16 kWh/100km en moyenne : il s'agit d'une valeur moyenne relevée sur l'ordinateur de bord du véhicule. En tenant compte d'une marge d'erreur arbitraire de 5%, la consommation réelle du moteur est alors de l'ordre de 16.8 kWh/100km.

Volkswagen ID.3 vue de 3/4 avant

En considérant que le conducteur va utiliser la totalité de la batterie (jusqu'à la panne), l'autonomie réelle atteint 345 km, soit 80 km de moins que l'autonomie calculée pour l'homologation. En considérant, de plus, une réserve de 10%, l'autonomie est réduite à 310 km entre 2 recharges.

Dans le cas d'un long trajet où le conducteur n'aura aucun intérêt à charger la batterie au-delà de 80%, l'autonomie entre 2 charges rapides est alors de 240 km (soit l'équivalent d'un temps de conduite de plus de 2 heures sur voies rapides). C'est une valeur bien lointaine des 425 km d'autonomie initialement annoncés mais qui n'a, pour autant, rien de rédhibitoire pour envisager des longs trajets (ce qui fera l'objet d'un prochain article).

Récapitulatif Batterie, consommation et autonomie Volkswagen ID.3 Life

Commentaires sur l'article:

Pascal29

11 décembre 2020 à 08h14

Comme d'habitude, les constructeurs trichent sur les chiffres, ou du moins, les font mentir ! Copie conforme des chiffres officiels des rejets de Co²...
Guillaume Darding [administrateur]

11 décembre 2020 à 16h32

Bonjour Pascal, je n'irais pas jusqu'à dire que c'est de la triche de la part des constructeurs étant donné que c'est une exigence des réglements européens. Maintenant, pour être complet sur le sujet, les constructeurs sont aussi consultés pour établir ces réglements (attention : "consultés" ne veut pas forcément dire "écoutés") et on peut se dire que l'idée d'un cycle comportant un peu plus de parcours urbain a probablement été suggérée par un constructeur.

Mais, ce qui est dérangeant, c'est l'utilisation commerciale qui est faite de ses chiffres. Comme vous le mentionnez à propos des émissions de CO2, il y a quelques années, on nous vantait de pouvoir faire 1.700 km avec un plein (à partir des consommations évaluées sur le cycle NEDC dont tout le monde savait qu'elles étaient largement sous-estimées) en considérant, déjà, que la personne allait conduire jusqu'à la panne.

L'histoire se répète, malheureusement, avec l'autonomie des véhicules électriques. Renault promettait 395 km d'autonomie avec la Zoé dans sa campagne de publicité télévisée et si vous allez vous renseignez pour l'achat d'un véhicule électrique, le conseiller commercial ne manquera pas de vous souligner cette même autonomie (je parle de Renault dans ce commentaire, mais cela est valable chez les autres constructeurs !). C'est clairement là que le bât blesse.

Néanmoins, comme je l'affirme dans l'article, ce n'est pas forcément un problème en soi pour effectuer un long trajet en véhicule électrique : cela fera l'objet d'un prochain article sur le site !

Commentaire:

Nom d'utilisateur :

Adresse mail (non visible) :

Site internet (optionnel) :

Quelle est la forme géométrique du logo utilisé par Renault ?

Réseaux sociaux
Commentaires
Guillaume Darding à propos de l'article «Normes Euro 6 : vue d'ensemble»

Hier

Bonjour Chevallier, votre commentaire à propos de l'efficacité des systèmes SCR repose sur des données qui sont obsolètes car elles reposent sur les normes Euro 6b. Les SCR ont largement évolué depuis : plus proches du moteur et injecteurs plus performants en particulier. D'autre part, je rappelle que les SCR existent depuis de nombreuses années sur les poids lourds, donc les constructeurs n'ont pas attendus de les implanter dans les lignes d'échappement des automobiles pour découvrir subitement des problèmes de températures, "niant" tous les problèmes comme vous l'affirmez ! Concernant Amminex, si la technologie est prometteuse, elle est identique, dans son concept à de l'Adblue !!! Le SCR consiste à faire réagir du NH3 avec le NOx. La différence dans le cas d'Amminex (ou Faurecia ASDS, c'est selon), c'est que le NH3 est stocké directement à l'état gazeux tandis que dans le cas de l'Adblue, il faut convertir le liquide en gaz puis l'urée en NH3. Soit, mais le NH3 gazeux, il faut le stocker, ne pas le relâcher dans la nature (c'est un gaz toxique) et contrôler le débit dans les gaz d'échappement. Donc, la solution Amminex a aussi ses défauts, mais surtout, comment concevez-vous le changement de cartouche une fois celle-ci vide ? D'ailleurs, il faut un minimum de 2 cartouches (le temps de pouvoir changer la cartouche vide, la réduction des NOx doit impérativement être opérationnelle - donc question encombrement, c'est franchement discutable) et il y a un grand risque d'avoir un nombre incalculable de références de cartouche. Et qui va les changer ? Pensez-vous que tous les constructeurs vont s'entendre sur une seule référence de cartouche ? La manipulation de cartouche NH3 ne peut pas être faite pas n'importe qui (notamment, il est impensable de se retrouver avec des cartouches dans la nature). La technologie Amminex a fait ses preuves sur des flottes de bus, mais vous la survendez allègrement. En l'état, elle ne peut pas être déployée sur des véhicules particuliers : en raison de ses contraintes, probablement de son coût, mais surtout, les systèmes SCR avec AdBlue sont largement compétitifs en terme d'efficacité.

Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur : Mazda Skyactiv-X»

Hier

Bonjour David, le Skyactiv-X est effectivement équipé d'un système EGR et d'un filtre à particules (voir le paragraphe au sujet de l'échappement). Concernant la fréquence plus élevée du changement des bougies pour le Skyactiv-X, elle est surtout due à la présence de l'EGR refroidi par eau (même phénomène pour le Skyactiv-G 2.5 turbo, non commercialisé en Europe) et non au mode de combustion du moteur.

Chevallier à propos de l'article «Normes Euro 6 : vue d'ensemble»

Hier

Normes Euros 6, entre la poire et le fromage. ….s’agissant des moteurs diesel, dont la critique des systèmes Adblue (injection d’urée dans un catalyseur de réduction des Nox SCR) reste à faire. Les constructeurs automobiles ont mis une chape de plomb sur le manque patent d’efficience et de fiabilité des systèmes d’injection d’Adblue (solution aqueuse (32,5% d’Urée + 67, 5% d’eau distillée) qu’ils ont développés …de l’aveu même des sous-traitants comme Faurecia que le fabrique pour PSA, ne parvenant qu’à réduire seulement 32% des Nox d’un moteur diesel, violant délibérément la norme Euro 6b. Des réservoirs d’Adblue, curieusement sans évent d’arrivée air atmosphérique, ceux de 2015 de 1ère génération, des constructeurs ayant oublié leurs classiques (ce vase d’Eme Mariotte, des années 1660, qui l’avait…) avec des pompes immergées très vite défaillantes, des causes de surcharges, mal identifiées, conduisant aussi à des injecteurs obturés par une Urée assez corrosive, au même titre que la soude caustique, corrodant les aiguilles… Des définitions de composants mal calibrées eu égard à l’endurance qu’en attendaient les automobilistes diésélistes, un plancher de 160 000 Km, sans ennui… Des constructeurs qui ont sous-estimé la stabilité dans le temps de cet Adblue, niant sa décomposition avec la température entre 30-41°C, niant l’évaporation de l’eau de la solution, liée à l’agitation du roulage, faisant croitre dans le temps la viscosité cinématique de cette solution (coagulation partielle des molécules d’Urée)… de même que la cristallisation de celles-ci sous température négative de -11°C, obligeant à installer un réchauffeur dans le réservoir. Des automobilistes abusés, dans la p’urée au regard de cette norme Euro-6b, en vigueur depuis septembre 2015, qui croyaient ne pas polluer l’environnement (Nox) brutalement contraints, sous OBD inquisiteur, aux remplacements forcés de leur Kit Adblue défaillant, souvent à leurs frais, remplacés par de flambants Kits réservoirs-pompes, qui, sans améliorer le petit 32% d’efficience de dépollution, sont en évolution masquée par des constructeurs voulant en améliorer l’endurance, sans se mouiller, sans en informer les propriétaires des véhicules, y ayant fait intégrer, à la hussarde, un mécanisme d’auto-nettoyage qui se manifeste par une nette émission de décibels durant 5 à 6 secondes, à chaque mise à l’arrêt du véhicule... des automobilistes cobayes, alimentant les comptes d’exploitation des Faurecia-Plastic-Omnium & consorts. …Quantité de ceux-là, échaudés, qui, s’ils avaient eu vent de cette galère, auraient reporté leurs achats sur des véhicules à essence, dès 2015. Un Diesegate à l’intérieur de l’autre… que l’on ne veut pas voir ? D’autant plus que cette technologie de l’Adblue est clairement dans l’obsolescence, depuis la prise de contrôle de la startup danoise, Amminex, à 91,5 % par l’équipementier Faurecia au mois de décembre 2016, 5 années déjà... Une startup qui a développé, dans les années 2012, une solution innovante, économique et très performante, venant à bout des 99 % d’émissions d’oxyde d’azote d’un moteur diesel, un procédé de stockage de l’ammoniac sous forme solide, par l’utilisation de sels métalliques de chlorure de Strontium, agissant comme une éponge, stockant de grande quantité d’ammoniac, sous un très faible volume, aisément utilisable à travers un classique catalyseur SCR, pour réduire ces Nox en Azote gazeux et en vapeur d’eau, des gaz inoffensifs pour l’environnement. Un système ASDS (Ammonia Storage and Delivery System), dont on attend fébrilement les Kits de remplacement pour les installer sans difficulté, en lieux et place, puisque beaucoup moins encombrant que leurs aïeux "Kits Adblue" défaillants et obsolètes, l’atmosphère des villes n’en pouvant plus d’attendre… On peut se poser la question si ces 5 années n’ont pas plutôt, chez Faurecia, servi à développer cette catalyse, sans poison, de l’Ammoniac ou l’Hydrazine pour en tirer l’Hydrogène nécessaire à la pile à combustible des futurs véhicules de tourisme, électrifiés... ? Un moyen danois pour d’abord permettre à ces automobilistes, d’amortir l’investissement de leur véhicule diesel sur plus longue période de roulage, sans interdiction d’utilisation… Donner du temps au temps pour qu’ils puissent économiquement passer à l’électrique ensuite…

© Guillaume Darding

Mentions légales