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 !

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Commentaires
Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI»

Il y a 3 jours

Bonjour Giacomo et merci beaucoup pour tous vos encouragements ! Concernant le choix de la boîte, c'est essentiellement une question de confort de conduite, la différence en matière de consommation étant ténue. La boîte à double embrayage est agréable, on ne sent pas beaucoup (voire pas du tout) les changements de vitesse. Petit détail : en combinaison avec le régulateur adaptatif et la DSG, le régulateur peut gérer la vitesse du véhicule jsqu'à l'arrêt et repartir (presque automatiquement : il suffit d'une pression sur la pédale d'accélération). Dans le cas de la boîte manuelle, le régulateur se désactive en-dessous de 30 km/h. La DSG DQ200 n'a pas une très bonne réputation, mais il me semble que les choses se sont amélioriées depuis 2 ans. Pour le rodage, je préconise (mais sans élément factuel, plus par habitude et bon sens), de rouler les 2.000 premiers kilomètres en conduite souple (pas de régime haut, pas de forte charge). Il faut aussi rôder les freins et les pneus sur les premières centaines de kilomètres. Personnellement, avec le nombre d'équipements électroniques (écran central, virtual cockpit, feux LED, assistance de conduite, etc.), il est préférable de prolonger la garantie. Attention toujours aux restrictions kilométriques, généralement de l'ordre de 80.000/100.000 km (vu votre kilométrage annuel, ce ne devrait pas être un souci). On ne voit désormais plus grand chose sous le capot (capitonnage moteur), ni sous le moteur (carénage). Il faudra toujours porter une attention particulière au niveau d'huile et éviter dans la mesure du possible, d'attendre l'allumage du voyant moteur, avant de refaire l'appoint d'huile. Lorsqu'il neige, bien penser à dégager le logo à l'avant (présence du radar commandant le régulateur de vitesse et le freinage d'urgence en cas d'inattention) ainsi que les capteurs pour le stationnement. Concernant le SP95-E10, je n'ai pas de contre-indication à son sujet (non plus avec le FAP). Les effets du SP98 sont assez aléatoires d'un moteur à l'autre. Si vous voulez, vous pouvez effectivement faire les premiers pleins avec du SP98-E5. Ensuite, si vous repassez au SP95-E10 et que vous constatez un changement de sonorité, c'est que le SP98 a un effet bénéfique sur votre moteur. Au cours des 5.000 premiers kilomètres, il est inutile d'essayer de comparer la consommation avec un carburant ou l'autre car elle est susceptible d'évoluer (normalement à la baisse).

Giacomo à propos de l'article «Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI»

Il y a 3 jours

Bonjour Guillaume, article tout simplement exceptionnel. Ingé méca de formation, bien que ne faisant plus de méca depuis longtemps, votre article a été tout simplement agréable à lire et efficace dans la présentation. Un grand bravo ! Et un grand merci également à la richesse des commentaires, très éclairants. Je dois me séparer de ma Touran 2.0 TDI de 2004 (moteur AZV 136cv) qui n'a plus la fiabilité nécessaire avec ses 280 000km et une boite vieillissante. Faisant 10 max 15 000 km essentiellement routier ou autoroutier par an désormais, je m'oriente vers l'achat l'essence, une Touran III 1.5 TSI 150cv. Le dilemme reste le choix de la boite, BVM6 ou le DSG7 (HQ200), je pense privilégier le second. Compte tenu du profil couple (flat à 250Nm jusqu'à 3500t/min ) et puissance, que pensez vous de son mariage avec la DSG7 en terme de consommation, de fiabilité de la chaine cinématique en particulier l'embrayage et d'agrément de conduite ? Un conseil particulier pour le rodage sur ce moteur ? durée, profil de conduite ? J'ai noté que le SP95-E10 peut s'avérer suffisant si conduite style éco, l’œil sur la conso instantanée. Même dès les premiers pleins en rodage ? pas de contre-indication avec le FAP? Est-ce que le SP95-E10 (vs le SP98) impacte le couple et par là potentiellement l'embrayage à forte charge ? Prolonger la garantie constructeur d'une , deux ou trois ans, pensez vous que cela fasse sens ? Pour conclure, dans le cadre d'un contrôle visuel de l'ensemble moteur, que conseilleriez-vous de regarder régulièrement sous le capot et sous le moteur pour éviter des dérives et.... faire autant avec cette nouvelle touran qu'avec mon ancienne ? Merci d'avance, Giacomo

Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur : Alpine A110 et Megane R.S.»

Il y a 7 jours

Bonjour cyril5R et merci pour vos encouragements ! Je n'ai pas la nature exacte des changements, mais par expérience, je peux affirmer que : - concernant les pistons et les soupapes d'échappement, il s'agit certainement d'un changement matière (matériau plus résistant aux hautes températures et/ou vibrations - concernant le volant moteur, il est certainement recalibré (masses, raideur des ressorts) - pour la pompe à huile, elle a certainement une plus grande capacité

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