Les 5 facteurs qui font exploser la consommation de certaines voitures électriques

Quoi qu’on en dise, malgré la densification du réseau de recharge en France et en Europe, l’autonomie reste le nerf de la guerre de la voiture électrique, au même titre que le prix. Une voiture électrique, aussi bonne soit-elle en matière de comportement routier ou encore de finition, si elle ne possède pas une autonomie suffisante (environ 400 km pour convenir à la majorité des clients aujourd’hui) et un prix prohibitif, sa carrière est compromise.

Et contrairement à ce que l’on pourrait croire, elles ne sont pas si rares ces voitures. On pense notamment à la Mazda MX-30, intéressante sur beaucoup de points, mais pas sur le prix, ni l’autonomie. On peut aussi citer le Lexus UX300e, qui ne déçoit pas forcément par son autonomie, mais son prix excessif ne peut lui assurer un succès suffisant face à la concurrence.

Si, pour le prix, les variables peuvent être nombreuses, pour l’autonomie, elles sont un peu plus limitées. Il y a évidemment la capacité de la batterie, qui joue évidemment un rôle important prépondérant, mais il y a aussi plusieurs variables techniques qui influent directement sur l’autonomie, sans avoir de rapport direct avec la batterie.

Les éléments que nous allons répertorier dans cet article sont des paramètres déterminants qui permettront à une voiture électrique de moins consommer et, par conséquent, d’avoir une meilleure autonomie. Et contrairement à une voiture thermique, nous allons voir qu’il y a de nouveaux paramètres qui entrent en compte.

L’aérodynamisme, l’élément le plus important ?

Nous n’allons pas vous donner tous les tenants et aboutissants de l’aérodynamisme, nous vous avons concocté un dossier dédié à cela. Toutefois, apportons quelques précisions sur l’importance du coefficient de traînée aérodynamique (Cx) sur l’efficience d’une voiture. Enfin nous devrions plutôt dire le sCx, une donnée rarement donnée par le constructeur, mais qui prend en compte beaucoup plus de paramètres que le Cx.

Même si ces deux éléments sont bien évidemment liés, le SCx est le coefficient de traînée multiplié par la surface frontale exposée à l’air en m². Cela permet de réellement comparer deux modèles contrairement au Cx seul. En d’autres termes, le Cx fait référence à la forme de la voiture, vue de côté. Alors que le SCx fait référence à l’intégralité de la surface de la voiture qui sera en contact avec l’air. Plus il est bas mieux, mieux c’est.

De parole d’ingénieurs, l’aérodynamique a plus d’importance que le poids, c’est-à-dire qu’il vaut encore mieux une voiture lourde qu’une voiture peu aérodynamique. Autrement dit, vous l’aurez compris, les SUV trop lourds et peu aérodynamiques au vu de leur silhouette, sont l’antithèse même de la voiture efficiente, et cela vaut aussi bien pour les voitures électriques que les voitures thermiques.

Le seul point à peu près positif d’une voiture lourde (notez bien le « à peu près »), c’est que le poids provoque évidemment de l’inertie, inertie qui est d’autant plus favorable pour la régénération, car plus la voiture est lourde plus cela confère de l’énergie cinétique.

Sur autoroute, une voiture lourde, mais bien profilée, comme une Tesla Model S par exemple, consommera sans doute autant, voire même moins, qu’un petit SUV 100 % électrique plus léger de 500 kg (un Jeep Avenger électrique par exemple). À faible vitesse, c’est une autre histoire, puisqu’en dessous de 70 km/h, l’aérodynamisme à moins d’impact que le poids.

Vous l’aurez compris, pour une voiture électrique, un bon Cx (et sCx surtout) veut en partie dire que l’autonomie est souvent intéressante en fonction de la capacité de la batterie et du segment. Parmi les meilleures élèves dans la catégorie, en excluant les concept-cars et les voitures à la carrière confidentielle, il y a la Mercedes EQS avec un Cx de 0,20 (0,50 de sCx), la Tesla Model S juste derrière avec un Cx de 0,208 (sCx de 0,48) ou encore la Hyundai Ioniq 6 avec un Cx de 0,21 (0,46 de sCx).

Les jantes et les trains roulants, de quoi gagner quelques précieux kilomètres ?

Quand on parle de trains roulants, on parle notamment des pneumatiques et plus ceux-ci sont larges, plus c’est pénalisant. Sauf que, les voitures étant de plus en plus grosses, les pneus sont logiquement aussi de plus en plus larges. Un pneu plus large permet d’améliorer le comportement et la tenue de route, et qui voudrait d’une voiture électrique lourde au comportement dynamique peu rassurant ?

Les constructeurs n’ont donc pas d’autres choix que d’équiper leurs modèles avec des pneus larges, mais à partir d’une certaine largeur, cela devient pénalisant pour l’autonomie.

Plus un pneu est large plus, il y a de friction, plus on perd d’énergie. Les manufacturiers tentent de compenser tout ça avec des pneus à faible résistance au roulement, mais cela ne suffit généralement pas. Globalement, les ingénieurs s’accordent à dire qu’à partir de 230 mm, les choses se compliquent. Sur certaines voitures, comme une BMW i4 eDrive35 par exemple, le modèle de base de la berline électrique, la largeur atteint déjà 255 mm.

Concernant les jantes, leur impact est moins significatif que la monte pneumatique, mais, étrangement, on a tendance à y faire plus attention. Pourquoi ? Car cela se voit pardi ! Généralement, on a tendance à dire que plus elles sont moches, plus elles sont efficaces. La formule exacte, ce serait plutôt : « plus elles sont pleines, plus elles sont efficaces ».

Mais quels impacts peuvent avoir des jantes sur l’autonomie d’une voiture électrique ? Les roues provoquent un effet latéral que l’on peut apparenter à celui d’un ventilateur quand elles tournent. L’air est ainsi projeté latéralement et vient freiner et perturber la pénétration dans l’air.

En allant rapidement faire un tour sur le configurateur de Tesla, on remarque d’ailleurs que le constructeur met bien en évidence l’influence sur l’autonomie de telles ou telles jantes, selon l’homologation officielle européenne WLTP. Ainsi, sur un Tesla Model Y d’ancienne génération, les jantes de série baptisée « Gemeni » de 19 pouces permettent à la voiture de revendiquer 455 km d’autonomie.

En basculant sur les jantes optionnelles « Induction » en 20 pouces à 2 300 euros, vous perdrez 25 km d’autonomie sur l’autel de l’esthétisme car effectivement, ces jantes ont beau être moins aérodynamiques, elles sont aussi sacrément plus belles. Globalement, les jantes peuvent modifier l’autonomie de 5 % jusqu’à 10 % dans certains cas.

Le type de moteur électrique a aussi son influence

C’est certainement l’une des choses à laquelle on pense le moins quand on évoque l’efficience des voitures électriques. Comme vous n’êtes certainement pas sans le savoir, il existe plusieurs types de moteurs électriques.

Mais globalement, pour vous résumer succinctement la chose, les moteurs à aimants permanents, c’est-à-dire la majorité des moteurs présents dans les voitures hybrides et électriques aujourd’hui, sont les plus sobres.

Les moteurs à aimants permanents sont appréciés pour leur efficacité énergétique, leur compacité et leur faible entretien. Les moteurs à aimants permanents offrent plusieurs avantages, à commencer par leur efficacité. En éliminant les pertes associées aux bobinages du rotor, ces moteurs surpassent généralement les moteurs à induction en termes d’efficacité énergétique. En d’autres termes, ils consomment beaucoup moins d’électricité et favorisent ainsi l’autonomie des voitures électriques.

Attention toutefois, car les moteurs à induction ne sont pas en reste et peuvent faire aussi bien qu’un moteur à aimants permanents. C’est un type de moteur électrique largement utilisé dans diverses applications industrielles et domestiques. Un peu moins en automobile donc, même si Tesla l’utilise pour ses modèles Dual Motor (deux moteurs). Il fonctionne sur le principe de l’induction électromagnétique.

Les moteurs asynchrones sont robustes, fiables et peu coûteux, mais son rendement n’est pas optimal, avec un plafond à environ 80 %, même si Tesla est parvenu à atteindre 88 % à haut régime via diverses solutions techniques. Toutefois, Tesla abandonne néanmoins peu à peu ces moteurs pour s’orienter vers des blocs à réluctance variable, un moteur plutôt nouveau dans l’industrie automobile, car il commence à être utilisé par Tesla et Toyota. Il équipe souvent des machines de précision. Son rendement est très bon puisqu’on parle aujourd’hui d’un rendement jusqu’à 95 %, soit le meilleur pour un moteur électrique !

À titre de comparaison, le rendement d’un moteur thermique se situe autour de 40 % dans le meilleur des cas. Ce qui signifie que 60 % de l’énergie utilisée (le carburant) est transformée en chaleur. C’est notamment pour cette raison qu’un moteur thermique chauffe plus qu’un moteur électrique.

La gestion thermique, une donnée à prendre en compte

Si vous possédez une voiture électrique, vous savez sans doute à quel point la température est importe pour l’autonomie de votre voiture, mais aussi pour la recharge et le temps passé à la borne.

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, la taille du moteur est importante, car une plus grande surface permet à la chaleur de se dissiper plus efficacement. Tesla utilise des moteurs de forte puissance pour cette raison. Cependant, ces moteurs peuvent vider la batterie plus rapidement à pleine charge. Ça peut paraître assez contre intuitif dit comme ça, mais c’est pourtant ce qui se vérifie.

Le refroidissement du moteur, combinant ventilation et refroidissement liquide, est crucial pour l’efficacité. De même, pour les batteries, une température minimale est nécessaire pour maintenir l’efficacité. Une batterie froide contient moins d’énergie qu’une batterie chaude. Et pour réchauffer la batterie, il faut dépenser de l’énergie, ce qui explique pourquoi la consommation est supérieure en hiver (et aussi en partie parce que le chauffage est plus gourmand que la climatisation).

La présence d’une pompe à chaleur est bénéfique car elle permet de chauffer ou de refroidir certains composants pour maximiser le rendement. L’architecture des cellules de batterie est également importante, les poches carrées étant plus difficiles à refroidir que les batteries composées de petites piles cylindriques.

Les voitures électriques avec refroidissement par air (comme la Renault Zoé ou la Volkswagen e-UP!) peuvent avoir des difficultés à gérer leur température, entraînant des surchauffes ou des problèmes de charge, notamment par temps froid. D’ailleurs, ce type de refroidissement a été globalement abandonné ces dernières années, même si Nissan a fait de la résistance avec sa Leaf. Et cela se voit d’ailleurs puisque sa vitesse de charge peut être amoindrie en cas de recharges successives, l’échauffement du pack entraînant un bridage des performances par mesure de sécurité.

Quatre roues motrices pour moins consommer ?

Sur une voiture thermique, avoir quatre roues motrices est souvent synonyme d’une meilleure motricité et de meilleures performances pour certaines sportives. Pour la voiture électrique, c’est aussi le cas, mais en plus, cela permet parfois de moins consommer. Mais comment peut-on moins consommer en rajoutant du poids, en l’occurrence un moteur électrique sur l’un des deux essieux ?

Avec quatre roues motrices sur une électrique, il y aura plus de capacités à régénérer au freinage et à la décélération avec deux moteurs. En effet, n’oublions pas que ces deux moteurs agiront aussi comme des générateurs au moment du lâcher de pédale, ce qui permettant d’emmagasiner encore plus d’énergie.

Il y aussi un autre argument, et celui-ci est un peu plus technique. Chaque moteur possède son propre différentiel puisqu’ils sont sur des essieux différents. De ce fait, les ingénieurs peuvent ainsi y contrôler la démultiplication de manière indépendante. Ainsi, l’électronique de la voiture pourra sélectionner tel ou tel moteur à une vitesse préalablement établie.

Par exemple, si le moteur arrière possède une démultiplication qui favorise l’efficience, alors il sera privilégié à des vitesses plus élevées. Tesla va même plus loin en utilisant deux types de moteurs électriques différents dans une même voiture, à savoir un moteur asynchrone sur un essieu et un moteur à aimant permanent sur l’autre.

Attention toutefois, dans la majorité des cas, une voiture électrique dotée d’un seul moteur consommera moins d’énergie.

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