Les effets de la température et de la vitesse sur l’autonomie des véhicules électriques

Les conducteurs de véhicules électriques savent très bien que l’autonomie indiquée devrait toujours être considérée comme une estimation. Leur autonomie quotidienne, c'est-à-dire la distance qu'ils peuvent parcourir avec une batterie entièrement rechargée, peut varier grandement de celle indiquée par le constructeur. Pour les véhicules électriques comme thermiques, l’efficacité opérationnelle réelle est influencée par de nombreux facteurs tels que : l’état de la route, le temps, la topographie, la vitesse, le gonflage des pneus et le style de conduite. 

L’autonomie maximale d'un VE est directement liée à la capacité de sa batterie (combien de kWh elle peut stocker) et celle-ci se dégrade avec le temps. Vous pouvez en apprendre davantage sur la dégradation de la batterie dans notre étude sur l’état de la batterie (en anglais) qui a montré une dégradation de la capacité de stockage de 2,3 % par an. 

Connaître l’autonomie exacte trajet par trajet est devenu moins important puisque la capacité des batteries a augmenté à chaque nouvelle génération de VE. La plupart des véhicules utilitaires légers (VUL) électriques sur le marché disposent d’une autonomie largement supérieure à leurs besoins quotidiens, y compris pour les applications des flottes. Pour plus d’informations sur ce sujet, lisez notre audit d’électrification pour les flottes de véhicules de tourisme en Europe. 

Ceci dit, comprendre ce qui cause une perte d’autonomie peut renforcer la confiance des conducteurs et des gestionnaires de flottes. Ces informations contribuent à choisir un véhicule adapté aux tâches et aux conditions actuelles. 

Revisiter l’impact de la température sur l’autonomie des VE

La température, et en particulier le froid, est souvent citée comme facteur de décharge de la batterie. Comme nous l’avons démontré dans notre analyse précédente, la température extérieure peut avoir un fort impact sur l’autonomie d’un VE, positif comme négatif. Lorsque la température est optimale, l’autonomie réelle est 15 % supérieure à l’autonomie indiquée. Lorsqu'il fait très froid, l’autonomie peut être réduite de jusqu’à 50 %. Ceci est principalement dû à l’énergie requise pour conserver une température confortable pour le conducteur et les batteries. Heureusement, il est possible de prendre certaines mesures pour réduire cet impact, comme préchauffer l’habitacle et utiliser les fauteuils chauffants plutôt que de monter le chauffage. 

Cependant, la température est-elle le facteur le plus important pour l’autonomie ? Ci-dessous, nous allons relativiser l’impact de la température et nous pencher sur un deuxième facteur essentiel : la vitesse.

Définir le rôle de la vitesse et de la force de traînée

La vitesse affecte également l’efficacité du véhicule, et par conséquent, son autonomie. L'impact de la vitesse d'un véhicule, ou plus spécifiquement la traînée, s’applique aux VE comme aux véhicules thermiques. 

La traînée, c'est essentiellement la force que le véhicule doit dépasser afin de se déplacer. La quantité de traînée rencontrée par un véhicule qui se déplace dépend majoritairement de son aérodynamique, qui varie selon les modèles. 

La force de traînée change aussi avec la vitesse du déplacement. Elle augmente proportionnellement au carré de la vitesse et quand on double la vitesse, la traînée est multipliée par quatre. La traînée est aussi influencée par la densité et les caractéristiques de l’air, qui varient avec la vitesse du vent, l’altitude, la température et l’humidité (ces facteurs sont considérés comme constants dans l’analyse qui suit). 
 

Utiliser des données télématiques agrégées pour comprendre la vitesse à laquelle l’autonomie est maximisée

En nous appuyant sur des données rendues anonymes et agrégées sur des trajets à différentes vitesses et températures, nous avons généré des modèles d’efficacité pour une petite berline et un véhicule utilitaire léger (VUL). L'objectif était de déterminer l’influence de la vitesse sur l’autonomie et de voir l’évolution de la courbe d’efficacité de la vitesse selon les températures.

*Le modèle de la berline a été construit en analysant 350 000 trajets de 500 véhicules, avec un total de plus de 180 000 heures de conduite. Le modèle du VUL a été construit en analysant 2,8 millions de trajets de 2000 véhicules, avec un total de plus de 370 000 heures de conduite. Les deux modèles ont été ajustés pour représenter une batterie de 65 kWh. La simulation considère la vitesse comme constante.
 

Le graphique ci-dessus montre que la température optimale pour maximiser la portée est de 20 °C pour la berline (ligne orange) et le VUL (pointillés orange). Néanmoins, la vitesse idéale pour maximiser l’autonomie change avec la température. Par exemple, à 20 °C, l’autonomie de la berline est maximisée à la vitesse lente de 30 km/h, alors qu’à 0 °C, la vitesse optimale double et passe à 60 km/h. 

Ceci est le résultat d’un échange entre la quantité d’énergie requise pour dépasser la force de traînée et celle nécessaire pour conserver une température confortable dans l’habitacle. Une vitesse plus élevée peut vous mener à destination plus rapidement, ce qui implique moins d’énergie nécessaire pour le chauffage, la ventilation ou la climatisation, et est par conséquent avantageux pour l’autonomie. Toutefois, une vitesse plus élevée signifie aussi que plus d’énergie est requise pour dépasser la force de traînée, ce qui est défavorable à l’autonomie.

Comparons maintenant cela avec le VUL. Comme la force de traînée est plus forte sur un véhicule utilitaire, l’efficacité atteint son maximum à une vitesse encore plus lente. Pour une température idéale de 20 °C, la vitesse la plus efficace est de 25 km/h. Ce n’est pas si éloigné de la berline, mais c'est tout aussi peu pratique pour la conduite. Pourtant, à des températures proches de zéro, la vitesse optimale reste faible, à environ 40 km/h.

Qui joue le rôle le plus important, la vitesse ou la température ?

Remarquez comment les deux groupes de lignes convergent quand la vitesse augmente. Pour la berline (ligne pleine) comme pour le VUL (pointillés), le rôle relatif de la température diminue alors que la vitesse augmente. À une vitesse faible, un changement de température de 10 °C aura un impact bien plus fort sur l’autonomie que tout changement de température à une vitesse élevée. Dans le cas d’un VUL, l'influence de la température devient presque insignifiant à une vitesse élevée. Souvenez-vous, la force de la traînée est proportionnelle au carré de la vitesse, ce qui signifie que plus vite on conduit, plus son impact est important.

Visualisez l’impact 

Geotab s’est servi des découvertes de cette analyse pour créer une simulation interactive qui compare une berline et un véhicule utilitaire léger représentatifs, tous deux dotés d'une batterie de 65 kWh. Ajustez la température et la vitesse pour voir de vos propres yeux leur impact sur l’autonomie. 

*Une jauge pleine (100 %) représente l’autonomie maximale théorique d'un véhicule, basée sur le respect des conditions optimales de température et de vitesse. C’est différent de l'autonomie indiquée d'un véhicule. 

Considérez le scénario suivant

Imaginez une journée agréable à 21 °C. Vous avez deux options : prendre les routes nationales et rouler à 80 km/h ou conduire en ville à 50 km/h. Si maximiser l’autonomie est votre priorité, alors peu importe que vous conduisiez la berline ou le VUL. Il est préférable de prendre la route la plus lente. 

Essayez : réglez la température sur 21 °C. Faites passer la vitesse de 50 à 80 km/h. 

Disons que vous souhaitez prendre la même route en hiver et il fait 0 °C. Votre autonomie devrait être inférieure à celle du printemps, puisque cette fois, vous consommez de l’énergie pour vous réchauffer, ainsi que pour la température des batteries du véhicule. Est-il toujours préférable de prendre la route la plus lente ? 

Essayez : réglez la température sur 0 °C. Faites maintenant passer la vitesse de 80 à 50 km/h.

Dans le cas de la berline, la différence d’autonomie entre la nationale et la ville n’est pas marquée. Vous n’utilisez que 2 % d’énergie supplémentaire pour la nationale, mais vous arriverez à destination presque deux fois plus vite. Néanmoins, dans le cas du VUL, votre perte d’autonomie est de 12 % si vous choisissez la nationale plutôt que la ville. Pour un VUL, la vitesse joue toujours un rôle significatif.

En conclusion, qui a l'impact le plus fort entre la vitesse et la température ?

Vous l’avez probablement deviné, il y a plusieurs bonnes réponses à cette question. 

En général, la vitesse prend le dessus lorsque le véhicule roule plus vite, et respecter les limitations de vitesse est la meilleure façon de conserver l’autonomie. Dans le cas d'un VUL ou d'un véhicule du même gabarit, la température extérieure n’a que peu d'influence sur l’autonomie, en particulier si les routes empruntées sont principalement des autoroutes.

Dans une voiture plus petite et aérodynamique, la température joue un rôle plus important sur l’autonomie, surtout en ville. Ainsi, comme souligné ici, il sera plus important d’appliquer des stratégies pour réduire cet impact.

Dans les faits, pour la plupart des applications des flottes, les VE d’aujourd’hui sont capables de terminer leur trajet sur une seule charge, peu importe la température ou la vitesse. Pour les routes plus longues, comprendre les températures saisonnières et la vitesse sur la route peut aider à mieux planifier les itinéraires, par exemple en incluant un arrêt pour la recharge si nécessaire.