Dans quelle mesure la température impacte-t-elle l’autonomie des véhicules électriques ?

Pour explorer les avantages de l’introduction de véhicules électriques (VE) dans leurs flottes, les entreprises doivent tenir compte de l’autonomie dont elles auront besoin pour ces véhicules ainsi que de leurs conditions d’utilisation spécifiques, notamment la variabilité des saisons. Suite à une analyse des données des VE, tirées de 4 200 véhicules électriques à batterie (VEB) connectés et de 5,2 millions de trajets, nous étudions l’impact de la température sur l’autonomie des VE. 

Nous vous révélons, ci-après, la température de fonctionnement optimale, l’autonomie que pourriez perdre en hiver ou en plein été, ainsi que les principaux points clés à retenir pour optimiser l’autonomie quotidienne de vos VE.

Comprendre l’autonomie des VE

L’autonomie homologuée d’un véhicule repose sur des tests standardisés effectués sur un dynamomètre dans une installation d’essai. Mais comme le savent les conducteurs de VE, l’autonomie officiellement homologuée est purement donnée à titre indicatif.

Les VE, à l’instar des voitures à essence, fonctionnent différemment dans des conditions réelles en fonction du terrain, du nombre de passagers, de la vitesse moyenne, du comportement du conducteur ou de la température extérieure. Tous ces facteurs ont un impact sur l’économie de carburant du véhicule (distance qu’un véhicule peut parcourir avec une quantité donnée de carburant, en kWh dans le cas des VE) et, par conséquent, sur son autonomie.
 

Plus la batterie d’un véhicule peut stocker d’énergie, plus son autonomie sera longue, mais le rendement énergétique du véhicule est influencé par sa conception (poids, forme, taille, etc.). Pour qu’un bus puisse parcourir la même distance qu’une berline de 60 kWh, il nécessite une batterie beaucoup plus grande. Toutefois, les conditions externes peuvent avoir un impact négatif ou positif sur l’économie de carburant du véhicule lors d’un trajet donné. Ce principe ne s’applique pas uniquement aux voitures électriques. Appuyer sur l’accélérateur entre les feux de signalisation ou conduire par temps froid engendre une efficacité moindre, quel que soit le carburant de votre voiture. 

Véhicules électriques par temps froid

Il est bien connu que le temps froid impacte considérablement l’autonomie des VE. Depuis que les VE ont été commercialisés pour la première fois, la principale critique formulée à leur encontre est qu’ils ne fonctionnent pas de manière optimale en hiver. Bien que de nombreux chauffeurs canadiens et norvégiens de VE expriment leur désaccord, il est pourtant vrai que la température impacte l’autonomie. 

La température influence l’autonomie quotidienne du véhicule, principalement en raison des dispositifs auxiliaires de chauffage et de refroidissement. L’énergie de la batterie alimente non seulement le véhicule, mais aussi les systèmes auxiliaires, notamment la régulation thermique de l’habitacle et de la batterie.

La perte d’autonomie par temps froid est souvent attribuée à la diminution des performances de la batterie. S’il est vrai que les batteries lithium-ion sont plus lentes en cas de températures extrêmes (les températures froides impactant leur capacité à stocker et à libérer de l’énergie), ce phénomène altère nettement moins l’autonomie que la charge auxiliaire. En outre, les constructeurs automobiles ont conçu des systèmes de gestion thermique des batteries afin de les maintenir dans une plage de température optimale, réduisant ainsi davantage leurs pertes de performances (au détriment de la charge auxiliaire). 

Quel est l'impact de la température sur l'autonomie des VE ?

Nous nous sommes fixé pour but de bien comprendre l’impact de la température sur l’autonomie et de déterminer si tous les modèles de VE en pâtissent de manière égale. Pour le savoir, Geotab a examiné les données anonymisées de 5,2 millions de trajets effectués par 4 200 VE représentant 102 combinaisons de marque/modèle/année différentes, et a analysé l’efficacité moyenne des trajets du véhicule en fonction de la température. 

Notre analyse a ainsi révélé que :

1. La plupart des VE suivent une courbe d’autonomie en fonction de la température similaire, indépendamment de la marque ou du modèle.
2. Bien que les températures froides et chaudes aient un effet sur l’autonomie, les climats plus froids ont un impact plus important.
3. 21.5 °C (70 °F) est la température idéale du véhicule au début du trajet.

Tableau 1 : Courbe autonomie-température

Les données indiquent que la plupart des VE suivent la même courbe d’efficacité en fonction de la température, indépendamment de leur marque, de leur modèle ou de leur année. Le graphique ci-dessus indique l’autonomie obtenue par un VE (en moyenne) par rapport à son autonomie EPA à une température donnée. À des températures optimales, les VE obtiennent des résultats supérieurs à l’autonomie EPA, atteignant un pic de 115 % à 21,5 °C ou 70 °F. Par conséquent, la plupart des propriétaires de VE dépassent l’autonomie EPA du véhicule en cas de conditions de température idéales. Cependant, lorsque vous faites monter ou descendre la température, la perte d’autonomie est évidente. À -15 °C (5 °F), les VE ne bénéficient que de 54 % de leur autonomie EPA, ce qui signifie qu’une voiture dont la distance indiquée est de 402 km (250 miles) ne pourra parcourir en moyenne que 217 km (135 miles).  

Si le froid impacte l’efficacité des VE, la chaleur est tout aussi coupable. 

En regardant plus en détail, vous remarquerez que l’autonomie diminue un peu plus rapidement (la pente de la courbe est plus raide) lorsque la température augmente. Dans des conditions réelles, l’impact engendré par les températures chaudes est moindre. Cependant, puisque le climat de la Terre n’atteint pas souvent des températures supérieures à 50 °C (122 °F), nous ignorons (et nous espérons ne pas avoir à nous en soucier) ce qui arrive à l’autonomie de notre véhicule au-delà de ce point. 

Le coût du confort

Ce n’est pas une coïncidence si les voyages les plus performants ont eu lieu les jours où la température extérieure moyenne était de 21-22 °C (70-71 °F). À titre informatif, il s’agit de la température ambiante généralement recherchée à l’intérieur des maisons. 

Si vous entrez dans votre voiture et que la température extérieure est inférieure à 20 °C, vous êtes plus susceptible de mettre en route le chauffage. En revanche, s’il fait plus de 22 °C, vous allez probablement allumer la climatisation. Pour que la température de l’habitacle soit agréable, à une température semblable à celle de votre maison, il faut puiser de l’énergie de la batterie qui aurait pu être utilisée pour le déplacement du véhicule. 

À l’instar des humains, les batteries préfèrent des conditions agréables et sont ainsi plus performantes à des températures modérées (bien qu’elles soient un peu moins sensibles au froid et tolèrent une plage de températures plus large). Le système de gestion thermique embarqué d’un VE est conçu pour consommer de l’énergie pour réchauffer ou refroidir la batterie du véhicule, selon les besoins. Cela permet d’assurer son fonctionnement dans cette plage de température optimale et d’éviter une dégradation de la batterie. Par conséquent, la voiture s’efforce de chauffer/refroidir les occupants et les batteries par temps froid ou chaud. 

Les plus performants et les moins performants 

Tableau 2 : La courbe d’autonomie avec les 10ème et 90ème centiles indique la répartition de la performance d’un trajet à laquelle nous pouvons nous attendre pour n’importe quelle température donnée.

La courbe d’autonomie ci-dessus repose sur l’efficacité moyenne de tous les trajets de nos bases de données prise à une température donnée. Comme ces trajets ont été réalisés dans des conditions réelles, ils ont été exposés à une grande variété de facteurs externes qui peuvent avoir un impact sur l’efficacité du véhicule, tels que le terrain, la vitesse, les habitudes du conducteur, la durée du trajet et les conditions de démarrage (par exemple, si le trajet a commencé dans un garage climatisé). 

Cette analyse ne vise pas à isoler l’impact sur l’autonomie relatif à chaque facteur. Il est raisonnable de supposer que les trajets les plus efficaces (ou les meilleurs résultats) à une température donnée seront dus à une combinaison de facteurs externes qui influencent l’efficacité du véhicule.Dans une étude séparée, nous examinons l’impact relatif de la température et de la vitesse.

Dans l’ensemble, les trajets les plus performants (90ème centile) ont obtenu 32 % d’autonomie de plus que la moyenne, et ont eu deux fois plus d’autonomie que les 10 centiles les moins performants. Nous pouvons donc constater que vous disposez d’une certaine marge de manœuvre quant à la distance à parcourir avec une seule charge, dont vous avez partiellement le contrôle. 

Bien que la plupart des modèles de véhicules aient suivi cette courbe d’autonomie en fonction des températures, les VE utilisent différents systèmes de gestion de la batterie. Par exemple, plusieurs nouveaux modèles de VE sont équipés d’une pompe à chaleur, une méthode de régulation de la climatisation très efficace. Leur courbe d’autonomie en fonction des températures devrait donc être plus plate que pour les modèles qui en sont dépourvus. 

Conseils pour accroître l’autonomie de votre VE par temps chaud et froid

Comme expliqué précédemment, la principale cause de perte d’autonomie par temps froid et chaud est la charge auxiliaire. Par conséquent, la réduction de la charge auxiliaire permet d’augmenter la distance parcourue :

Tirez pleinement avantage des équipements de votre voiture : réchauffez ou rafraîchissez les personnes directement, plutôt que l’air

Privilégiez le chauffage des sièges et du volant. Chauffer l’air de l’habitacle peut consommer 3 000 à 5 000 watts, et est beaucoup moins efficace que le chauffage de votre siège et du volant (environ 75 watts) qui transfère la chaleur à votre corps par conduction. L’utilisation de ces fonctions de plus en plus courantes peut vous apporter du confort sans devoir nécessairement réchauffer l’habitacle. Cependant, par temps très froid, réduire le chauffage de l’habitacle ne suffit pas toujours. En effet, vous perdrez toujours de l’énergie avec votre système de gestion thermique de batterie. 

Préconditionnez votre véhicule

Comme avant de réaliser une séance d’exercice, préparez votre véhicule avant un long voyage ! S’il est chaud, refroidissez-le. Allumer le chauffage de votre voiture lorsqu’elle est toujours branchée réduira la charge auxiliaire en réchauffant (ou refroidissant) le véhicule avant de commencer le trajet. Tirez profit de la possibilité de préconditionner le VE sans impacter la durée de vie de la batterie. Si vous en avez la possibilité, garez-vous dans un garage à température contrôlée pour obtenir un effet similaire. 

Laissez votre véhicule branché par temps très froid ou très chaud

Outre les avantages du préconditionnement avant de débuter le trajet, les constructeurs automobiles recommandent de brancher les véhicules lors des journées très chaudes ou très froides lorsque le véhicule n’est pas utilisé. (Remarque : cela ne veut pas dire de recharger activement votre véhicule, ce qu’il vaut mieux éviter dans des conditions extrêmes, en particulier lors de fortes chaleurs). Brancher votre véhicule permet au système interne de maintenir le contrôle de la température de la batterie, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie sur le long terme. 

Soyez prudent au volant

Quelles que soient les conditions climatiques, il existe un facteur qui affectera toujours votre autonomie : votre façon de conduire votre VE. Les accélérations et freinages excessifs ainsi que la conduite à vitesse élevée sont énergivores. Éviter ces comportements est bénéfique pour votre autonomie, mais aussi pour la sécurité de vos passagers, notamment sur les routes en hiver. En anticipant les décélérations et en évitant les freinages brusques, vous assurez le fonctionnement du système de freinage à récupération d’énergie de votre VE, qui récupère l’énergie pour la stocker dans votre batterie. Gardez à l’esprit qu’en cas de froid extrême, le système de freinage à récupération d’énergie est moins efficace, car une batterie froide ne peut pas stocker autant d’énergie qu’une batterie chaude.

Utilisez du mode Éco 

Chaque VE a un mode Éco différent, mais de manière générale, tous visent à réduire la consommation d’énergie et à augmenter le kilométrage en limitant l’approvisionnement en électricité du moteur et des fonctionnalités hautement énergivores, comme les systèmes de chauffage de l’habitacle. En hiver, le mode Éco permet de renforcer la sécurité de conduite de votre véhicule. En limitant l’alimentation du moteur, le véhicule accélère plus lentement, ce qui réduit le risque de patinage sur des routes verglacées ou enneigées.

Vérifiez de la pression des pneus

Lorsque la température baisse, la pression des pneus diminue, ce qui entraîne une plus forte résistance au roulement et réduit l’autonomie du véhicule. Il est fortement conseillé de vérifier la pression de vos pneus tous les mois, plus particulièrement en cas de changement drastique de température entre les saisons. 

Repérez des chargeurs rapides

Les batteries froides présentant une plus grande résistance à la charge, les VE se rechargent plus lentement lorsque les températures sont basses. Assurez-vous d’avoir un chargeur de niveau 2 à 240 V pour réaliser votre charge principale, pendant la nuit ou lorsque vous êtes au travail. Si vous prévoyez un long voyage en hiver avec votre VE, nous vous conseillons de repérer l’emplacement des stations de recharge rapide.  

Comme les nouveaux modèles de VE ont des batteries plus grandes, la perte d’autonomie devient de moins en moins un problème. Grâce à une plus grande capacité, la plupart des besoins quotidiens en matière de déplacements ne sont plus impactés par l’autonomie, et l’infrastructure de chargement continue de s’étendre pour les longs trajets occasionnels. 

Informations supplémentaires pour les flottes

Pour comprendre comment bien choisir le véhicule électrique adapté aux besoins spécifiques de votre flotte, il est essentiel de rassembler et d’évaluer les données télématiques. Les entreprises peuvent identifier les véhicules de leur flotte susceptibles de passer à l’électrique en tenant compte des besoins opérationnels et financiers en menant un audit d’électrification. L’analyse prend en compte la température la plus défavorable, de sorte que les gestionnaires de flotte puissent être sûrs que leurs VE seront compatibles avec toutes les conditions climatiques, des températures hivernales aux vagues de chaleur estivales.

Après avoir adopté des véhicules électriques, il est fondamental de connaître leur autonomie réelle pour assigner le bon VE au bon rôle et prendre des décisions de remplacement plus éclairées en fonction de la dégradation de la batterie. Grâce au rapport Autonomie BEV de Geotab, les flottes peuvent profiter de ces informations essentielles, basées sur divers facteurs tels que le relief, la température et les habitudes d’utilisation spécifiques à certains véhicules.

La transition vers l’électrique est encore un sujet récent pour bien des flottes. Si vous ne savez pas par où commencer, rendez-vous sur le Centre de connaissances sur l’électrification des flottes pour des informations éducatives, des ressources et des témoignages de réussite.