Voitures électriques : voilà pourquoi les chiffres d’autonomie et de consommation officielles ne correspondent pas à la réalité

La consommation mixte homologuée WLTP ne correspond pas toujours à l’autonomie mixte homologuée. On vous explique pourquoi !

« Jusqu’à 700 kilomètres d’autonomie WLTP ». Cette mention figure désormais sur toutes les fiches techniques des voitures électriques. Pourtant, de nombreux automobilistes constatent rapidement que les distances parcourues dans la vie réelle peuvent être sensiblement différentes. Faut-il en conclure que les chiffres annoncés par les constructeurs sont irréalistes ? Pas vraiment.

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Car le WLTP, pour Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure, n’a jamais eu pour vocation de prédire avec exactitude l’autonomie que chaque conducteur obtiendra sur la route. Son objectif est de fournir une méthode de mesure unique permettant de comparer les véhicules dans des conditions identiques. En d’autres termes, il ne cherche pas à reproduire tous les usages possibles d’une voiture électrique, mais à établir une référence commune pour l’ensemble de l’industrie automobile. C’est le principe même de tous les protocoles de mesure. Mais la norme peine toujours à convaincre. Car, entre le cycle d’homologation jugé favorable, et les spécificités propres à la voiture électrique, d’importantes disparités peuvent apparaître dans le monde réel. Comment expliquer cette différence ? On fait le point.

Quels paramètres sont pris en compte ?

Voulue comme représentative d’une moyenne internationale, la norme WLTP remplace la norme NEDC de notre côté du globe et apporte de nombreux changements. Côté véhicule, elle souffle le chaud et le froid. D’un côté, elle se montre extrêmement précise en prenant en compte les moindres modifications aérodynamiques ou pondérales apportées par les équipements optionnels. Avant même le début du test, les ingénieurs déterminent avec précision les caractéristiques du véhicule. La masse, la résistance au roulement des pneus et les propriétés aérodynamiques sont prises en compte afin que le banc simule fidèlement les efforts auxquels la voiture est confrontée pour avancer. Il est à noter que seules les configurations les plus favorables et moins favorables de la gamme font l’objet d’une homologation. Voilà pourquoi les deux extrêmes sont stipulés dans les fiches techniques. Les autres versions, en fonction des équipements optionnels ou non, sont une estimation constructeur d’après les ingénieurs interrogés à ce sujet. Dès lors, on remarque qu’il n’y a pas une autonomie unique pour un modèle de véhicule.

D’un autre côté, la norme n’impose pas la mise en route du système de climatisation lors du test. Ce qui signifie que les performances en matière de régulation thermique à bord ou l’efficacité du système de chauffage/climatisation ne sont pas prises en compte. Il s’agit pourtant du second plus gros poste de dépense énergétique à bord d’une électrique après la conduite. Voilà qui explique pourquoi une voiture équipée d’une pompe à chaleur, plus efficiente mais un peu plus lourde, affiche une autonomie WLTP plus faible qu’avec un système classique par résistance, alors qu’une pompe à chaleur est techniquement plus sobre dans la réalité. Un comble !

Enfin, les conditions extérieures sont favorables, avec notamment une température contrôlée de 23 °C dans la cellule d’essai. L’administration ne prévoit aucune règle concernant une vitesse de vent donnée. Toutes les voitures sont donc mesurées sans vent, à une vitesse parfaitement nulle de 0 m/s. Un ventilateur est placé devant la voiture pour assurer le refroidissement des composants (batterie, électronique de puissance, moteur, radiateurs), mais ce flux d’air n’est pas utilisé pour simuler un vent météorologique ni intégré dans le calcul de la consommation. Les effets aérodynamiques sont reproduits mathématiquement par le réglage du banc à rouleaux à partir des mesures de résistance à l’avancement du véhicule. La masse volumique de l’air, qui viendrait donc influer sur les consommations (notamment en cycle haute vitesse), est mesurée et fixée à une valeur de 1,189 kg/m³ d’air… parfaitement sec.

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Comment se déroule le cycle ?

Avant chaque test, le véhicule, dans sa configuration homologuée, est préparé avec des pneus à la bonne pression, le système de climatisation éteint et une batterie préalablement chargée à 100 %. Le cycle comprend quatre phases de test à vitesses basse (Low), moyenne (Medium), haute (High) et très haute (Extra-High). Les cycles Low et Medium forment ensemble le cycle d’homologation en ville. Une donnée très régulièrement ajoutée aux brochures et fiches techniques afin d’afficher des valeurs plus séduisantes.

Chacun d’entre eux comprend des phases d’accélération et de décélération, voire d’arrêt total pour simuler feux tricolores et stops aux intersections. Le véhicule est au final arrêté 13 % du temps sur l’intégralité de cette procédure. En matière de vitesse, un maximum de 131,3 km/h est observé pendant quelques secondes seulement sur la partie Extra-High. Au final, un cycle complet (30 minutes ou 1 800 secondes) est mesuré sur une distance totale de 23,262 km, pour une vitesse moyenne finale de 46,5 km/h. Ceci est le cycle à quatre phases qui sert de base.

Le test d’homologation d’une voiture électrique est plus complexe et se compose d’un total de six phases distinctes, parmi lesquelles se trouvent deux segments dynamiques et deux segments constants. Au cours des sections dynamiques, le véhicule réalise l’intégralité du cycle précédemment détaillé (quatre phases) suivi d’un cycle City (Low et Medium). Chaque partie dynamique correspond donc à une distance totale de 31,113 km. Les deux cycles à quatre phases sont pris en compte pour le calcul d’autonomie moyenne, et les deux cycles City complémentaires correspondent à l’autonomie éponyme.

La première phase est réalisée avec une batterie pleine. Cette dernière est donc un peu plus froide que lors de la seconde phase dynamique, mais rend aussi indisponible la récupération d’énergie. La consommation est donc un peu plus importante sur cette première section. Le véhicule est ensuite lancé à une vitesse constante afin de vider plus rapidement la batterie et de raccourcir la procédure d’homologation.

Comment sont calculées les autonomies et consommations ?

La mesure de l’autonomie constitue l’un des aspects les plus méconnus du protocole. Contrairement à une idée répandue, les organismes d’homologation ne se contentent pas de diviser la capacité de la batterie par une consommation théorique. Pour déterminer l’autonomie WLTP, le véhicule enchaîne les cycles les uns après les autres jusqu’à ce que la batterie soit pratiquement déchargée. Chaque cycle est répété dans les mêmes conditions et les distances parcourues sont additionnées au fur et à mesure. Le test s’interrompt lorsque le véhicule n’est plus en mesure de respecter les consignes du cycle ou lorsqu’il indique qu’il doit être immobilisé. La distance totale obtenue correspond alors à l’autonomie WLTP officielle. Autrement dit, l’autonomie affichée sur la fiche technique résulte d’une mesure directe et non d’un calcul purement théorique.

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La consommation énergétique suit une logique tout aussi rigoureuse. Pendant l’essai, les ingénieurs mesurent l’énergie réellement délivrée par la batterie. À la fin du test, le règlement prévoit une correction (REESS energy change-based correction procedure) pour pallier les taux de charge différents à la fin de chaque procédure. Mais le protocole ne s’arrête pas là. Une fois le test terminé, le véhicule est gardé au repos au maximum pendant 2 h 00. La batterie est ensuite rechargée jusqu’à 100 % via courant alternatif. Cette méthode permet de prendre en compte non seulement l’énergie utilisée pour déplacer le véhicule, mais aussi les pertes liées à la recharge, qu’elles proviennent du chargeur embarqué ou des différents systèmes électroniques. L’énergie ainsi mesurée est ensuite rapportée à la distance parcourue durant le test. Le résultat est exprimé en wattheures par kilomètre puis converti en kilowattheures pour 100 kilomètres, l’unité désormais utilisée par l’ensemble du marché automobile.

Pourquoi la consommation WLTP ne correspond pas à l’autonomie ?

Du fait de cette méthode de calcul, il existe donc une différence physique entre la consommation réelle de roulage, et la consommation WLTP qui prend en compte les pertes. Ce rendement n’est jamais publié dans les fiches commerciales, mais les données d’homologation permettent de l’estimer. Bien sûr, le résultat n’est sans doute pas précis en raison des formules prévues par la réglementation, mais cela permet de donner une bonne idée. La méthode est simple : il suffit de déterminer la consommation nette en rapportant l’autonomie WLTP à la capacité utile de la batterie, et de mettre le résultat en face de la consommation WLTP, pertes à la recharge comprises donc.

Lors des Supertests, nous indiquons et prenons en compte ces deux valeurs dans notre base de données. Ainsi, sur les près de 100 véhicules étudiés à ce jour, la différence moyenne entre les deux valeurs de consommation est de 2,6 kWh/100 km, soit un écart de -16,5 % entre la consommation WLTP et la consommation nette théorique sur le cycle présenté plus haut. Exemple avec la Renault 5 E-Tech. En version de base, la citadine est donnée pour une autonomie WLTP de 416 km et avec une consommation de 14,8 kWh/100 km. En rapportant la capacité utile de 52 kWh de sa batterie à l’autonomie, on obtient alors un appétit net de 12,5 kWh/100 km en roulage, soit 2,3 kWh/100 km d’écart (-15,5 %).

Pourquoi l’autonomie WLTP ne correspond pas à la réalité ?

Comme nous l’avons vu, les valeurs d’homologation correspondent uniquement aux seuls cycles de roulage utilisés par l’administration et par son règlement. Dans la réalité, les phases de conduite sont forcément différentes et, qu’on se le dise, impossibles à reproduire à la perfection. De plus, on peut penser que certaines chaînes de traction sont optimisées pour les cycles WLTP, mais que leur rendement est moins favorable dans certaines phases de conduite dans la vraie vie. Sur le cycle WLTP, on sait que la résistance aérodynamique représente 44 % de la consommation totale en phase de roulage. En revanche, à 130 km/h, cette résistance grimpe représente 67 %. Pourtant, les voitures n’atteignent le pic de 131,3 km/h que pendant une seconde seulement, et restent au-dessus de 130 km/h que pendant sept secondes !

D’autre part, la température fixée par le règlement et l’absence du système de climatisation dans le calcul ont forcément un impact. Dans la réalité, le système de climatisation, en fonction de ses performances, de son paramétrage et du delta de température entre l’extérieur et l’intérieur, va faire varier les consommations. Surtout que la consommation du système est indexée sur le temps d’utilisation, et non pas sur le kilométrage effectué. Outre le profil du parcours, c’est le principal élément qui cause la différence entre la théorie et le monde réel.

Pour avoir une idée des différences, nous avons mené des mesures lors de notre Supertest du BMW iX3. Avec une température extérieure moyenne de 13 °C, nous avons d’abord réalisé une boucle avec le système éteint, puis une autre avec la climatisation allumée. Au terme de notre première boucle mixte de 50 km, nous avons mesuré une consommation moyenne finale de 15,5 kWh/100 km, soit 701 km d’autonomie totale théorique. À la fin de la deuxième mesure, l’appétit était de 18,0 kWh/100 km, soit 603 km d’autonomie.

On remarque donc que le SUV allemand perd 11 % d’autonomie par rapport à la valeur WLTP (786 km) dans le premier cas, puis 23 % dans le second cas. Entre les deux phases de conduite de près d’une heure chacune, la consommation augmente de 2,5 kWh/100 km. Dès lors, le BMW iX3 perd 99 km d’autonomie totale théorique avec la climatisation en marche, soit un écart de -14 %. Pour rappel, sur notre boucle standardisée de 100 km aller-retour, le SUV a présenté un écart d’autonomie de -19,6 % entre la valeur WLTP et l’autonomie calculée par nos services (632 km).

Autonomie WLTP vs réalité, quelles différences ?

Il est difficile de définir une différence unique entre l’autonomie mixte WLTP et le monde réel, puisque les réalités sont bien différentes. Comme nous l’avons vu, de nombreux paramètres vont influer sur le niveau de consommation et donc sur le rayon d’action réel d’une voiture. Affirmer qu’une voiture fait mieux que le WLTP dans la réalité est donc parfaitement faux : ce sont les conditions, et seulement elles, qui se montrent plus favorables que le cycle d’homologation.

En fonction des spécificités propres à chaque chaîne de traction mais aussi des performances du système de climatisation, qui passent sous le seuil du radar de l’administration, les écarts sont disparates. Sur notre boucle de mesure type, ainsi qu’en fonction de notre protocole de préparation et de conduite, la Hyundai Inster est celle qui s’en sort le mieux avec une différence de -3,5 %. Un écart si faible que nous avions répété la mesure trois fois pour en avoir le cœur net. À l’opposé se trouve la Fiat 500e et son énergivore système de climatisation, avec un delta de -27,2 %.

Notre base de données permet aussi de noter des tendances. Ainsi, on remarque que les Renault affichent en moyenne un écart de -20,5 % sur notre boucle de mesure d’autonomie mixte. À l’inverse, on constate que les voitures chinoises (BYD, MG…) font partie des bonnes élèves avec un écart moyen de -15,2 %. Enfin, la différence moyenne d’autonomie entre la valeur WLTP et notre protocole est de -17,2 % sur les près de 100 voitures mesurées à ce jour. Enfin, on apprend que la différence d’autonomie entre la mesure mixte WLTP et une vitesse réelle de 130 km/h par 15 °C est de -41,8 %, ou de -38,3 % sur un long trajet autoroutier qui comprend des phases de ralentissements et des vitesses plus faibles sur certaines portions.

Homologation WLTP, quelles limites ?

La norme WLTP, obligatoirement communiquée par les constructeurs, n’est donc pas mensongère. Elle correspond uniquement aux résultats de mesures réalisées dans un cadre extrêmement précis et réglementé. Elle doit donc être comprise pour ce qu’elle est réellement : une référence technique et réglementaire destinée à mesurer les performances d’un véhicule dans un cadre standardisé. Elle ne remplace pas l’expérience de terrain, mais elle reste aujourd’hui le meilleur moyen d’évaluer objectivement l’efficacité énergétique des voitures électriques proposées sur le marché européen. Son principal intérêt n’est pas de dire précisément combien de kilomètres un conducteur parcourra demain, mais de fournir une base de comparaison fiable entre les véhicules.

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Cependant, on peut effectivement reprocher à la norme d’être éloignée de la réalité en raison de son règlement. Comme nous l’avons vu, le cycle mixte WLTP tente de correspondre à un usage moyen de millions d’utilisateurs. Bien sûr, les cycles et ses différentes phases peuvent être discutables. Un conducteur citadin trouvera le cycle trop pessimiste, alors qu’un gros rouleur qui n’utilise que l’autoroute le trouvera trop optimiste. Difficile de satisfaire tout le monde. En revanche, ce sont bien les conditions fixées par le règlement qui posent problème, avec l’absence du système de climatisation et les conditions météorologiques qui ne correspondent à aucune réalité.

Bref, la norme WLTP n’est pas représentative de la réalité pour plusieurs raisons donc. Mais c’est aussi, d’autre part, à cause de son existence même : vouloir simuler une consommation moyenne qui correspond à l’ensemble des conducteurs autour du monde sur un seul et unique essai n’est pas représentatif de la réalité. Et cela est vrai pour tous les tests de ce type, dont nos Supertests ne font pas exception : un conducteur en Savoie n’aura pas les mêmes résultats qu’un utilisateur sur le littoral ou que nous-mêmes, sur nos routes exigeantes. La topographie, le style de conduite, les températures, les pneumatiques et bien d’autres facteurs encore ont une influence notable sur les consommations et autonomies qui en résultent. Mais cela permet d’établir une hiérarchie sur le même pied d’égalité et, finalement, seul le respect d’un protocole strict pour toutes les voitures compte ici.