Voitures électriques : fonctionnement, batterie, autonomie, recharge… on vous explique tout

Vous regardez les voitures électriques de loin, sans tout comprendre entre la consommation (en kWh/100km), l’autonomie « WLTP », la puissance et les temps de recharge, etc. ? On débroussaille le terrain pour vous permettre d’y voir plus clair. Il s’agit pour le moment de présenter les grandes lignes d’un produit souvent mal compris, pas d’entrer dans tous les détails. Comme expliqué dans ce billet de blog, il s’agit d’une première approche.

On commence par les bases : une voiture électrique, c'est quoi ? C’est une voiture (merci Sherlock) dont le moteur thermique a été remplacé par des moteurs électriques et des batteries à la place de l’essence. Vous vous souvenez des voitures télécommandées de quand vous étiez petit (ou plus grands) ? C’est le même principe, sauf que vous êtes derrière le volant. 

Ok, et c’est quoi maintenant une voiture hybride ? C'est simplement un mélange des deux. Elles disposent à la fois d’un moteur thermique, souvent utilisé pour des longs trajets, et de moteurs électriques (avec des batteries de plus ou moins grosses capacités) pour les plus petits trajets, lors de déplacement en ville par exemple. Le passage de l’un à l’autre est automatiquement géré par la voiture. 

Capacité de la batterie : le nerf de la guerre ?

Contrairement à une voiture thermique où la capacité du réservoir n’est pas spécialement primordiale lorsqu’il faut choisir un modèle, la capacité de la batterie est un élément très important. Bien évidemment, plus elle est grosse, plus la voiture aura une grande autonomie, mais bien d’autres paramètres sont à prendre en compte. Cette capacité s’exprime en kWh, une unité que nous avons déjà longuement expliquée dans un précédent article.

Alors que la consommation de la voiture thermique s’exprime en L/100km, celle de la voiture électrique est en kWh/100 km. Par exemple, avec une batterie de 45 kWh et une consommation moyenne de 15 kWh/100 km, vous pouvez parcourir 300 km.

On parle aussi parfois de puissance instantanée (en kW), qui correspond à ce qu’utilisent les moteurs à un instant T. Autre exemple, avec une batterie de 30 kWh : si vous roulez à 50 km/h avec une puissance de 10 kW, alors vous pourrez parcourir 150 km. En effet, la voiture peut « tenir » trois heures à cette puissance, ce qui donne 150 km avec une vitesse de 50 km/h, CQFD. Voilà pour la théorie. 

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Mais attention : la consommation d’une voiture électrique est (très) fortement dépendante de sa vitesse. Pour faire simple, plus vous roulez vite, plus la consommation est importante avec comme conséquence une baisse de l’autonomie. Notez que la courbe du rapport consommation/vitesse n’est pas linéaire. Les voitures électriques proposent une estimation des km restants en fonction de la capacité de la batterie disponible, estimation qui se met à jour suivant votre style de conduite, les conditions météo, etc. 

La consommation, à ne pas prendre à la légère

Vous pouvez donc partir avec 400 km d’autonomie affiché sur le tableau de bord, pour n’avoir à la fin que 200 km d’autonomie réelle si vous roulez sur autoroute et/ou sur une route de montagne. La voiture met son estimation à jour au fur et à mesure de votre trajet. Parfois le changement est brutal, notamment chez Tesla qui a été épinglé par plusieurs utilisateurs sur ce sujet.

Petit exercice lorsque vous roulez : si vous partez avec 400 km d’autonomie pour un trajet de 300 km, regardez combien le tableau de bord vous donne en autonomie estimée au bout de 50 km. Si vous suivez l’estimation de départ, il devrait vous rester 350 km au bout de 50 km, 300 km au bout de 100 km, etc. Si l’estimation est en baisse (par exemple, vous n’avez plus que 310 km au bout de 50 km), vous consommez plus que prévu et les 400 km théorique ne seront jamais atteints. Si vous avez prévu un arrêt à 350 km, il faudra surement revoir vos plans pour éviter la panne. 

Un premier exemple avec une Dacia Spring et sa batterie de 26,8 kWh. Elle est officiellement limitée à 125 km/h, mais peut atteindre, selon son propre compteur, les 130 km/h (plus ou moins difficilement s’il y a du vent, une petite cote). À cette vitesse, l’autonomie fond alors comme neige au Soleil, avec un peu plus d’une centaine de km d’autonomie lors d’un test que nous avons réalisé, alors que l’on dépasse facilement les 250 km en ville. Précisons tout de même qu’elle n’est pas vraiment faite pour rouler longtemps sur autoroute. L’usage est d’ailleurs un point très important dans le choix de sa voiture électrique, nous allons y revenir. 

Changeons de catégorie avec une voiture taillée pour l’autoroute et les longs trajets : une MG4 en version Luxury. Afin de voir la différence de consommation, nous avons roulé pendant 10 km sur une autoroute relativement plate, avec peu de circulation, évitant ainsi de devoir freiner/accélérer. Nous avons alors relevé les moyennes indiquées sur le tableau de bord : à 110 km/h, nous étions aux alentours de 15 kWh/100 km, contre un peu plus de 22 kWh/100km à 130 km/h. Avec une batterie de 64 kWh et dans les conditions de notre test, l’autonomie théorique est de 426 km à 110 km/h, contre seulement 290 km en roulant à 130 km/h. Une différence importante de 136 km tout de même. 

Des kilomètres « WLTP », késako ?

On est dans tous les cas en dessous des « 435 km WLTP » annoncé par le fabricant. Mais au fait, c’est quoi ce WLTP que les constructeurs affichent un peu partout ? Il s’agit du Worldwide harmonised Light vehicle Test Procedure. Cela ne vous renseigne pas spécialement ? On vous explique en détails.

Sachez d'abord que cette norme concerne les voitures électriques et thermiques. Elle permet de réaliser des essais dans des conditions fixées afin d’avoir une consommation moyenne de carburant, une autonomie pour les voitures électriques ainsi que les rejets de CO₂ et d’autres polluants. Dans l'Union européenne, les résultats WLTP sont obligatoires pour tous les véhicules particuliers neufs depuis 2019. On peut donc comparer les performances des voitures sur un même scénario, mais cela a ses limites. 

Engie rappelle que « les tests sont effectués sur le banc d’essai, dans des conditions de conduite censées être plus proches de la réalité ». La société donne quelques exemples de critères : une température de départ de 14 °C, une vitesse moyenne de 46 km/h (maximum de 131 km/h), une durée de test de 30 minutes et une distance de 23 km (il y a des temps d’arrêt). Les tests sont réalisés en laboratoire sur des rouleaux, bien différents des conditions réelles en extérieur. Ne négligez d’ailleurs pas la température extérieure lors de vos déplacements. Même avec un usage strictement identique, les voitures électriques ont une autonomie réduite en hiver par rapport à l’été.  Ne vous faites donc pas avoir si vous prenez vos habitudes en été. 

De la théorie à la pratique

Dans le cadre du WLTP, il y a des mesures en cycle urbain (en ville), extra-urbain (autoroute) et « mixte ». Dans ce dernier cas, il y a 52 % de cycle urbain et 48 % d’extra-urbain. Les fabricants communiquent fréquemment le résultat du test WLTP mixte, mais il arrive qu’ils proposent aussi le cycle urbain, forcément plus avantageux. C’est le cas de la Spring pour laquelle Dacia annonce « une autonomie pouvant aller jusqu’à 230 km en cycle WLTP mixte et 305 km en cycle urbain WLTP ».

On ne retrouve jamais les conditions WLTP à l’identique sur la route, il faut donc prendre le WLTP comme un indicateur, rien de plus. Si on peut se servir du WLTP pour comparer l’autonomie des voitures, il faut quand même garder en tête que l’autonomie réelle dépendra de vos usages et de votre style de conduite. Un même véhicule a à la fois une autonomie supérieure et inférieure au WLTP en fonction du type de route que vous empruntez pendant un trajet (voie rapide, ville, autoroute…). Règle de base : l’autonomie est toujours supérieure en ville par rapport à l’autoroute. 

Il faut donc regarder au-delà du WLTP lors de l’achat d’une voiture et voir ce qu’il en est de l’autonomie si vous empruntez souvent l’autoroute ou même des routes à 110 km/h, ou au contraire si vous roulez souvent en ville. Une Spring alors que vous faites principalement de l’autoroute et que vous voulez rouler à 130 km/h (même sur 50 ou 100 km seulement par jour) n’est pas la meilleure idée.

Un autre point est régulièrement passé sous silence : n’oubliez pas de prendre en compte que l’autonomie maximum est théorique : sauf à jouer avec le diable, vous ne finirez jamais votre parcours avec 0 % de batterie, il faut donc se garder une marge de sécurité et recharger avant de vider complétement les batteries. C’est la même chose avec les voitures thermiques, mais l’enjeu de trouver une borne de recharge n’est pas le même (nous y reviendrons). 

Il faut également savoir que les batteries perdent en capacité au fil des années et des cycles de décharge/recharge, sur le même principe que nos téléphones portables. L’autonomie suit évidemment la même tendance à la baisse. Les fabricants garantissent un rendement minimum des batteries pendant plusieurs années et/ou un certain nombre de kilomètres. Il est généralement aux alentours de 70 à 80 %. 

Dacia par exemple garantie sa Spring durant « 8 ans ou 120 000 km avec une capacité de charge garantie de 75 % minimum ». Sur la Model 3, Tesla propose « 8 ans ou 160 000 km, au premier terme échu, avec une rétention minimale de 70 % de la capacité de la batterie au cours de la période de garantie ». Hors garantie, le coût de changement d’une batterie est prohibitif.

Recharger sa voiture : attachez vos ceintures, ça va swinguer

C’est bien beau l’autonomie, mais qu’en est-il de la recharge ? Sur une voiture thermique, c'est simple : on s’arrête dans une station, on fait le plein et en quelques minutes à peine, on peut repartir. Sur une électrique, c'est à peu près pareil : on s’arrête à une borne, on fait le plein… du moins si on peut. Il faut ensuite attendre que la batterie se charge avant de repartir. 

La durée dépend évidemment de la puissance délivrée par la borne et de celle acceptée par la voiture. Et là, c’est la foire d’empoigne. On retrouve une large plage de puissance pour les bornes, qui vont généralement de 2,3 à 350 kW, soit un rapport de 1 à 100 tout de même. Pour rappel, la théorie est assez simple : pour recharger une batterie de 50 kWh, il faudrait plus de 13 heures à 3,7 kW, contre moins de 10 minutes à 350 kW.

Toutes les voitures ne sont pas logées à la même enseigne. Pour reprendre la Spring, elle existe en deux versions. Celle de « base » est limitée à 6,6 kW pour la charge, tandis qu’avec l’option Combo CCS elle peut grimper à 30 kW. La MG4 est de son côté annoncée à 140 kW et certaines Tesla jusqu’à 250 kW.

Brancher une Spring classique sur un chargeur proposant jusqu’à 350 kW la rechargera à… 6,6 kW au maximum, tandis qu’une MG4 sur une borne à 2,3 kW ne dépassera pas les 2,3 kW alors que la voiture peut prendre largement plus de courant.

Mais ne pensez pas que c’est aussi simple… Parfois, une Spring Combo CCS (donc jusqu’à 30 kW) sur une borne de recharge à 22 kW ne dépassera pas les 6,6 kWh. De leur côté, une MG4 et une Tesla seront limitées à 11 kW sur cette même borne à 22 kW.

Courant continu vs alternatif (mono et triphasé)

Pour comprendre, il faut distinguer deux types de charge : en courant alternatif et en courant continu. Les capacités des voitures ne sont pas les mêmes dans les deux cas, et peuvent aussi varier d’un modèle à l’autre chez un constructeur. 

Une Spring supporte jusqu’à 6,6 kW en alternatif, contre 30 kW en courant continu avec l’option Combo CCS. La MG4 est respectivement à 11 kW en alternatif et jusqu’à 140 kW en continu, contre 11 et 250 kW pour une Tesla Model 3 Grande autonomie. 

À votre domicile, vous avez du courant alternatif dans les fils de vos prises. Avec une tension de 230 volts (U) en moyenne, la puissance (P) dépendra de l’intensité (I). P = U x I, pour rappel. À 10 ampères, vous avez donc 2,3 kW (230 x 10, soit 2 300 watts ou 2,3 kW) et 3,7 kW à 16 ampères (230 x 16, soit 3 680 watts). On peut monter jusqu’à 32 ampères pour une installation domestique – il faut alors passer par un professionnel – pour une puissance maximale de 7,4 kW (230 x 32, soit 7 360 watts).

Ceci est valable dans le cas d’une installation en monophasé. Avec du triphasé, c'est différent. Les trois phases permettent d’atteindre 11 kW avec 3x 16 ampères (230 x 3 x 16, soit 11 040 watts) et 22 kW avec 3x 32 ampères (on vous laisse faire le calcul).

Il faut donc être bien prudent au moment de choisir sa voiture, de planifier son itinéraire et d’installer une éventuelle borne de recharge chez soi. Passer au triphasé peut être intéressant selon vos besoins (et les capacités de la voiture évidemment), mais attention il faudra peut etre modifier le compteur et adapter votre installation électrique, ce qui a un coût.

À la maison, vous pouvez charger à 10 ampères sur une prise classique et jusqu’à 16 ampères avec des prises renforcées comme la Green’up de Legrand. Mais pensez à faire contrôler votre installation par un professionnel avant. Une voiture en charge consomme 10 ou 16 ampères non-stop pendant des heures. Un four ou des plaques de cuissons (très consommateurs en courant) ont une utilisation en dents de scie, provoquant moins d’échauffement sur les câbles. 

Le temps de charge est plus long à domicile, mais si vous avez une place pour vous garer, vous pouvez laisser la voiture toute la nuit à charger, ce n’est donc pas forcément un souci. 

La puissance de charge est décroissante

Une voiture peut toujours se brancher sur une borne de recharge plus rapide (à condition que les connecteurs soient les bons, mais c’est une autre histoire), elle limitera la demande à ce qu’elle peut accepter. Vous pouvez donc recharger une Spring sur une borne à 350 kW, mais elle sera limitée à 30 kW sur la version Combo CCS. « Qui peut le plus peut le moins », mais les bornes de charge très rapide sont généralement plus chères. 

Le temps de charge dépend de la puissance reçue : à 50 kW, on charge une batterie de 50 kWh en une heure, une batterie de 25 kWh en 30 minutes ou encore une batterie de 100 kWh en deux heures. Bref, vous avez compris le principe. C’est là encore la théorie car, en pratique, c'est différent : la puissance de charge suit une courbe décroissante.

Plus la batterie est vide, plus la voiture pourra encaisser des kW, mais la puissance absorbée sera de moins en moins importante au fur et à mesure que les pourcents de charge augmentent. Le plus long étant souvent entre 80 et 100 %. Vous pouvez parfois mettre autant de temps à remplir les batteries de 0 à 80 % que les 20 derniers pourcents.

Lorsqu’un constructeur annonce une puissance, il faut donc bien comprendre que c’est « jusqu’à ». Et pas besoin d’atteindre les 80 % pour que la puissance de charge baisse, la décroissance commence assez rapidement. Le réseau de charge Fastned propose des courbes pour plusieurs véhicules. Voici deux exemples avec la Spring et la Tesla Model 3 Long Range.

Les fabricants communiquent généralement le temps nécessaire pour charger de 20 à 80 %, ou bien la totalité de la batterie, une information importante à avoir en tête.

La jungle des bornes

Et encore, on ne parle pas ici de la « jungle » des bornes de recharges en France. Il n’existe pas d’application officielle permettant de connaitre l’état, la disponibilité, la puissance et les tarifs des différentes bornes. Plusieurs réseaux se montent en parallèle, sans centralisation des informations.

Certaines applications misent sur la communauté pour proposer des alternatives, notamment Chargemap. On peut voir la liste des bornes et se rendre dans les commentaires pour voir si des utilisateurs ont pu charger les derniers jours, sans avoir pour autant la certitude que la borne soit libre ou encore en état de marche lorsque l’on arrive. 

Les tarifs aussi ont de quoi faire peur à certains. Il y a parfois des frais de connexion, en plus d’un tarif au kWh et/ou à la minute. Oui, des bornes sont payantes à la fois en fonction de la durée ET de la consommation, la facture peut donc rapidement grimper. Certains réseaux proposent des abonnements pour payer moins leur électricité, mais il faut en avoir un usage régulier pour que cela soit intéressant. Plus les bornes sont rapides, plus elles sont chères en général.

Niveau prix c’est le grand écart : alors que le tarif bleu EDF est à 22,76 cts par kWh (vous pouvez même payer moins cher avec les offres heures creuses et Tempo, jusqu’à 10,56 cts seulement), les bornes facturent entre 25 cts (certaines chez Lidl par exemple) et de temps en temps plus de 80 cts le kWh.

Si on prend une consommation faible de 10 kWh/100 km, on arrive à une fourchette allant de 3 à 8 euros pour 100 km. Avec une consommation de 15 kWh/100 km, on passe respectivement à 4,5 et 12 euros pour 100 km et entre 6 et 16 euros pour 100 km à 20 kWh/100km. La voiture électrique n’est donc pas forcément toujours plus économique que la voiture thermique, même avec un plein à 2 euros par litre. Se charger à domicile est la solution la plus économique (pensez d’ailleurs à vérifier le prix de votre kWh et à changer de fournisseur s’il est trop élevé).

L’ergonomie des stations de charge est largement améliorable. Si vous utilisez ponctuellement des bornes de recharge, il faut bien souvent scanner un QR-Code ou installer une application maison, identifier la borne et effectuer un pré-paiement avant de commencer à recharger. Autant de temps supplémentaire et de quoi perdre en cours de route certains utilisateurs peu à l’aise avec les nouvelles technologies.

Il est possible d’acheter des « cartes » compatibles avec plusieurs réseaux de recharge (il suffit alors de la passer devant la machine pour s’identifier), mais le fournisseur de la carte prélève ensuite une dime sur chaque transaction, soyez donc prudent sur les conditions d’utilisation, car la facture peut encore grimper rapidement.

On ne choisit pas une voiture électrique comme une thermique

Vous l’aurez compris, ce n’est pas si simple et on ne peut pas se comporter avec une voiture électrique comme on le fait avec une voiture thermique. Vous roulez principalement en ville et vous pouvez recharger la voiture chez vous le soir ? Passer à l’électrique n’est alors pas un problème et le coût des recharges ne sera pas trop élevé.

Par contre, partir en vacances à 800 km de chez vous avec 600 km d’autoroute demande de la préparation sur l’itinéraire, les points de charges, les pauses nécessaires pour redonner du jus aux batteries, etc. Partir comme si vous aviez une voiture thermique n’est pas une bonne idée. Les Tesla proposent un planificateur d’itinéraire performant avec la liste des superchargeurs disponibles sur votre trajet, mais c’est plus l’exception que la norme.

Avec une voiture thermique, la différence de consommation entre 110 et 130 km/h est aussi une réalité, mais elle n’est pas aussi importante qu’en électrique. De plus, on trouve facilement des stations service tout au long de la route (aussi bien en ville que sur autoroute), sans avoir peur qu’elles soient occupées et/ou en panne. Si tout se passe généralement bien en électrique si l’on a prévu un tant soit peu son trajet, une borne de recharge en panne peut devenir un problème si vous n’avez pas de plan B (voire C) ou si la prochaine borne est à quelques dizaines de km et que votre autonomie est réduite, car l’estimation de départ était bien trop ambitieuse par exemple. Des stations services en panne ou fermées sont bien plus rares.

De plus, lorsque l’on fait le plein d’essence, on arrive à « 100 % » en quelques minutes, alors qu’en électrique on peut certes arriver rapidement à 80 % sur des voitures avec une charge rapide – comptez en général quelques dizaines de minutes, soit le temps d’une petite pause WC et café –, mais c’est bien plus long ensuite.

Un exemple avec une voiture affichant une autonomie WLTP de 400 km, et qui est donc bien inférieure lorsque l’on roule sur autoroute à 130 km/h. Si on s’arrête pour charger lorsqu’il reste 20 % pour remonter à 80 %, on récupère 60 % « seulement », ce qui donne 240 km théorique, à comparer aux 400 km.

Quant à la question de l’empreinte environnementale des voitures électriques, c’est une question plus complexe qu’il n’y parait. L’ADEME s’était récemment penché sur la question.

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