Autonomie en hiver : combien on perd vraiment

La perte d'autonomie en hiver n'est pas un phénomène unique, mais la somme de trois effets indépendants. Premièrement, une cellule froide restitue moins d'énergie et la reprend plus lentement. Deuxièmement, l'habitacle doit être chauffé, et une voiture électrique ne dispose pas pour cela de la chaleur perdue d'un moteur thermique. Troisièmement, la résistance à l'avancement augmente, parce que l'air froid est plus dense, que les pneus roulent plus durement et que la neige freine.

Ces trois parts se comportent différemment. La perte liée aux cellules est la plus forte en début de trajet et fond dès que la batterie s'est réchauffée. Le chauffage consomme une puissance à peu près constante, quelle que soit la vitesse — il pèse donc proportionnellement bien plus en ville que sur autoroute. La résistance à l'avancement, elle, croît avec la vitesse et frappe le plus durement les trajets sur autoroute.

En distinguant ces effets, on comprend aussi pourquoi deux conducteurs du même modèle rapportent des chiffres totalement différents. L'un fait dix kilomètres pour aller au travail en chauffant une voiture froide ; l'autre parcourt deux cents kilomètres d'une traite et n'a plus le chauffage qu'au minimum au bout de vingt minutes.

Dans une cellule lithium-ion, des ions migrent d'une électrode à l'autre à travers un électrolyte liquide. Le froid rend cet électrolyte plus visqueux et ralentit ce mouvement. Il en résulte une résistance interne plus élevée : pour chaque ampère qui circule, une plus grande part de la tension chute dans la cellule elle-même, et cette tension se transforme en chaleur au lieu de propulser le véhicule.

C'est pourquoi le froid réduit non seulement l'énergie disponible, mais aussi la puissance disponible. Beaucoup de véhicules limitent l'accélération par basses températures, et presque tous limitent la récupération : une cellule froide ne doit pas être chargée avec un courant élevé, faute de quoi du lithium métallique se dépose sur l'anode — un processus qui endommage durablement la cellule. Ce n'est pas un bug logiciel, c'est une protection.

L'effet est réversible. Dès que les cellules ont atteint leur plage de fonctionnement — grosso modo entre vingt et quarante degrés —, la capacité et la puissance reviennent. La batterie n'a pas moins de capacité en hiver ; elle ne la restitue simplement pas tant qu'elle est froide.

Un moteur thermique rejette environ deux tiers de l'énergie consommée sous forme de chaleur ; une partie chauffe l'habitacle sans rien coûter. Une motorisation électrique a un rendement élevé et produit donc peu de chaleur perdue. Ce qui chauffe l'habitacle doit provenir de la batterie.

Un chauffage électrique à résistance transforme un kilowattheure d'électricité en exactement un kilowattheure de chaleur. Pour réchauffer un habitacle glacé, il tire plusieurs kilowatts, puis moins ensuite. Ce qui compte, c'est le rapport à la puissance de traction : qui a besoin en moyenne de six kilowatts pour rouler en ville et de trois pour chauffer perd un tiers de son autonomie. Qui a besoin de vingt-cinq kilowatts pour rouler sur autoroute perd, avec les mêmes trois kilowatts, un peu plus d'un dixième.

Une pompe à chaleur déplace la chaleur au lieu de la produire et fournit plus d'un kilowattheure de chaleur par kilowattheure d'électricité. Combien de plus dépend de l'écart de température qu'elle doit franchir — par gel modéré, le gain est considérable ; par grand froid, il diminue. Savoir si le supplément de prix est rentable est une autre question.

La résistance de l'air est proportionnelle à la densité de l'air, et la densité augmente quand la température baisse. Entre une douce journée d'automne et un jour de fort gel, l'écart de densité atteint plusieurs pour cent — à vitesse d'autoroute, où la résistance de l'air absorbe la plus grande partie de la puissance, c'est directement mesurable.

S'y ajoute la résistance au roulement. Les pneus hiver ont une gomme plus tendre et des sculptures plus grossières ; les deux augmentent les pertes par déformation. L'air froid dans le pneu signifie en outre une pression plus basse — la pression baisse sensiblement à chaque chute de dix degrés, et un pneu trop mou roule moins bien. La neige fondue et la chaussée mouillée viennent s'y ajouter.

Cette part de la perte touche tout autant les voitures thermiques. Elle ne se remarque sur une voiture électrique que parce que l'autonomie restante s'affiche en kilomètres sous les yeux du conducteur, alors que personne ne compare la consommation d'une voiture thermique en janvier avec celle de juillet.

Il n'existe pas de chiffre unique, et quiconque en avance un a un profil de conduite précis en tête. À titre d'ordre de grandeur — et expressément seulement à ce titre —, la perte hivernale par gel modéré et sur parcours mixte se situe entre un cinquième et un tiers de l'autonomie estivale. Sur de courts trajets urbains avec un véhicule refroidi, elle peut être nettement supérieure ; sur de longs trajets autoroutiers par hiver doux, nettement inférieure.

Deux indicateurs éclairent votre propre situation mieux que n'importe quelle règle empirique. Le premier est la consommation aux cent kilomètres, mesurée sur une semaine en janvier et une semaine en juillet. Le second est la longueur du plus long trajet que vous devez faire sans recharge intermédiaire. Seul le rapport entre les deux indique si l'hiver pose réellement un problème.

Pour la plupart des personnes qui font la navette domicile-travail, ce n'est pas le cas. Qui roule quarante kilomètres par jour et recharge la nuit ne remarque rien de la perte hivernale, si ce n'est une facture d'électricité plus élevée. Elle devient un problème là où l'autonomie était déjà juste en été.

Le plus gros poste — le chauffage de l'habitacle — peut être sorti du trajet. Si le véhicule est branché et chauffe avant le départ, cette énergie vient de la prise et non de la batterie. La voiture démarre chaude, les vitres sont dégagées, et la consommation des dix premiers kilomètres ressemble à celle de l'été.

Certains véhicules préconditionnent aussi la batterie à cette occasion. C'est le second levier : une batterie dans sa plage de fonctionnement fournit toute sa puissance, récupère immédiatement et se recharge en route à la puissance pour laquelle elle est conçue. Sur de nombreux véhicules, indiquer un arrêt de recharge rapide dans la navigation déclenche justement ce préchauffage — c'est pourquoi il vaut la peine d'entrer la borne dans le système de navigation, même si l'on connaît le chemin.

Viennent ensuite les petites choses, et elles s'additionnent :

Une batterie froide n'accepte pas seulement moins de puissance, elle l'accepte aussi nettement plus tard. À la borne de recharge rapide, cela signifie que l'affichage indique une puissance bien inférieure à celle annoncée par la fiche technique, et qu'elle n'augmente qu'une fois que le courant de charge lui-même a réchauffé les cellules. Par grand froid, un arrêt de recharge peut ainsi durer deux fois plus longtemps que le même arrêt en été.

Il en découle une règle simple pour les longs trajets : roulez à bonne allure sur les derniers kilomètres avant l'arrêt et programmez celui-ci dans le système de navigation pour que le préconditionnement se lance. Un véhicule qui arrive à la borne avec une batterie chaude y reste moins longtemps qu'un véhicule qui doit d'abord s'y réchauffer.

À domicile, cela ne joue aucun rôle. À onze kilowatts, le courant de charge est si faible que la température ne limite presque rien — et la nuit est de toute façon assez longue. En revanche, qui n'a pas de raccordement à soi et recharge régulièrement à une borne rapide en hiver paie l'hiver deux fois : une fois en kilowattheures, une fois en temps.

Calculez avec l'autonomie hivernale, pas avec l'autonomie normalisée. Prenez la valeur du catalogue, retirez un tiers et vérifiez si la distance restante couvre votre plus long trajet régulier. Si ça passe ainsi, ça passe toute l'année. Si ça ne passe qu'en été, vous serez mécontent en janvier, aussi bon que soit le véhicule par ailleurs.

Deux équipements valent plus en hiver qu'en été : une pompe à chaleur et un chauffage de batterie avec préconditionnement. Tous deux étaient en option payante sur de nombreux modèles, et aucun des deux ne peut être installé après coup. Sur un véhicule d'occasion, ils font donc partie des points à clarifier avant l'essai.

Et le conseil pratique : faites l'essai par une journée froide si vous pouvez l'organiser, et empruntez le trajet que vous faites tous les jours. Une demi-heure à trois degrés en dit plus sur l'aptitude au quotidien que n'importe quelle indication d'autonomie.