Si vous avez déjà parcouru en long en large et en travers la fiche technique d’une voiture électrique avec beaucoup d’options, comme chez certaines marques allemandes notamment, vous avez peut-être déjà dû remarquer que les autonomies, en fonction des versions, variaient parfois de quelques kilomètres, jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres !
En effet, avec la démocratisation de la voiture électrique, pour grappiller quelques kWh et ainsi optimiser l’autonomie (qui devient de plus en plus un facteur psychologique avec la multiplication des bornes de recharge…), les ingénieurs redoublent d’efforts, sur de petits détails parfois, afin de gagner un ou deux kilomètres d’autonomie ça et là.
Il y a bien évidemment la partie aérodynamique qui entre en jeu, et nous vous avons concocté un dossier spécifique pour comprendre tous les tenants et aboutissants autour du travail ou soufflerie afin de faire baisser au maximum le Cx. Et en parlant de Cx, sachez que les jantes ont un impact non-négligeable.
C’est d’ailleurs pour cela que l’on voit apparaître depuis quelques années chez certains constructeurs, des profils de jantes « aéro », c’est-à-dire avec une surface la plus plane possible afin de réduire les turbulences aérodynamiques, tout en parvenant à conjuguer le bon refroidissement des freins. Tesla et Mercedes, par exemple, proposent des profils de jantes aéro, et on ne peut pas dire que ce soient les plus sexy !
Mais là n’est pas leur intérêt. L’intérêt de ces roues, c’est de réduire au maximum les turbulences, mais au-delà même des jantes, leur taille entre également en jeu, tout comme celle des pneumatiques, trop souvent négligés.
C’est d’ailleurs pour ça que les manufacturiers proposent de plus en plus de modèles dédiés spécifiquement aux voitures électriques, comme les P-Zero Elec chez Pirelli que l’on retrouve sur le dernier MG Cyberster par exemple, ou encore les Michelin Pilot Sport EV disponibles sur la nouvelle Alpine A290.
La résistance au roulement : l’ennemi discret
La résistance au roulement correspond à la force opposée au mouvement d’un pneu en contact avec la surface de la route. Elle est principalement influencée par trois facteurs, à commencer par la largeur du pneu.
En effet, des gommes plus larges augmentent la surface de contact avec le sol. Bien que cela améliore l’adhérence et la tenue de route, cela génère aussi une plus grande résistance au roulement. Sur une voiture électrique, cela signifie que davantage d’énergie est nécessaire pour maintenir la vitesse ou accélérer. De ce fait, comme pour un modèle thermique, plus d’énergie donne, par conséquent, une baisse de l’autonomie.
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Le matériau du pneu est un élément qui entre aussi en jeu. Les pneus pour voitures électriques sont souvent conçus avec des gommes spécifiques qui réduisent la friction sans compromettre la sécurité. Passer à des pneus conventionnels, voire même au profil sportifs, plus souples, peut rapidement augmenter cette résistance.
Le troisième facteur, et c’est sans doute le plus logique, c’est la pression inadaptée. Des pneus sous-gonflés augmentent la résistance au roulement, tandis que des pneus surgonflés affectent le confort et l’adhérence. Dans tous les cas, il faut suivre la recommandation du constructeur pour se rapprocher au maximum des données chiffrées communiquées par le cycle d’homologation.
Le poids des jantes et des roues : un impact direct sur l’inertie
Colin Chapman, le fondateur de Lotus, n’a cessé de le martelé de son vivant : « Light is right ». Au vu du poids des autos aujourd’hui, il doit sans doute se retourner dans sa tombe. Ce principe physique vaut également pour les jantes et les roues.
Les jantes de grande taille, très prisées pour leur esthétique, sont généralement plus lourdes (à quelques rares exceptions près, notamment sur les jantes dites aéro). Ce poids additionnel a des répercussions sur les masses non suspendues. Kézako ? Ce terme désigne le poids des composants situés en dessous des suspensions, notamment les roues donc. Plus ce poids est élevé, plus il est difficile pour le moteur de gérer les accélérations et les freinages.
Les roues génèrent aussi une certaine inertie. Une jante plus lourde et plus grande augmente le moment d’inertie, rendant chaque rotation plus énergivore. Des roues plus lourdes imposent une charge supplémentaire sur les suspensions, les freins et même le système de direction assistée, augmentant ainsi la consommation énergétique globale.
L’aérodynamisme : la résistance invisible
Comme n’importe quel élément présent sur la surface d’une voiture, les pneus génèrent une résistance. Comme énoncé plus haut, des pneus plus larges perturbent davantage le flux d’air qui s’écoule autour de la voiture. Cela augmente la traînée aérodynamique, qui devient le principal facteur de consommation au-delà de 70 km/h sur une voiture électriques.
Les jantes ouvertes perturbent le flux d’air, tandis qu’à l’inverse, les jantes au design fermé réduisent les turbulences et améliorent l’aérodynamisme. Et ce dessin de jante n’est pas négligeable, puisqu’à 130 km/h par exemple, une augmentation de la traînée aérodynamique de seulement 5 % peut réduire l’autonomie de 10 %, voire même plus.
Les conséquences sur les autres éléments mécaniques
La combinaison de la taille des jantes et de la hauteur des pneus détermine le diamètre total des roues. Un changement dans ce diamètre peut modifier le rapport de transmission effectif. Une roue de plus grand diamètre parcourt plus de distance par rotation, ce qui peut sembler bénéfique. Cependant, cela augmente l’effort demandé au moteur pour initier le mouvement, surtout à basse vitesse, et donc la consommation.
Cela peut aussi affecter le calibrage des systèmes électroniques. Les voitures électriques intègrent des systèmes sophistiqués de gestion de l’énergie, comme la régénération au freinage. Ces systèmes sont calibrés pour des dimensions de roue spécifiques. Modifier ces dimensions peut déséquilibrer les calculs du véhicule, réduisant l’efficacité de la récupération d’énergie.
Et plus concrètement ?
La théorie c’est bien, mais en pratique, qu’est-ce que ça donne avec les exemple chiffrés que nous avons à disposition. Prenons l’exemple le plus courant, la Tesla Model 3.
Un modèle Propulsion équipé de jantes de 18 pouces « Photon » affiche une autonomie de 556 km. En passant à des jantes de 19 pouces « Nova » avec des pneus larges à profil bas, l’autonomie chute à 513 km, soit une perte de 7,8 %. Cette différence, bien qu’apparemment faible, peut avoir des conséquences lors d’un long trajet.
Prenons un autre exemple, celui de la nouvelle Xiaomi SU7. La berline chinoise laisse un choix de quatre types de jantes, de 19 à 21 pouces. Et elles ne sont pas seulement là pour faire joli, puisqu’elles ont aussi un impact direct sur l’autonomie maximale de la voiture chinoise.
Si vous voulez rouler le plus longtemps possible, il faudra opter pour la monte de 19 pouces, qui permet d’atteindre les 810 kilomètres (selon le cycle chinois CLTC) en une seule charge, grâce notamment à de « petites » jantes et des pneus Michelin e-Primacy à faible résistance au roulement.
Il est aussi possible d’opter pour d’autres jantes de 19 pouces, mais cette fois-ci chaussées des pneus Bridgestone Turanza 6. L’autonomie baisse à 800 kilomètres CLTC, la structure étant légèrement différente par rapport aux gommes de chez Michelin. En contrepartie, cette gomme permet d’améliorer la tenue de route et la vitesse maximale, qui passe de 240 à 265 km/h. Le dessin de la jante est quant à lui moins aérodynamique et plus sportif.
On peut aussi prendre l’exemple d’un essai réalisé sur une Tesla Model 3, avec sept pneus différents. La consommation varie de 1,8 kWh / 100 km entre le pneu le plus économe et le plus énergivore.
Pour encore plus de performance, il est possible de choisir les roues de 20 pouces, chaussées de pneus Michelin Pilot Sport EV. Cela se fait cependant une fois encore au détriment de l’autonomie, qui passe cette fois-ci à 750 kilomètres CLTC.
Il est aussi possible d’opter pour une monte de 21 pouces, cette fois-ci fournie par Pirelli. Il s’agit des pneus P Zero, réputés pour leur sportivité et leur excellente tenue de route. En revanche, il faudra composer avec une autonomie en baisse, qui passe alors à 725 kilomètres CLTC, mais c’est avec ces pneus que la vitesse maximale passe à 265 km/h. Ils permettent également d’améliorer la distance de freinage.
En plus d’être plus grand, les pneus Michelin Pilot Sport EV et Pirelli P-Zero sont plus larges à l’arrière : 265 mm au lieu de 245 mm sur les autres montes. C’est aussi cette différence qui augmente la consommation, et diminue donc l’autonomie. Entre performance et efficience, faites donc votre choix !
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