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Autonomie, consommation d’énergie et durabilité des batteries de véhicules électriques : le nouveau référentiel d’homologation

L’homologation des véhicules électriques entre dans une nouvelle phase. Il ne suffit plus de démontrer la distance qu’un véhicule peut parcourir lorsqu’il est neuf. Les autorités veulent de plus en plus comprendre l’efficacité de son utilisation de l’énergie, l’évolution de l’autonomie dans des conditions exigeantes et la capacité de la batterie de traction à maintenir des performances adéquates pendant sa durée de service attendue.

L’autonomie, la consommation d’énergie électrique et la durabilité de la batterie deviennent donc des paramètres réglementaires interconnectés. Le véhicule, la batterie, le système de gestion de batterie, la stratégie de gestion thermique, le comportement de recharge et la chaîne de traction électrique doivent de plus en plus être considérés comme un seul système d’homologation.

Le WLTP, les exigences ONU de durabilité des batteries et Euro 7 accélèrent cette transition d’une valeur unique de performance déclarée vers une conformité mesurable des véhicules électriques, de plus en plus axée sur le cycle de vie.

Un véhicule électrique n’est plus jugé uniquement sur la distance parcourue à l’état neuf. La question réglementaire émergente est de savoir si l’autonomie, l’efficacité énergétique et les performances de la batterie restent crédibles dans des conditions définies de fonctionnement et pendant toute la vie utile du véhicule.
01
LE NOUVEAU RÉFÉRENTIEL DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES

L’autonomie seule ne dit pas tout

L’autonomie reste l’une des caractéristiques les plus visibles d’un véhicule électrique. Pourtant, deux véhicules atteignant une autonomie certifiée similaire peuvent parvenir à ce résultat avec des capacités de batterie, des efficacités et des stratégies d’ingénierie très différentes.

L’homologation s’intéresse donc de plus en plus au lien entre l’énergie disponible de la batterie, l’efficacité du véhicule, les conditions environnementales et la capacité de la batterie à conserver ses performances avec le vieillissement du véhicule.

VISION SIMPLE Quelle distance peut-il parcourir ?

L’autonomie fournit une mesure compréhensible de la distance disponible à partir de l’énergie utilisable de la batterie du véhicule.

VISION RÉGLEMENTAIRE Avec quelle efficacité et pendant combien de temps ?

L’autonomie doit de plus en plus être considérée avec la consommation d’énergie, les conditions de fonctionnement et les performances conservées de la batterie.

La capacité de batterie peut fournir de l’autonomie ; l’efficacité détermine la façon dont cette capacité est utilisée. L’homologation moderne des véhicules électriques examine de plus en plus les performances de la chaîne de traction électrifiée complète plutôt que de traiter la capacité de batterie comme une spécification isolée.
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02
ESSAIS D’AUTONOMIE DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES

Comment l’autonomie réglementaire est déterminée

L’autonomie certifiée d’un véhicule électrique n’est pas simplement la distance maximale qu’un fabricant peut atteindre dans des conditions routières favorables. Elle est déterminée par des procédures prescrites destinées à produire des résultats réglementaires répétables et comparables.

01 Configuration du véhicule définie
02 Batterie préparée
03 Véhicule conditionné
04 Cycle d’essai réalisé
05 Énergie mesurée
06 Autonomie déterminée

La masse du véhicule, les pneumatiques, la configuration aérodynamique, les caractéristiques de résistance à l’avancement, les systèmes électriques et la configuration réceptionnée peuvent tous influencer la valeur obtenue.

L’autonomie est un résultat au niveau du véhicule.

Elle reflète non seulement la batterie de traction, mais aussi l’efficacité du moteur, de l’onduleur, de la transmission, des systèmes thermiques, des auxiliaires, des pneumatiques, de l’aérodynamique et de la stratégie de commande du véhicule.

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03
CONSOMMATION D’ÉNERGIE

L’efficacité derrière la valeur d’autonomie

La consommation d’énergie électrique décrit la quantité d’énergie électrique nécessaire à un véhicule pour parcourir une distance définie selon la procédure applicable d’essai.

La consommation d’énergie est ainsi l’un des indicateurs les plus clairs de l’efficacité globale de la chaîne de traction électrique.

Moteur électrique

L’efficacité du moteur affecte la conversion de l’énergie électrique stockée en propulsion.

Électronique de puissance

Les pertes de l’onduleur et de conversion électrique contribuent à la demande globale d’énergie.

Aérodynamique

La traînée du véhicule devient de plus en plus importante avec l’augmentation de la vitesse.

Résistance au roulement

Les pneumatiques, la masse du véhicule et les caractéristiques du châssis influencent l’énergie nécessaire au mouvement.

Gestion thermique

Le chauffage ou le refroidissement de la batterie et de l’habitacle peuvent créer une demande supplémentaire importante d’énergie.

Freinage régénératif

La récupération d’énergie cinétique pendant la décélération peut améliorer l’efficacité globale du véhicule.

Deux véhicules électriques de même capacité de batterie n’ont pas nécessairement la même autonomie. L’efficacité énergétique détermine la façon dont chaque kilowattheure d’énergie stockée est converti en mobilité utile.
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04
WLTP ET CONDITIONS D’ESSAI

Rendre comparables les performances des véhicules électriques

Le WLTP fournit un cadre harmonisé internationalement, utilisé sur de nombreux marchés pour déterminer la consommation d’énergie électrique et l’autonomie électrique des véhicules légers concernés.

La normalisation compte, car des différences apparemment mineures de masse, de coefficients de résistance à l’avancement, de configuration des pneumatiques, de température ou de préparation peuvent influencer le résultat mesuré.

L’autonomie d’homologation est une autonomie normalisée, pas une garantie que chaque conducteur atteindra exactement la même distance.

L’autonomie réelle reste influencée par la vitesse, la température, le relief, la charge utile, la circulation, le comportement de conduite, le chauffage, le refroidissement et d’autres variables de fonctionnement.

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05
TEMPÉRATURE ET AUTONOMIE

Les conditions environnementales révèlent le système électrique complet

La température peut affecter sensiblement l’autonomie du véhicule électrique. Les basses températures ambiantes influencent le comportement de la batterie tout en augmentant l’énergie nécessaire au chauffage de l’habitacle et à la gestion thermique de la batterie.

Comportement de la batterie

Une basse température peut affecter les performances disponibles de la batterie et augmenter sa résistance interne.

Chauffage de l’habitacle

L’énergie de chauffage provient de la même énergie électrique stockée qui sert en définitive à la propulsion.

Conditionnement de la batterie

Les systèmes de gestion thermique peuvent consommer de l’énergie pour maintenir la batterie dans une plage appropriée de fonctionnement.

Stratégie de commande

Le logiciel du véhicule détermine l’équilibre entre confort des passagers, protection de la batterie et efficacité de propulsion.

La température révèle l’interaction entre batterie, logiciels et ingénierie thermique. Les essais en conditions environnementales fournissent donc des informations qu’une simple valeur conventionnelle d’autonomie nominale ne révèle pas.
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06
DURABILITÉ DES BATTERIES

Les performances au-delà du véhicule neuf

Les batteries de traction évoluent naturellement avec l’âge. Le vieillissement calendaire, les cycles de charge et de décharge, l’exposition à la température, les habitudes de recharge et les conditions de fonctionnement peuvent progressivement réduire la capacité énergétique disponible.

VÉHICULE NEUF Performance initiale de la batterie

La batterie de traction débute son service avec ses caractéristiques initiales d’énergie utilisable et ses performances calibrées.

VÉHICULE VIEILLISSANT Performance restante de la batterie

Les exigences de durabilité évaluent si des performances suffisantes de batterie sont conservées à mesure que l’âge et le kilométrage du véhicule augmentent.

La durabilité modifie l’horizon temporel de l’homologation des véhicules électriques.

La question réglementaire passe de plus en plus de « la batterie fonctionne-t-elle ? » à « continue-t-elle à fonctionner de façon adéquate après des années d’utilisation du véhicule ? ».

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07
ÉTAT DE SANTÉ

Rendre mesurable la dégradation de la batterie

L’état de santé de la batterie fournit un mécanisme décrivant les capacités restantes d’une batterie de traction vieillie par rapport à une condition applicable de référence.

État de santé fondé sur l’énergie

L’énergie utilisable conservée de la batterie peut être évaluée par rapport aux performances pertinentes de référence.

Surveillance du véhicule

Les systèmes de gestion de batterie produisent les informations utilisées pour déterminer et surveiller son état.

Exactitude et vérification

La valeur réglementaire de l’état de santé dépend d’une détermination fiable et d’une vérification appropriée.

Preuves de cycle de vie

Les informations d’état de santé fournissent un mécanisme d’évaluation des performances de la batterie après l’accès au marché.

La santé de batterie devient une information réglementaire. La dégradation dépasse la seule question de garantie client pour devenir une caractéristique mesurable d’environnement et de conformité du véhicule.
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08
EXIGENCES EURO 7

La performance de batterie devient une exigence réglementaire de durabilité

Euro 7 établit des exigences minimales de performance de durabilité des batteries pour les véhicules hybrides rechargeables et entièrement électriques concernés.

M1 — PREMIÈRE PÉRIODE Maintien minimal d’énergie de 80 %

Les exigences applicables aux M1 PEV et OVC-HEV couvrent la période du début de vie jusqu’à cinq ans ou 100 000 km, selon la première échéance atteinte.

M1 — SECONDE PÉRIODE Maintien minimal d’énergie de 72 %

L’exigence suivante s’applique au-delà de cinq ans ou 100 000 km et jusqu’à huit ans ou 160 000 km, selon la première échéance atteinte.

Cela change la signification réglementaire de la batterie de véhicule électrique. La batterie ne doit pas simplement fonctionner en sécurité. Son aptitude à conserver un niveau défini d’énergie utilisable devient une composante de la conformité environnementale du véhicule.
La catégorie du véhicule compte.

Euro 7 contient des exigences de durabilité des batteries propres aux catégories. La catégorie applicable du véhicule, la chaîne de traction, la date de mise en œuvre et les dispositions réglementaires détaillées doivent donc être confirmées pour chaque programme.

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09
VARIABLES D’INGÉNIERIE

La durabilité de la batterie est intégrée à la conception du véhicule

Les performances à long terme de la batterie sont influencées par les décisions prises pendant le développement de la batterie, de la chaîne de traction, de la gestion thermique, de la recharge et des logiciels.

Chimie des cellules

La formulation des cellules influence la densité énergétique, le vieillissement, les capacités de charge et les caractéristiques thermiques.

Gestion thermique

La maîtrise de la température est essentielle aux performances, à la recharge rapide et à la durabilité à long terme.

Stratégie de recharge

Les vitesses de recharge et les stratégies de commande influencent les contraintes et la dégradation de la batterie.

Plage utilisable d’état de charge

Les systèmes de gestion de batterie peuvent réserver une capacité afin d’équilibrer l’autonomie disponible et la protection à long terme de la batterie.

Efficacité du véhicule

Une consommation plus faible d’énergie peut réduire la quantité d’énergie transitant par la batterie pour parcourir une distance donnée.

Calibration logicielle

Le logiciel de commande coordonne la recharge, la protection thermique, la puissance disponible et l’estimation de l’état de santé.

La durabilité ne peut pas être ajoutée à la fin de l’homologation.

Elle doit être considérée pendant le choix de la batterie, la conception du système thermique, la calibration du véhicule, la stratégie de recharge et la planification de validation.

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10
SURVEILLANCE EMBARQUÉE

Les performances de la batterie deviennent traçables

Une exigence de durabilité devient bien plus utile lorsque l’état de la batterie peut aussi être déterminé après l’entrée en service du véhicule.

01 Batterie mise en service
02 Utilisation accumulée
03 Batterie vieillissante
04 État de santé déterminé
05 Performances vérifiées
06 Durabilité évaluée
La batterie porte de plus en plus les preuves de son propre vieillissement. Cela soutient la transition plus large d’une certification ponctuelle du véhicule vers une conformité axée sur le cycle de vie.
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11
ORIENTATION MONDIALE

La durabilité des batteries devient un sujet réglementaire international

Le RTM ONU no 22 fournit un cadre technique international concernant la durabilité des batteries embarquées des véhicules légers électrifiés.

L’importance de cette approche dépasse toute juridiction particulière. La durabilité des batteries, la détermination de l’état de santé et les performances sur le cycle de vie font de plus en plus partie du débat international sur la réglementation des véhicules électriques.

RTM ONU no 22

Fournit un cadre technique international de durabilité des batteries embarquées des véhicules légers électrifiés.

Euro 7

Introduit des exigences minimales contraignantes de durabilité des batteries dans le cadre européen de réception des véhicules.

Surveillance du véhicule

Les informations de performance des batteries relient de plus en plus la certification initiale à l’état du véhicule en service.

Évolutions futures

Les exigences d’essai, de surveillance et de durabilité peuvent continuer d’évoluer avec la maturité des technologies de batterie et de véhicule électrifié.

La durabilité des batteries devient une composante du langage international de conformité des véhicules électriques. Les fabricants développant des plateformes mondiales doivent de plus en plus considérer la durabilité avec la sécurité, la recharge, l’autonomie et l’efficacité énergétique dès le début du développement du véhicule.
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12
PRÉPARATION DES FABRICANTS

Intégrer autonomie, efficacité et durabilité

Un programme efficace d’homologation doit intégrer l’autonomie, la consommation d’énergie et la durabilité de la batterie plutôt que de les traiter comme des activités de certification sans lien.

01 — Cartographie réglementaire

Déterminer les exigences applicables du WLTP, d’Euro 7, de l’ONU et des marchés spécifiques.

02 — Classification du véhicule

Définir la chaîne de traction, la configuration de batterie, la famille de véhicules et les exigences applicables d’essai.

03 — Essais d’autonomie et d’énergie

Planifier les essais d’homologation à l’aide de configurations représentatives de véhicules réceptionnés.

04 — Validation environnementale

Évaluer l’autonomie et le comportement de gestion thermique dans les conditions applicables d’essai environnemental.

05 — Durabilité de la batterie

Valider la détermination de l’état de santé et les exigences minimales applicables de performance.

06 — Surveillance du cycle de vie

Conserver les preuves réglementaires et la traçabilité des performances de la batterie après l’accès au marché.

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De l’autonomie maximale à l’autonomie durable

La première génération de concurrence entre véhicules électriques s’est fortement concentrée sur la distance parcourue avec une batterie entièrement chargée.

La prochaine génération de réglementation pose une question plus exigeante : avec quelle efficacité cette autonomie est-elle fournie, dans quelles conditions de fonctionnement, et quelle part des performances sous-jacentes de la batterie restera des années plus tard ?

PREMIER RÉFÉRENTIEL DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES Autonomie à l’état neuf

L’attention se concentre au maximum sur l’autonomie initiale certifiée du véhicule.

RÉFÉRENTIEL ÉMERGENT Autonomie + efficacité + durabilité

Les performances du véhicule sont de plus en plus évaluées comme un système interconnecté axé sur le cycle de vie.

L’autonomie reste importante, mais elle ne suffit plus à elle seule.

L’efficacité énergétique, la performance environnementale, la dégradation de la batterie et la détermination fiable de l’état de santé définissent de plus en plus la qualité réglementaire du véhicule électrique complet.

Le futur référentiel d’un véhicule électrique n’est pas simplement la distance qu’il peut parcourir. C’est l’efficacité et la constance avec lesquelles il peut fournir cette mobilité pendant toute sa vie.
Contexte réglementaire : Les exigences d’autonomie, de consommation d’énergie électrique et de durabilité des batteries dépendent de la catégorie du véhicule, de la chaîne de traction, du marché, de la série réglementaire applicable et de la date de mise en œuvre. Les fabricants doivent vérifier les dernières dispositions Euro 7, les exigences WLTP, le RTM ONU no 22 et les exigences ONU ou nationales applicables pour chaque programme spécifique de véhicule.
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How Global Alliance Register Can Support You

Global Alliance Register supports manufacturers, suppliers and responsible economic operators with independent technical-assurance services relevant to le nouveau référentiel d’homologation within the automotive context. Based on the article's emphasis on performance and reliability verification, GAR can coordinate competent specialists, laboratories, inspectors, auditors and accredited conformity-assessment resources as appropriate to the actual technical need. Within the context of this article, Global Alliance Register can support you in the following areas:

01

Review commissioning readiness and coordinate functional, performance and acceptance verification relevant to le nouveau référentiel d’homologation, including defects, retesting and close-out evidence.

02

Verify performance, durability and reliability characteristics relevant to le nouveau référentiel d’homologation, review the resulting data and identify deviations, weaknesses or corrective actions affecting dependable operation.

03

Define and coordinate appropriate laboratory, factory or field testing for le nouveau référentiel d’homologation, including representative configurations, test methods, operating conditions and acceptance criteria.

04

Identify the changes affecting le nouveau référentiel d’homologation, perform a structured impact assessment and develop a transition plan covering responsibilities, timing, documentation and implementation evidence.

05

Track findings, non-conformities, test failures and corrective actions relating to le nouveau référentiel d’homologation, and verify effective close-out against the applicable acceptance criteria.

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