Calcul de l’autonomie CLTC des véhicules électriques

L’autonomie CLTC est souvent écartée au moyen d’un pourcentage de conversion, mais ce raccourci masque la raison pour laquelle le chiffre diffère. La procédure chinoise utilise une répartition des vitesses qui lui est propre et une méthode réglementée de décharge de la batterie ; son écart par rapport à un autre cycle dépend donc du véhicule.

Deux normes forment le socle

La norme GB/T 38146.1-2019 définit le cycle d’essai automobile chinois pour les véhicules légers. La norme GB/T 18386.1-2021 définit la manière dont la consommation d’énergie et l’autonomie d’un véhicule électrique léger sont testées et calculées. Cette dernière norme est en vigueur et a fait l’objet d’un amendement ultérieur. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Le CLTC n’est donc pas un simple multiplicateur publicitaire. La courbe de conduite, la résistance à l’avancement, la préparation de la batterie, l’arrêt de l’essai, les mesures et les règles de calcul font tous partie du résultat certifié.

Deux cycles concernent les véhicules légers :

le CLTC-P pour les voitures particulières de catégorie M1 ;
le CLTC-C pour les véhicules utilitaires légers N1 et les véhicules M2 admissibles jusqu’à la limite de masse définie.

Les annonces d’autonomie des voitures particulières électriques font normalement référence au CLTC-P. Une comparaison doit préciser la variante du cycle, plutôt que d’utiliser « CLTC » comme si tous les véhicules légers suivaient la même courbe.

Comment le CLTC-P a été construit

Le China Automotive Technology and Research Center a élaboré le cycle à partir d’un vaste ensemble de données de conduite destiné à représenter le trafic chinois. Les travaux de développement ont classé le fonctionnement en conditions de vitesse basse, moyenne et élevée, puis construit une courbe transitoire comprenant une part importante de conduite à basse vitesse et de ralenti. China Automotive Technology and Research Center: Development of the China automotive test cycle

La courbe CLTC-P comporte trois phases :

basse vitesse : 674 secondes et environ 2,45 km ;
vitesse moyenne : 693 secondes et environ 5,91 km ;
haute vitesse : 433 secondes et environ 6,12 km.

Le cycle complet dure 1,800 secondes et couvre environ 14,48 km. La vitesse maximale est de 114 km/h. La vitesse moyenne, arrêts compris, est d’environ 29 km/h, et le ralenti représente approximativement 22% du temps.

Ces caractéristiques expliquent en grande partie l’orientation bien connue du résultat. Comparé au WLTC européen à quatre phases pour voitures particulières, le CLTC-P couvre une distance plus courte dans le même temps, ne comporte pas de phase très haute à 131,3 km/h et accorde davantage de poids aux transitions à basse vitesse.

Étape 1 : sélectionner et préparer le véhicule

L’essai utilise la catégorie, la masse d’essai et la configuration applicables au véhicule. Le constructeur fournit les informations requises sur le véhicule et son autonomie électrique, tandis que l’organisme d’essai applique les conditions et tolérances prévues par la norme.

Les modes sélectionnables par le conducteur suivent les règles de sélection prescrites. Les pneus, la masse du véhicule et la configuration représentée par le résultat sont importants, car ils influencent à la fois les résistances et la demande de la batterie. Une autonomie mise en avant doit donc être rattachée à sa version de roues, de pneus et de groupe motopropulseur.

Le véhicule est chargé, conditionné et stabilisé thermiquement avant l’essai conformément à la procédure. Les conditions ambiantes et celles de la batterie sont contrôlées. Cela rend les résultats reproductibles, sans pour autant reproduire n’importe quel trajet par temps chaud, froid ou à vitesse élevée.

Étape 2 : reproduire la résistance à l’avancement sur le dynamomètre

La courbe de vitesse CLTC-P n’est que la cible du conducteur. Le banc dynamométrique doit reproduire séparément la résistance de la configuration de véhicule représentée.

La masse d’essai, les roues, les pneus, la pression de gonflage et l’état aérodynamique applicables sont établis selon les dispositions chinoises relatives aux essais des véhicules légers. La résistance à l’avancement est déterminée au moyen de la méthode autorisée et représentée par des coefficients qui peuvent être exprimés conceptuellement ainsi :

F(v) = f0 + f1 × v + f2 × v²

Les termes d’ordre inférieur englobent une grande partie de la résistance au roulement et des résistances mécaniques. Le terme quadratique est dominé par la traînée aérodynamique ; la forme de la carrosserie et la surface frontale restent donc importantes, même si le CLTC-P accorde davantage de poids à la conduite à basse vitesse que le WLTC européen.

La résistance à l’avancement cible est convertie en réglages du frein du dynamomètre. Comme les pneus et les rouleaux génèrent déjà des pertes en laboratoire, le frein applique le complément nécessaire pour que le système entier reproduise la cible. Le processus est vérifié au moyen des contrôles de décélération et de tolérance applicables. Le flux d’air d’un ventilateur de refroidissement ne remplace pas la force aérodynamique étalonnée. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods China National Standard GB/T 38146.1-2019: China automotive test cycle for light-duty vehicles

Cette distinction est importante lorsque deux valeurs CLTC sont comparées. Les véhicules peuvent suivre exactement la même courbe de vitesse, mais le dynamomètre peut exiger une puissance aux roues différente en raison de leurs courbes de résistance à l’avancement, de leurs masses d’essai et de leurs configurations. La vitesse moyenne inférieure du CLTC-P réduit la part aérodynamique dans le résultat combiné, mais sa phase haute atteint tout de même 114 km/h.

Étape 3 : choisir la méthode de décharge complète ou raccourcie

La norme GB/T 18386.1 prévoit une méthode conventionnelle par cycles et une méthode raccourcie pour déterminer la consommation d’énergie et l’autonomie électrique.

Dans la méthode conventionnelle, un VE entièrement chargé répète le CLTC applicable jusqu’à atteindre la condition prescrite d’arrêt de l’essai. La distance et l’énergie électrique sont enregistrées, et l’opération finale incomplète est traitée selon les règles de calcul de la norme.

La méthode raccourcie réduit le temps de laboratoire nécessaire aux véhicules à grande autonomie. Sa séquence générale est la suivante :

Commencer avec le véhicule entièrement chargé et conditionné.
Parcourir deux cycles CLTC dans le premier segment d’essai dynamique.
Décharger la batterie plus rapidement dans un segment à vitesse constante, normalement à au moins 100 km/h si les capacités du véhicule le permettent.
Parcourir deux autres cycles CLTC dans un second segment dynamique à un état de charge plus faible.
Poursuivre pendant la dernière partie à vitesse constante jusqu’à la condition d’arrêt de l’essai.
Recharger le véhicule et enregistrer l’énergie requise.

Les parties à vitesse constante accélèrent la décharge ; elles ne remplacent pas simplement la consommation d’énergie de la courbe CLTC. Le calcul utilise la relation prescrite entre les segments dynamiques, l’énergie de la batterie et la distance.

Cette structure ressemble au problème d’ingénierie résolu par la procédure WLTP raccourcie, mais cette similitude ne rend pas les résultats interchangeables. Chaque norme possède sa propre courbe, ses propres définitions, tolérances et équations.

Que signifie « vide » lors d’un essai CLTC ?

Un affichage de 0% ne constitue pas une définition universelle d’une batterie vide. La procédure GB/T utilise sa condition prescrite d’arrêt de l’essai et mesure l’énergie de la batterie jusqu’à ce point. Le système de gestion de la batterie continue de protéger les cellules contre une décharge profonde dommageable. China National Standard GB/T 18386.1-2021: EV energy consumption and range test methods

Si l’affichage atteint 0% tandis que le véhicule reste capable de poursuivre la séquence de décharge réglementée, l’énergie utilisée après 0% peut faire partie de l’énergie utilisable mesurée pendant l’essai. L’énergie qui subsiste sous le seuil de coupure de la propulsion n’est pas accessible à l’essai, même si elle est physiquement stockée dans les cellules.

Le résultat d’énergie utilisable ne permet donc pas, à lui seul, de connaître la taille d’une réserve sous zéro. Il faut observer ensemble l’état de charge affiché, l’énergie de décharge en courant continu et les limites finales du système de gestion de la batterie. Une différence entre une capacité annoncée en Chine et une capacité annoncée sur un marché étranger ne suffit pas à prouver que le CLTC a déchargé la batterie davantage.

Étape 4 : mesurer l’énergie électrique

La tension et le courant de la batterie sont enregistrés afin d’intégrer l’énergie en courant continu pendant les phases de conduite :

Énergie CC = intégrale de la tension de la batterie × courant de la batterie dans le temps

La recharge après la décharge fournit l’énergie électrique d’entrée nécessaire à la détermination de la consommation selon la norme. L’énergie d’entrée en courant alternatif et la décharge en courant continu répondent à des questions différentes, car la première inclut les pertes de recharge.

Il faut vérifier le champ de déclaration exact avant de comparer une consommation CLTC à une étiquette EPA ou à un affichage embarqué. Diviser l’autonomie par une énergie mesurée selon la mauvaise limite peut produire une estimation de capacité de batterie plausible, mais fausse.

Étape 5 : calculer la consommation d’énergie et l’autonomie

La procédure conventionnelle établit l’autonomie à partir de la distance parcourue en répétant le CLTC jusqu’à la condition d’arrêt définie, avec le traitement requis du dernier cycle.

La procédure raccourcie estime l’autonomie équivalente CLTC en associant l’énergie utilisable mesurée de la batterie à la demande d’énergie mesurée dans les segments CLTC dynamiques. Sous une forme physique simplifiée :

Autonomie CLTC = énergie utilisable de la batterie / consommation d’énergie CLTC par kilomètre

Le calcul officiel comprend les règles détaillées de pondération, de correction et de traitement de la fin de l’essai. L’équation simple explique le bilan énergétique, mais ne doit pas remplacer la formule de certification.

Certaines fiches de VE actuelles décrivent parfois le CLTC comme un essai brut auquel serait ensuite appliqué un généreux « facteur de correction » universel. Cette description est trompeuse. La procédure d’essai comprend des calculs réglementés, mais rien ne justifie de convertir l’autonomie CLTC de tous les VE en autonomie WLTP ou réelle à l’aide d’un multiplicateur fixe unique.

Pourquoi l’autonomie CLTC est souvent plus longue

À vitesse inférieure, un VE consomme moins d’énergie pour vaincre la traînée aérodynamique. Les décélérations fréquentes offrent des possibilités de freinage régénératif, et l’efficacité des groupes motopropulseurs électriques évite une grande partie de la baisse de rendement à faible charge observée avec les véhicules thermiques.

La phase haute du CLTC-P est plus courte et plus lente qu’un trajet continu sur une autoroute chinoise. Un véhicule haut doté d’une grande surface frontale peut donc paraître plus proche d’une voiture à faible traînée dans le cycle combiné qu’il ne le serait à une vitesse constante de 120 km/h. Le classement peut encore changer par temps froid si les véhicules emploient des systèmes thermiques différents pour l’habitacle et la batterie.

Il s’agit d’un effet lié à la forme du cycle, et non de la preuve que la distance mesurée est fictive. Cela signifie toutefois que le chiffre convient mal à la planification directe d’un trajet autoroutier.

Comment comparer une autonomie CLTC

Déterminez d’abord si le chiffre est :

un résultat CLTC-P certifié selon la norme GB/T 18386.1-2021 ;
un objectif préliminaire du constructeur ;
une ancienne valeur chinoise fondée sur le NEDC ;
un essai concernant une autre catégorie de véhicule ;
une autonomie maximale annoncée pour une configuration particulière de roues ou de finition.

Comparez ensuite le comportement urbain et à vitesse élevée à l’aide d’essais indépendants. Séparez les pertes de recharge de la consommation affichée à bord. Évitez les conversions fondées sur un rapport générique, sauf si celui-ci est clairement présenté comme une observation approximative issue d’un échantillon de véhicules défini.

Le CLTC est utile pour comparer des véhicules certifiés selon la même procédure chinoise. Ses limites deviennent importantes lorsque son résultat combiné est présenté comme s’il décrivait toutes les routes, toutes les vitesses et tous les climats.