WLTP, NEDC, EPA : Les normes de mesure de consommation

Afin de pouvoir comparer les consommations des véhicules sur la base de critères objectifs, les différentes régions du monde ont mise en place des normes de mesure de consommation. On les nomme JC08 au Japon, EPA en Amérique du Nord et NEDC en Europe. Dans un avenir plus ou moins proche, ces normes devraient être remplacées par une norme mondiale, WLTP.

Dans cet article, nous aborderons les normes dont on rencontre les chiffres le plus souvent (EPA et NEDC), et la future norme WLTP. A titre de comparaison, la norme JC08 donne des résultats de consommation plus faibles que NEDC, qui est déjà réputée optimiste.

Le cycle EPA

Le cycle EPA est composé de deux cycles distincts d'environ 17 kilomètres, appelés city (CTY, ville) et highway (HW, autoroute).

Le cycle CTY est naturellement plus lent que le cycle HW, c'est pour ça qu'il dure plus longtemps (31 minutes contre 13 environ). Mais dans les deux cas, la vitesse maximale est voisine (90 et 100 km/h) et l'accélération maximale aussi (environ 5km/h par seconde). Généralement, sur le cycle EPA, les véhicules obtiennent une consommation envirion 20% plus élevée que dans le cycle européen actuel NEDC.

Le cycle NEDC

Premier round du circuit NEDC, le cycle dit urbain. Il est censé représenter une utilisation du véhicule en ville. Il dure 195s et fait parcourir un peu plus d'1km. Le véhicule est donc souvent à l'arrêt (30% du temps) et la vitesse ne dépasse pas 50km/h. C'est pourquoi les systèmes qui coupent le moteur à l'arrêt permettent une amélioration notable du score urbain. En raison de sa faible distance, il est répété 4 fois dans le cycle mixte.

Deuxième partie du circuit NEDC, le cycle dit extra-urbain. Il a été conçu pour être représentatif d'une utilisation hors ville (route de campagne, voies rapides). Il dure 6'40 et fait parcourir près de 7km. La vitesse ne dépasse pas 120km/h et le véhicule n'est à l'arrêt qu'au début et à la fin. Il n'est répété qu'une fois dans le cycle mixte.

Le cycle mixte est donc composé de 4 cycles urbains et un cycle extra-urbain. En 11km il est donc censé représenter la plupart des situations d'usage. Cependant, les accélérations demandées sur le circuit sont pour le moins molles : 27 secondes de 0 à 50km/h, 40 secondes de 0 à 70km/h, 35 secondes de 70 à 100km/h. C'est à dire que l'accélération est de moins de 2km/h par seconde. Il faut être très patient pour faire cela en réel, c'est pourquoi il est souvent très difficile de retrouver quand on fait le plein le chiffre que nous promet le constructeur, comme on peut le constater sur des sites comme PRKWeb.
C'est à partir de la consommation en cycle mixte qu'est calculée la performance C02 d'un véhicule, et donc sa classe énergétique. Pour cela, un règle de 3 est appliquée sur la consommation en fonction du carburant utilisé (à consommation égale, une voiture essence émet moins de C02 qu'une diesel). L'autonomie est calculée à partir de la consommation et de la capacité utile du réservoir ou de la batterie.

Le cas des véhicules hybrides rechargeables

Dans le cas des véhicules rechargeables, ce sont les mêmes cycles qui sont utilisés. Pour tenir compte du caractère rechargeable de ces véhicules, ils sont parcourus avec un départ batterie pleine jusqu'à ce qu'elle soit considérée comme vide. On recharge alors le véhicule pour pouvoir calculer sa consommation en électricité et en carburant. Dans ce cas, le véhicule peut ou non avoir consommé du carburant, certains véhicules (comme la prius) démarrant, quel que soit l'état de charge de la batterie, le moteur thermique au delà d'une certaine vitesse.
Ensuite, on vide de nouveau la batterie et on parcourt un cycle complet pour déterminer la consommation batterie vide, comme on le ferait avec un véhicule conventionnel.
Pour obtenir le chiffre final, celui qui figurera sur l'étiquette, on fait une moyenne pondérée entre les 2 chiffres. On pondère la consommation "batterie pleine" par l'autonomie réalisée sur batterie et la consommation "batterie vide" arbitrairement par 25km.

Dans les faits, voilà ce que cela donne avec l'exemple de l'Opel Ampera et de ce que l'on en sait actuellement. Opel a communiqué la consommation pondérée (1.2l/100km ou 27g de CO2/km) ainsi que l'autonomie sur la batterie (83km), ainsi que la consommation batterie pleine (0l/100km). A partir de ces éléments, on peut calculer la consommation en extension d'autonomie :

En opérant le même calcul sur les émissions de CO2, on tombe sur 117g/km, ce qui correspond à environ 4.9l/100km. Le chiffre précis est donc entre les deux. Le chiffre officiel est d'ailleurs 5.0l/100km


Le cycle de la norme WLTP

Fruit de la collaboration entre les européens, les japonais et quelques américains, la norme WLTP a été finalisée l'an dernier. Elle remplacera progressivement le NEDC en Europe entre 2017 et 2020, mais certains constructeurs donnent déjà les valeurs WLTP de leurs véhicules.
La norme WLTP prévoit plusieurs classes de véhicules en fonction de leur masse et de leur puissance, mais la plupart sont en classe 3 (plus de 34kW par tonne).
Le cycle WLTC utilisé par la norme WLTP est composé de 4 parties et fait 30 minutes en tout, pour 8,2km.

On voit tout de suite qu'avec 135 km/h de vitesse maximale, le cycle WLTC va plus vite que les autres cycles.

Cycle de test WLTC classe 3
Basse Moyenne Haute Très haute Total
Durée, s 589 433 455 323 1800
Durée des arrêts, s 156 48 31 7 242
Distance, m 3095 4756 7158 8254 23262
% des arrêts 26,5% 11,1% 6,8% 2,2% 13,4%
Vitesse maximale, km/h 56,5 76,6 97,4 131,3
Vitesse moyenne sans les arrêts, km/h 25,7 44,5 60,8 94,0 53,8
Vitesse moyenne avec les arrêts, km/h 18,9 39,5 56,6 92,0 46,5
Accélération minimale, m/s2 -1,5 -1,5 -1,5 -1,2
Accélération maximale, m/s2 1,5 1,6 1,6 1,0

(Source wikipedia)

Le cycle WLTP prévoit que si un véhicule ne peut pas atteindre les 135km/h, un cycle Basse vitesse est répété à la place du cycle Très haute vitesse. C'est relativement pertinent pour une voiture thermique, mais cela va inciter les constructeurs de voitures électriques à les limiter à 130km/h, le cycle à basse vitesse étant bien moins consommateur pour une électrique que le cycle à très haute vitesse.
Outre un changement du cycle, le WLTP change d'autres détails à la marge. Mais la marge peut être grosse car par exemple, avec NEDC les constructeurs pouvaient gérer une marge de tolérance de 4%... Ce qui dans les faits faisait afficher par les constructeurs un chiffre 4% plus bas que celui mesuré. Il n'y a pas de petites économies, surtout quand il y a des seuils de bonus/malus. Egalement, les seuils de passage de vitesse ne sont plus fixés de la même façon et les voitures à boite automatique devraient être moins défavorisées.
Malgré de plus hautes vitesses atteintes et des accélérations plus vives, le cycle WLTP n’entraîne pas une augmentation conséquente de la consommation. Des études montrent que l'augmentation devrait être inférieure à 8%, mais les premiers chiffres diffusés par des constructeurs indiquent que l'augmentation peut dépasser 25%.

Pour le calcul de l'autonomie des véhicules électriques, la méthode est un peu différente.

Un segment Basse + Moyenne + Haute + Très haute est effectué deux fois. La première fois batterie pleine et la seconde fois quand la batterie est un peu plus déchargée. Entre les deux segments et après le Second, la voiture est conduite à allure constante pour vider la batterie et déterminer sa capacité totale. L'autonomie est déterminée en divisant cette capacité par la consommation moyenne entre les deux segments. 


Le cas des véhicules hybrides rechargeables

Dans le cas des véhicules rechargeables, la technique de pondération utilisée est similaire à celle du cycle NEDC. C'est à dire qu'on pondère la consommation en prolongation d'autonomie par un coefficient nommé Utility factor qui est fonction de l'autonomie électrique. Plus l'autonomie électrique est importante, plus la consommation pondérée diminue. La formule est un peu plus complexe que pour le cycle NEDC, puisqu'il s'agit d'une courbe, qui peut être approximée avec un bonne qualité en considérant qu'on fait un cycle de 23 kilomètres avec du carburant. Les hybrides rechargeables devraient donc conserver le même avantage sur les thermique qu'avec le cycle NEDC.

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