Les constructeurs automobiles mettent de plus en plus en avant la notion de Cx avec l’avènement des voitures électriques. Pourquoi ? Tout simplement parce que le coefficient de traînée aérodynamique joue un rôle crucial, voire essentiel, dans l’un des éléments clés d’une voiture électrique : son autonomie. Mais qu’est-ce que le Cx concrètement ? Cet article vous donne les informations essentielles.
Volkswagen ID.7
Dans le passé, le coefficient de traînée aérodynamique était déjà un élément important pour les voitures thermiques, mais les constructeurs ne le mettaient pas forcément en avant. En revanche, pour les voitures électriques, cette donnée figure désormais dans toutes les fiches techniques, même pour les modèles les plus “basiques”. En effet, dans l’univers des voitures thermiques, le Cx est souvent associé aux performances et à la sportivité.
En revanche, pour les voitures électriques, c’est différent. Dans la course constante à l’autonomie, le coefficient de traînée aérodynamique est un élément crucial car il est souvent considéré comme le deuxième facteur le plus important pour l’autonomie d’une voiture, après la capacité de la batterie en kWh. Mais concrètement, qu’est-ce que le Cx ?
Avant d’entrer dans les détails, il est important de souligner que le Cx joue un rôle sur plusieurs aspects, pas seulement sur la consommation et donc l’autonomie d’une voiture électrique ou thermique. En effet, l’aérodynamisme d’une voiture est également une variable qui influence le comportement et le confort.
L’étude de l’aérodynamisme
L’étude des flux d’air est basée sur les mêmes principes que l’étude des fluides, l’air étant considéré comme un fluide tout comme l’eau. Pour simplifier, on peut imaginer que nous vivons dans un énorme aquarium où l’eau est remplacée par de l’air.
Bien que la résistance de l’air soit environ 800 fois inférieure à celle de l’eau, elle joue tout de même un rôle important dans les mouvements, surtout lorsqu’il s’agit de voitures.
Le coefficient de traînée, ou Cx, mesure la résistance d’une forme face à un vent de face. Il varie généralement entre 0.05, la forme la plus aérodynamique, et 1.4. La forme la plus aérodynamique est celle d’une goutte d’eau, que les constructeurs automobiles cherchent à imiter tout en tenant compte du design, de l’émotion, de la sécurité, du confort et du comportement dynamique.
Il existe quatre types de traînées différents :
- La traînée de forme : l’air qui vient percuter frontalement une forme ;
- La traînée de surface : le frottement de l’air contre la carrosserie ;
- La traînée de turbulence : les remous qui se forment aux abords de certaines formes ;
- La traînée interne : la résistance liée à l’air qui circule à l’intérieur de la voiture.
Ces différents éléments expliquent pourquoi certaines voitures sont équipées d’appendices aérodynamiques, tels que des évents ou des ailerons, pour améliorer l’écoulement des flux d’air.
Différences entre Cx et SCx
Si vous examinez les fiches techniques des voitures, vous remarquerez deux éléments utilisés pour mesurer l’aérodynamisme : le Cx et le SCx.
Ces deux éléments sont liés, le SCx étant le produit du coefficient de traînée multiplié par la surface frontale exposée à l’air en m2. Cela permet de comparer réellement deux modèles, contrairement au Cx seul.
Le Cx se réfère à la forme de la voiture vue de côté, tandis que le SCx prend en compte la surface totale de la voiture qui est en contact avec l’air.
Pour parvenir à 700 km d’autonomie avec une seule charge, les ingénieurs qui ont travaillé sur la Volkswagen ID.7 se sont concentrés sur la partie aérodynamique // Source : Volkswagen
L’influence de l’aérodynamisme sur une voiture
Comme mentionné précédemment, le Cx ne joue pas uniquement sur la consommation des voitures électriques ou thermiques. Il a également un impact sur les performances et le comportement à haute vitesse. Une gestion optimisée des flux d’air permet d’accroître le confort en réduisant les bruits d’air et en améliorant l’insonorisation. Les ailerons rétractables sur certaines voitures contribuent à réduire les turbulences, ce qui améliore également le Cx.
Réduire la résistance de l’air permet de diminuer la consommation d’énergie. Cette résistance devient de plus en plus importante à mesure que la vitesse augmente. C’est pourquoi certains modèles de voitures électriques affichent des différences significatives d’autonomie sur autoroute à 130 km/h. Deux voitures électriques peuvent avoir la même autonomie théorique selon le cycle WLTP, mais une autonomie différente sur autoroute en raison de leur aérodynamisme.
Les voitures électriques les plus aérodynamiques
Il est intéressant de noter que les voitures électriques offrant un bon Cx bénéficient généralement d’une autonomie satisfaisante en fonction de la capacité de leur batterie et de leur segment. Voici un aperçu des voitures électriques les plus aérodynamiques :
- Lightyear 0 : Cx = 0,17, SCx = 0,35 m2
- Lucid Air : Cx = 0,19, SCx = 0,44 m2
- Mercedes EQS 450+ : Cx = 0,20, SCx = 0,50 m2
- Tesla Model S : Cx = 0,21, SCx = 0,48 m2
- Nio ET7 : Cx = 0,20, SCx = 0,52 m2
- Hyundai Ioniq 6 : Cx = 0,21, SCx = 0,46 m2
- Porsche Taycan : Cx = 0,22, SCx = 0,51 m2
Il convient de noter que l’Aptera, une voiture solaire sur trois roues, affiche un Cx exceptionnel de seulement 0,13.
Plus récemment, le prototype Mercedes EQXX a parcouru 1 202 km avec un Cx de seulement 0,17, mettant en évidence l’importance de l’aérodynamisme pour une bonne autonomie.
Il est donc clair que les constructeurs automobiles accordent une attention particulière à l’aérodynamisme pour améliorer l’autonomie des voitures électriques. Tout en optimisant le design et les performances, ils cherchent à réduire la résistance de l’air afin de minimiser la consommation d’énergie. De nombreux progrès ont été accomplis, et nous pouvons nous attendre à voir des avancées encore plus significatives à l’avenir.
