Confermo, se carichi un nuovo sketch la EEPROM rimane inalterata, del resto è una entità fisica distinta dalla flash e richiede una diversa procedura, a livello hardware, per poter essere letta/scritta.
Ma resta il "mistero" di AVRDUDE.
Quale sarebbe il mistero di AvrDude ? Lui fa quello che gli dici.
L'opzione -U di AvrDude permette di alterare a piacere sia la Flash che l'EEPROM che i FUSE:
"-U :r|w|v:[:format]:" dove al posto di memtype ci si mette flash o eeprom o hfuse, lfuse o efuse, r,w,v stanno per read, write, verify, ovviamente filename è il nome del file da utilizzare per leggere/scrivere i dati e format è il formato del file, tipicamente i per il classico .hex intel.
L'opzione -e di AvrDude si limita a dare il comando chip erase e quello che viene realmente fatto dipende solo dal micro su cui stiamo lavorando, sugli ATmega 328 c'è il fuse EESAVE, bit 3 di HighFuse, che preserva la EEPROM dalla cancellazione quando usato questo comando, su Arduino tale fuse non è settato pertanto se arriva un comando chip erase anche la EEPROM viene cancellata.