Quel est le principe de fonctionnement des voitures électriques ? En quoi leur comportement est-il différent de celui des voitures à moteur thermique ? Quel est leur degré de fiabilité ? Les experts de ŠKODA répondent à vos questions de manière claire et compréhensible.
Nous entrons dans l’ère de la mobilité électrique. Les voitures électriques vont bientôt faire partie de notre vie quotidienne. D’ailleurs ŠKODA proposera 10 modèles électriques d’ici 2025. Et pourtant, leur fonctionnement demeure un mystère pour de nombreux conducteurs. Les voitures électriques semblent intrigantes, complexes, déroutantes et technologiquement inaccessibles, alors qu’elles sont en fait plus simples que les voitures à moteur thermique à de nombreux égards.
1. EN QUOI UN MOTEUR ÉLECTRIQUE EST-IL DIFFÉRENT D’UN MOTEUR THERMIQUE ?
Le principe de la conversion d’énergie en mouvement mécanique est complètement différent. Alors qu’un moteur thermique repose sur la thermodynamique pour brûler le carburant, les moteurs électriques font cette conversion en appliquant les forces électromagnétiques générées lorsqu’un courant électrique traverse un champ magnétique. Un moteur thermique dispose d’un mécanisme à manivelle (cylindres, pistons, soupapes, vilebrequin, etc.), alors que les moteurs électriques ne comportent rien de plus qu’un stator et un rotor (et leur interaction mutuelle) pour propulser les véhicules. De plus, ce moteur électrique peut agir comme un générateur, si bien que lorsque vous freinez ou décélérez, l’énergie peut être redirigée vers la batterie et donc la recharger.
2. EN QUOI LE COMPORTEMENT D’UN MOTEUR ÉLECTRIQUE EST-IL DIFFÉRENT DE CELUI D’UN MOTEUR THERMIQUE ?
Les régimes de puissance et les couples de chacun de ces moteurs sont totalement différents. Tandis que la puissance et le couple d’un moteur thermique augmentent avec le régime jusqu’à atteindre leur maximum, dans un moteur électrique, le couple maximal est délivré pratiquement depuis un régime nul et diminue lorsqu’il parvient au régime maximal. En pratique, cela signifie qu’une voiture électrique dispose d’une traction supérieure au démarrage, et donc d’un dynamisme relativement élevé. En outre, la plage de régimes opérationnels relativement étendue d’un moteur électrique signifie qu’il n’a pas besoin d’une transmission multirapports avec un embrayage, raison pour laquelle votre voiture électrique traditionnelle peut passer du point mort à la vitesse de pointe à l’aide d’un seul rapport (ou d’un réducteur d’entraînement).
3. COMMENT CALCULER LA PUISSANCE D’UNE VOITURE ÉLECTRIQUE ?
Le calcul de la puissance n’est pas aussi simple que pour les voitures conventionnelles. Dans une voiture électrique, la puissance totale n’est pas uniquement basée sur ce que fournit le groupe motopropulseur, mais elle dépend aussi de la puissance de la batterie. Comme il s’agit toujours d'une valeur déterminée par l’ensemble du système d’entraînement, l’entraînement peut même être conçu de sorte que sa base technique soit la même pour une variété de versions de puissance, par exemple, et que la puissance maximale de la voiture dépende uniquement de sa combinaison avec des batteries de taille différente.
4. COMMENT LA CONSOMMATION EST-ELLE MESURÉE ?
Dans les voitures électriques, la consommation désigne l’énergie consommée en kilowattheures pour 100 km parcourus (kWh/100 km). Le tableau de bord, comme dans une voiture conventionnelle, affiche les informations concernant la consommation instantanée et moyenne. Il indique en outre la quantité d’énergie régénérée restituée aux batteries.
5. QU’EN EST-IL DE L’ENTRETIEN ET DE LA DURÉE DE VIE DES MOTEURS ÉLECTRIQUES ?
Étant donné que la principale, et en réalité l’unique, pièce mobile d’un moteur électrique est le rotor, les besoins d’entretien sont minimes par rapport à un moteur thermique. Il n’est pas nécessaire de changer l’huile ou de remplacer les filtres à air ou à carburant. Ce sont généralement des machines à haute performance, c’est pourquoi elles doivent être bien conçues (en particulier les paliers), mais en règle générale, une transmission électrique nécessite moins de maintenance qu’un moteur conventionnel.
6. QUELLES ROUES SONT ENTRAÎNÉES PAR LE MOTEUR ÉLECTRIQUE ?
En principe, le moteur peut être monté sur l’essieu avant ou arrière. De manière générale, il vaut mieux pour une voiture électrique avoir une transmission de type propulsion, car cela permet au moteur électrique de transmettre plus efficacement son puissant couple à la route. La transmission intégrale entièrement électrique peut être installée tout simplement en ajoutant un second moteur électrique sur l’essieu avant.
7. TOUTES LES VOITURES ÉLECTRIQUES ONT-ELLES LE MÊME TYPE DE MOTEUR ?
De la même manière que les différents types de moteurs thermiques ont évolué, il existe également plusieurs options et variantes en ce qui concerne les moteurs électriques. Le type dépend toujours des caractéristiques requises de la voiture. Plus précisément, les moteurs synchrones triphasés, souvent à aimants permanents, sont les plus répandus, ainsi que les moteurs asynchrones ou leurs variantes. Au cœur de ces moteurs, on trouve généralement une unité électronique de puissance, qui peut être soit directement intégrée au moteur, soit montée séparément, puis couplée au moteur par l’intermédiaire de trois conducteurs de phase.
8. Y A-T-IL UNE DIFFÉRENCE ENTRE LES MOTEURS ÉLECTRIQUES DES VÉHICULES HYBRIDES RECHARGEABLES ET CEUX DES VÉHICULES 100 % ÉLECTRIQUES ?
Oui. La conception d’une voiture 100 % électrique suppose que le véhicule ne dépendra pas d’un autre type de transmission, ce point n’a donc pas à être pris en compte. Par conséquent, le moteur peut être préparé de façon optimale pour le couple, la puissance et le régime requis, ainsi que les options du véhicule. La conception du moteur hybride, en revanche, doit tenir compte des caractéristiques du moteur thermique qui collabore avec le moteur électrique, et être axée sur les possibilités de connexion mécanique, les températures de fonctionnement, le régime et le régime de puissance. Le système de motorisation est aussi plus complexe. La voiture doit être capable de se déplacer en mode 100 % électrique, avec un moteur thermique ou en mode combiné, en utilisant systématiquement l’énergie de façon optimale.
9. EST-IL VRAI QUE LES VÉHICULES ÉLECTRIQUES EXISTAIENT DÉJÀ IL Y A PLUS D’UN SIÈCLE ?
Les premières tentatives de construction d’une voiture électrique remontent à 1835 (48 ans avant la construction du premier moteur à essence) et ont été réalisées indépendamment les unes des autres en Italie et aux Pays-Bas. Des personnalités prestigieuses telles que Ferdinand Porsche et l’inventeur tchèque František Křižík travaillaient déjà à la conception des véhicules électriques à l’aube du XXe siècle (Křižík a même dévoilé une voiture LAURIN & KLEMENT à cette époque). En 1900, il y avait plus de véhicules électriques en circulation aux États-Unis que de voitures à moteur thermique, et la première voiture à franchir la barre des 100 km/h était alimentée électriquement. Toutefois, ces voitures étaient équipées de batteries au plomb lourdes et n’avaient qu’une autonomie très limitée. L’arrivée de la production de voitures en série et l’utilisation massive des moteurs à combustion offrant une plus grande autonomie ont éclipsé les véhicules électriques pendant de nombreuses années.
10. POURQUOI SE REMET-ON À DÉVELOPPER DES MOTEURS ÉLECTRIQUES AUJOURD’HUI ?
Le boom de l'électromobilité moderne est dû non seulement à la nécessité de réduire les émissions d’échappement et de CO2 locales, mais aussi au développement rapide et à la disponibilité de nouvelles technologies. Les batteries modernes à base de lithium sont beaucoup plus performantes pour stocker et libérer la puissance nécessaire. Elles ont leur propre électronique de contrôle, elles communiquent avec l’ensemble du système de la voiture et leur conception ne cesse de progresser et d’évoluer. De même, les composants semi-conducteurs modernes peuvent transmettre des courants beaucoup plus importants en générant une perte minimale et peuvent être utilisés pour contrôler et réguler efficacement des moteurs électriques puissants. L’augmentation de la disponibilité des énergies vertes provenant de sources renouvelables et des projets de développement d’infrastructures de stations de recharge ont également joué un rôle dans la récente promotion de l’électromobilité.