Véhicule électrique : Principes et fonctionnement

La révolution électrique qui se profile à l’horizon 2030, annonce pour l’industrie automobile de nouveaux challenges et des processus de fabrication bien plus simplifiés. Une voiture électrique, c’est principalement, un moteur simple, et des milliers de composants en moins que sur modèle thermique classique. La complexité réside, néanmoins dans les détails de la gestion d’énergie.
Sous une apparence parfois identique à celle d’une voiture thermique, une voiture électrique embarque des éléments techniques bien plus limités. Adieu réservoir de carburant, moteur à explosion, boîte de vitesses et système d’échappement, place à une grosse batterie, un moteur électrique et un calculateur spécifique pour gérer le tout. Cela permet aux modèles électriques dont la conception est dédiée pour cette énergie d’adopter une plateforme dite « skateboard » qui intègre un lit de batterie sous l’habitacle, un petit moteur électrique à l’avant ou à l’arrière (voire deux moteurs pour offrir ainsi une traction intégrale) et des roues aux quatre coins. Libre ensuite aux designers de définir une carrosserie futuriste ou classique et de profiter au maximum de l’espace ainsi dégagé.

      Pièce maîtresse, la batterie

La batterie est généralement un accumulateur lithium-ion dont la capacité est exprimée en kWh, généralement entre 30 et 90 kWh selon les modèles. Plus une batterie est grosse (avec un nombre de cellules élevé), plus elle est capable d’offrir une autonomie généreuse à l’auto. La consommation se compte simplement en kWh/100 km. La batterie est aussi l’élément le plus lourd (plusieurs centaines de kilos) et le plus cher d’une voiture électrique. Il faut distinguer sa capacité utile (la charge maximum réelle qu’elle accepte pour préserver sa longévité) de sa capacité nominale, toujours supérieure. La vitesse de recharge dépend de la capacité du convertisseur intégré à l’auto, voire de la compatibilité de la batterie avec la charge rapide en courant continu pour les plus performantes : plus le débit en kW est élevé, plus vite le « plein » sera fait. Les plus rapides peuvent regagner plusieurs centaines de kilomètres en 30 min.

          Trois types de moteurs

Pour propulser l’auto, on distingue trois grands types de moteurs électriques, tous avec un excellent rendement de l’ordre de 90 %, jusqu’à trois fois celui d’un moteur thermique, à aimants permanents (le plus répandu), asynchrones, synchrones. Ils ont pour point commun leurs deux éléments de base, un cylindre statique intégrant des bobines électromagnétiques, le stator, autour d’un élément rotatif mobile, le rotor. Ils se passent de boîte de vitesses, se contentant d’un réducteur pour transmettre aux roues le couple de rotation à la sortie du moteur. Ils sont réversibles, pouvant profiter de chaque décélération pour régénérer l’énergie dispensée et alimenter la batterie. L’efficacité énergétique du fonctionnement de l’ensemble dépend beaucoup de la qualité de sa gestion électronique ou BEV (Battery Energy Management), un point crucial particulièrement bien maîtrisé par Tesla, fort d’une expérience plus longue que ses concurrents. Mais les dizaines de voitures électriques qui rejoignent le marché offrent des rendements de plus en plus affûtés pour bonifier leur sacro-sainte autonomie.

        Avantages de l’électrique

– Zéro émissions, en roulant, un moteur électrique ne provoque absolument aucune émission polluante. Seul défaut, la masse supérieure des voitures électriques occasionne le dégagement de plus de particules fines (pneus, freins)
– Silence de fonctionnement, avec un silence absolu, voire un léger sifflement pour certains modèles, la route est sereine. À basse vitesse, la réglementation de certains pays impose désormais un signal sonore pour ne pas effrayer les piétons
– Agrément de conduite : le couple moteur étant disponible immédiatement, les voitures électriques offrent des accélérations très vives, voire sportives pour les plus puissantes. Sans boîte de vitesses, avec une décélération forte au lever de pied, l’électrique est particulièrement plaisant en ville
– Accès autorisé à toutes les zones limitées au centre ville de toutes les agglomérations mondiales.
– Economie d’usage : une recharge effectuée de nuit à domicile coûte en moyenne 4 € pour une petite voiture électrique
– Fiabilité : la simplicité d’un moteur électrique l’expose à beaucoup moins de risques de pannes et son entretien est très simplifié

      Inconvénients de l’électrique
– Autonomie limitée : selon la taille de la batterie, le style de conduite, la température, le type de route, la consommation peut grimper en flèche. Sur autoroute par exemple, une petite citadine parcourra environ 200 km alors qu’elle peut en faire 300 sur route
– Temps de recharge : entre les limitations des bornes et celle de l’auto, la puissance maxi de charge peut être limitée. Cette même citadine peut réclamer entre 1h10 sur une borne rapide et… 34 h sur une prise murale.
– Réseau de recharge : ni harmonieux, ni toujours fiable, le réseau de recharge reste le point faible de la vie en électrique
– Prix d’achat : les batteries coûtent cher et cela se ressent dans le prix d’achat des véhicules électriques. Heureusement, certains constructeurs annoncent la mise sur le marché, prochainement de modèles à des prix sensiblement plus attractifs (entre 8 000 et 12 000 euros).
– Vieillissement de la batterie : comme sur un smartphone, la batterie perd en capacité avec le temps

      L’électrique, pour quelles utilisations ?

Autant le dire d’emblée, la voiture électrique n’est pas adaptée à tous les usages automobiles. Même si les électriques en sont capables, les longs trajets ne sont pas leur fort et la consommation sur autoroute est très élevée. En revanche, la ville est leur royaume, car c’est là que leur mode de fonctionnement non polluant trouve toute sa mesure, elles y sont très agréables à mener, ne créent pas de nuisances sonores et de plus, elles y trouvent la meilleure autonomie grâce à la récupération d’énergie au freinage. Mais le paradoxe est que les citadins, vivant majoritairement en appartement, bénéficient rarement d’une prise à disposition. La question à se poser avant d’opter pour une voiture électrique est donc celle de son usage quotidien. Des trajets domicile-travail de quelques dizaines de kilomètres, avec une borne pour recharger dans l’entreprise ? Voilà un schéma tout indiqué. Et pour le long trajet annuel des vacances d’été, rien n’empêche de louer un véhicule thermique plus adapté et spacieux, le calcul peut s’avérer rentable.
En Algérie, la situation est, naturellement, bien plus différente. Entre les déclarations d’intention des uns, les bonnes volontés des autres et l’indifférence des politiques, l’électrique peut s’avérer comme une chimère.

A.Media