Fonctionnement de la voiture électrique

Sommaire

Si le véhicule électrique, aujourd’hui en vogue, n’est pas une nouveauté (la première voiture électrique date du 19e siècle), son fonctionnement reste cependant encore mystérieux pour beaucoup. Malgré des particularités chez chaque constructeur, un principe de fonctionnement peut être esquissé ; Ooreka vous en présente les grands principes.

Voiture électrique : constitution du système de propulsion

Côté conducteur, la conduite d’une voiture électrique n’est pas plus, sinon moins, compliquée que celle d’un véhicule thermique : il suffit d’appuyer sur la pédale d’accélérateur pour provoquer l’avancement.

À partir de là, un capteur enregistre la demande du conducteur à la position pédale accélérateur par un signal électrique envoyé à un module, appelé convertisseur onduleur. Cette information, associée à d’autres fournies par des capteurs disséminés dans le véhicule (capteurs de roue, capteur de vitesse, etc.) est traitée par le convertisseur qui alimente le ou les moteurs électriques de traction des roues suivant les besoins du conducteur. à l’aide d’autres composants disséminés dans le véhicule, complémentaires du convertisseur onduleur.

Cette chaîne cinématique est composée des éléments suivants :

  • les batteries Haute tension ou HT : leur rôle est de stocker. Pour fonctionner, le véhicule électrique a besoin de l’énergie électrique embarquée, à l’instar des réservoirs de carburants pour les véhicules à moteur thermique. Les batteries alimentent le moteur en énergie électrique pour la traction du véhicule ;
  • le module chargeur : c’est lui qui permet la recharge des batteries HT et qui est l’interface entre celles-ci et le réseau électrique de distribution. Pour cela, il transforme la tension domestique de 220 volts alternatif en tension continue (400 volts) ;
  • le convertisseur onduleur : c’est le « cerveau » du système. Les informations qu’il reçoit des différents capteurs du véhicule lui permettent de gérer le moteur électrique dans ses différentes phases de fonctionnement (traction, régénération…). Il est l’interface entre les batteries HT et le moteur électrique ;
  • le moteur électrique : placé en bout de chaîne cinématique, il entraîne les roues. Son rôle est de convertir l’énergie électrique des batteries en énergie mécanique durant les phases de traction du véhicule, mais aussi d’inverser le processus en phase de freinage (régénération électrique) ;
  • la batterie 12 volts : elle alimente le circuit de bord et les consommateurs électriques comme pour les autres types de véhicules (signalisation (feux, avertisseur sonore, essuie glace…), confort (ventilation, lève vitres électriques, multimedias…), etc. ;
  • le convertisseur 400-12v : il assure la recharge de la batterie 12v.

Principe et phases de fonctionnement d'une voiture électrique

La phase d’accélération

Le moteur électrique est alimenté par les batteries Haute Tension, via le convertisseur onduleur entraînant le mouvement aux roues

La phase de décélération / freinage

Dans cette phase, le moteur, entraîné par les roues, produit une tension électrique, transmise par le convertisseur onduleur aux batteries HT.

La phase de charge

Lorsque le véhicule est stationné, cette immobilisation est mise à profit pour la recharge des batteries HT par le convertisseur 400-12 v.

Voiture électrique : qualités et défauts liés au fonctionnement

Les avantages

Le fonctionnement de la voiture électrique est pratiquement la solution idéale pour de nombreux points :

  • absence de pollution : les émanations sont inexistantes, tout comme la pollution sonore.
  • les performances : contrairement à ce que l’on peut croire, le moteur électrique est très performant, son rendement théorique avoisine 100 % (35 % pour les moteurs thermiques). Il possède un couple maximal sur toute la plage de régime moteur, favorisant les accélérations (en comparaison dans un moteur thermique, le couple est maximal seulement à un régime moteur donné, soit entre 1500 et 2 000t/mn).
  • l’entretien : le moteur électrique est d’une conception simple, avec peu d’éléments mécaniques en mouvement, contrairement aux voitures thermiques, notamment les dernières générations et leur systèmes antipollution, complexes et onéreux à l’entretien.

Les inconvénients

Si la voiture électrique possède beaucoup de qualités, il faut garder quelques limites à l'esprit :

  • L'impact environnemental : malgré les aides gouvernementales favorisant l’achat de ce type de véhicule considéré peu polluant, il faut prendre en compte différents impacts ; de sa conception (notamment la production des batteries), en passant par son utilisation (avec la prise en compte des émanations produites par les centrales électriques, nécessaires à la recharge des mêmes batteries) et son recyclage (difficile, notamment toujours à cause des batteries, très polluantes), l'impact global est comparable à celui des véhicules thermiques ;
  • L’autonomie : malgré les progrès constants, elle reste toujours limitée en situation réelle, restreignant d’autant son rayon d’action (entre 150 et 300 km) ;
  • Le coût d’achat : bien que le prix d’achat net d’un véhicule électrique soit aujourd’hui abordable, il est conditionné par les primes gouvernementales (jusqu’à 8 500 €) ;
  • Le poids : les batteries chargent considérablement la masse totale du véhicule, et pour ne pas dépasser les contraintes dynamiques, ne permettent pas une autonomie acceptable.

 

 

Les évolutions du fonctionnement de la voiture électrique

Si l’impact environnemental de la voiture électrique aujourd'hui est loin d’être idéal, celle-ci reste sans conteste une solution à l’impact écologique créé par l’automobile. Bien que les batteries soient parfois encore perçues comme un point faible, les développements technologiques en pleine progression laissent entrevoir de gros progrès à court terme sur leur poids, leur rendement, une production et un recyclage plus écologique grâce à l’emploi de nouveaux matériaux.

D’autres voies, déjà explorées, pourraient améliorer ce principe de fonctionnement (hydrogène, supercondensateurs) ou le remplacer (moteur à air comprimé par exemple).

L'avis de l'expert

Le principe de la voiture électrique (VE) est très simple : à la place d’un moteur thermique (essence ou diesel), un VE est équipé d’un moteur électrique alimenté par une batterie directement intégrée au véhicule. Si le système est simple, tout le challenge est de proposer un véhicule avec les meilleures performances, le tout au service du confort et de la tranquillité du conducteur et de ses passagers.

Chez Nissan, la priorité est donnée à l’amélioration permanente des véhicules pour mieux accompagner les clients. Ainsi, les véhicules de la gamme Nissan LEAF disposent d’une batterie lithium-ion, garantie 8 ans, d’une capacité plus importante. Celle-ci permet ainsi de parcourir jusqu'à 389 km sur une seule charge. Un point essentiel pour que la recharge ne soit plus un facteur d’inquiétude.