La voiture électrique : comment ça marche ?

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Au premier coup d’œil, les véhicules électriques ressemblent aux voitures à essence ou diesel. Pourtant, les voitures électriques observent un mode de fonctionnement complètement différent. Pour comprendre les différences, il faudra soulever le capot de vos voitures vertes ! Dans cet article, on s’intéressera donc au parcours de l’électricité dans votre véhicule !

Petite leçon de mécanique sur le véhicule électrique

Pour simplifier les choses, dîtes-vous qu’en lieu et place d’un moteur thermique, votre voiture est dotée d’un moteur électrique. Celui-ci trouve sa source d’énergie dans la batterie.

Vous l’avez peut-être remarqué, le véhicule électrique ne dispose pas d’embrayage. Aussi, pour avoir du courant continu, il suffit au conducteur d’appuyer sur la pédale d’accélérateur. Le courant continu se transforme en courant alternatif grâce à l’action d’un convertisseur. C’est aussi lui qui génère le champ électromagnétique parcourant la bobine de cuivre mobile de votre moteur.

Votre moteur contient un ou plusieurs aimants fixes. Ils opposent leur champ magnétique à celui de la bobine, ce qui les met en mouvement et fait rouler le moteur.

Les conducteurs avertis ont sans doute constaté qu’il n’y avait pas non plus de boîte de vitesse. Dans une voiture électrique, c’est l’axe du moteur qui tourne sur celui des roues motrices sans intermédiaire. La voiture n’a donc pas besoin de pistons.

Enfin, pour que tous ces « dispositifs » soient parfaitement synchronisés les uns avec les autres, un ordinateur embarqué vérifie et module la puissance à développer. Selon les situations, le moteur de votre voiture règle donc sa puissance en fonction du rapport tour/ minute. Souvent, celui-ci est moindre que sur les véhicules thermiques.

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La recharge : là où tout commence

Pour que votre véhicule puisse rouler, il a besoin que vous le branchiez sur une prise ou une borne de recharge. Un câble disposant de connecteurs adaptés vous permet de réaliser cette opération. Il existe différents modèles, correspondant aux différents modes de recharge. Si vous souhaitez rechercher votre nouvelle voiture à votre domicile, sur votre lieu de travail ou aux bornes publiques, vous aurez besoin d’un câble avec connecteurs de « type 2 ». Utilisez des câbles « Combo CCS » ou « Chedemo » pour une utilisation des bornes rapides.

Lors de la recharge, le câble est parcouru par un courant électrique alternatif. Votre voiture procède de son côté à plusieurs vérifications :

  • Il lui faut un courant de bonne qualité et bien configuré ;
  • La prise de terre doit assurer une recharge sans aucun danger.

Après vérification de ces deux points, le véhicule donne son autorisation pour que l’électricité traverse son convertisseur.

Le rôle essentiel du convertisseur dans un véhicule rechargeable

Le convertisseur « convertit » le courant alternatif qui arrive par la borne en courant continu. Cette étape est nécessaire car les batteries des voitures électriques ne peuvent stocker que du courant continu. Ceci dit, sachez que vous pouvez trouver des bornes qui transforment directement le courant alternatif en courant continu. Elles envoient directement leur « production » dans la batterie de votre véhicule. Ces bornes de recharge permettent des recharges rapides, ou ultra-rapides, selon le modèle. En revanche, si vous comptiez vous équiper de ces bornes pour recharger votre nouvelle voiture électrique, sachez qu’elles sont très onéreuses et imposantes, et qu’elles ne sont donc installées, pour le moment en tout cas, que dans les endroits publics (comme les aires d’autoroute par exemple).

Les deux types de moteur des véhicules électriques

Une voiture électrique peut être équipée de deux types de moteur, un moteur synchrone ou un moteur asynchrone.

Le moteur asynchrone génère un champ magnétique lorsqu’il tourne. Pour y parvenir, il s’appuie sur le stator, qui reçoit de l’électricité. Le rotor se trouve alors constamment en rotation. Le moteur asynchrone est surtout installé dans les voitures effectuant de longs trajets et roulant à grande vitesse.

Dans un moteur asynchrone, le rotor assume lui-même le rôle de l’électro-aimant. Il crée donc activement le champ magnétique. La vitesse de rotation du rotor dépend de la fréquence du courant que reçoit le moteur. C’est le type de moteur idéal pour conduire en ville, sur des trajets parsemés d’arrêts fréquents et de redémarrages à petite vitesse.

La batterie, la réserve d’électricité de l’automobile électrique

La batterie ne contient pas plusieurs litres d’essence, mais des kilowattheures (kWh). Le débit que la batterie est capable de délivrer s’exprime quant à lui en kilowatt (kW).

La batterie de toutes les voitures électriques se composent de milliers de cellules. Lorsque le courant les traverse, il se répartit dans ces milliers de composants. Pour vous donner une idée plus concrète de ces cellules, imaginez-les sous la forme de piles ou de poches, reliées les unes aux autres.

Une fois que le courant est passé par les piles de la batterie, il est envoyé vers le ou les moteurs électriques de votre véhicule. A ce stade, le stator voit un champ magnétique se créer. C’est ce dernier qui entraîne le mouvement du rotor du moteur. Contrairement au moteur thermique, celui-ci imprime son mouvement sur les roues. Selon les modèles de voitures, il se peut qu’il transmette son mouvement aux roues via un réducteur. Celui-ci n’a qu’un seul rapport, ce qui améliore sa vitesse de rotation.  C’est lui qui trouve le meilleur rapport possible entre le couple et la vitesse de rotation. Bon à savoir : la vitesse du rotor dépend directement de la fréquence du courant qui traverse le moteur.

Pour info, sachez que les nouvelles batteries rechargeables fonctionnent au lithium. L’autonomie d’une voiture électrique varie en moyenne entre 150 et 200 km. De nouvelles batteries à venir (lithium-air, lithium-soufre…) permettront d’augmenter significativement les batteries de ces véhicules au cours des prochaines années.

Comment modifier l’allure de sa voiture électrique sans boite de vitesse ?

Ce type de véhicule est doté d’un moteur pouvant effectuer plusieurs dizaines de milliers de tours par minute ! Vous n’avez donc pas besoin de boîte de vitesse pour modifier votre vitesse de croisière.

Le moteur d’un véhicule tout électrique transmet la rotation directement aux roues.

Que faut-il retenir de la batterie Lithium-Ion ?

Si vous réfléchissez sérieusement à l’achat d’un véhicule électrique, voici quelques informations pertinentes à connaître quant aux batteries Lithium-Ion.

L’un des avantages de cette batterie est son faible taux d’autodécharge. Concrètement, cela signifie que si vous n’utilisez pas votre véhicule pendant un an, elle perdra moins de 10% de sa capacité de charge.

Autre avantage non-négligeable : ce type de batterie ne demande presque aucune maintenance. En revanche, elle doit systématiquement être munie d’un circuit de protection et de régulation, le BMS.

Selon le modèle et la marque de votre véhicule, des temps de charge de batterie différents peuvent être observés. Ainsi, pour savoir combien de temps votre véhicule restera branché à votre prise de courant, reportez-vous à la densité de sa batterie et au mode de charge que vous aurez choisi. A titre indicatif, une charge peut durer environ 10 heures. Montrez-vous prévoyant et anticipez !

Si vous n’avez ni envie ni le temps d’être prévoyant, branchez votre véhicule à une borne de recharge ou à une wallbox : le temps de charge sera divisé par deux !

Aure alternative pour les plus pressés : privilégier une « recharge rapide » à une recharge complète : votre véhicule sera rechargé à 80% en seulement 30 minutes !

Bon à savoir : la majeure partie du temps, les batteries du véhicule se trouvent sous le plancher. Leurs capacités évoluent entre 15 et 100 kWh.

La particularité étonnante du freinage d’une auto électrique

Vous ne le savez peut-être pas encore, mais rouler en voiture électrique vous permet de fabriquer de l’électricité ! Les constructeurs automobiles ont donné un « super pouvoir » à leurs automobiles électriques : lorsque votre moteur tourne sans recevoir d’électricité (par exemple lorsque votre pied quitte la pédale d’accélérateur ou lorsque vous freinez), il en fabrique ! Cette énergie file directement dans votre batterie.

Toutes les voitures électriques récentes disposent de plusieurs modes autorisant leurs conducteurs à opter pour une puissance de frein régénératif ou pour une autre.

Comment recharger ces nouveaux véhicules écologiques ?

Vous vivez dans un pavillon ? Dans ce cas, vous pouvez recharger votre voiture directement chez vous.

Recharger sa voiture chez soi

Pour recharger votre voiture chez vous, munissez-vous du câble qui vous a été vendu avec votre véhicule, et branchez-le à une prise standard. Celle sur laquelle vous avez l’habitude de recharger votre smartphone conviendra très bien ! Veillez toutefois au risque potentiel de surchauffe. L’intensité du courant est souvent limitée à 8 ou 10A pour éviter tout incident. Aussi, si vous avez besoin d’une recharge complète pour assurer le fonctionnement de votre petite voiture électrique, mieux vaut prévoir de brancher votre voiture toute la nuit. En effet, une intensité plus faible entraîne un temps de charge plus long.

Autre solution : installer une wallbox. Celle-ci coûte entre 500 et 1 200 €, mais vous pourrez prétendre à un crédit d’impôt de 30%. Vous y gagnerez une charge plus rapide et un courant plus intense (dans les 16A environ).

Recharger son véhicule à une borne publique

Si vous vivez en appartement, que vous ne pouvez pas brancher votre voiture chez vous ou que vous voyagez, vous pouvez brancher votre voiture à une borne publique. Vous le trouverez toutes sur des applications spécialisées ou sur internet. Renseignez-vous à l’avance : vous pourriez avoir besoin d’une carte vous donnant accès à la borne, délivrée par l’enseigne ou par la collectivité ayant mis ladite borne en place.

Selon les différents dispositifs, les puissances délivrées varient, et donc les temps de charge également.

Les modèles électriques peuvent-ils tomber en panne ?

Ces véhicules plus respectueux de l’environnement présentent aussi l’avantage de moins tomber en panne. Logique, puisqu’ils comprennent moins de composants !

Cela dit, ces voitures peuvent subir des pannes d’énergie. En effet, comme pour les voitures à essence ou diesel, si vous n’anticipez pas assez la quantité de « carburant » disponible dans votre « réservoir », votre véhicule ne pourra plus avancer !

Votre voiture tout électrique vous enverra un message d’alerte lorsque le niveau de votre batterie sera particulièrement faible. Sachez qu’il vous rester alors seulement 5 à 10 % d’énergie ! Les alertes apparaissent sur le tableau de bord ou l’écran central.

Rassurez-vous, vous n’allez pas (forcément) tomber en rade sur le bord d’une route déserte. Ces voitures propres peuvent encore vous transporter pendant 20 à 50 km, le temps pour vous de vous rapprocher d’un point de charge.

Passée cette distance, votre voiture réduit la puissance de son moteur, et vous devriez ressentir une décélération progressive. Si vous continuez à rouler, vous verrez apparaître d’autres avertissements. S’enclenche alors le mode « Tortue », lorsque votre véhicule se retrouve vraiment « à bout de souffle ». Votre vitesse maximale ne dépassera pas la dizaine de kilomètres, et si vous ne voulez (vraiment) pas vous retrouver en rade sur le bord d’une route déserte, il vous faudra absolument vous garer ou recharger la batterie.

Combien coûte la recharge d’une voiture électrique ?

Le coût d’une recharge dépend de plusieurs facteurs. Sachez que recharger votre véhicule chez vous vous reviendra moins cher que le faire à une borne publique. Prenons l’exemple d’une Renault Zoé. Sa recharge vous coûtera environ 3,71 € en Europe, soit 4 cents seulement le kilomètre !

Avec une borne publique, comptez environ 6 € pour faire 100 km.

Vous trouverez aussi des bornes à 22kW gratuites pendant un certain laps de temps, avant de devenir payantes.

Les bornes les plus chères sont incontestablement celles dites de « recharge rapide ». Ceci est dû à la puissance importante qu’elles demandent, et qui impose une infrastructure particulière. Si on garde notre exemple de la Renault Zoé, les 100 km d’autonomie vous reviendront à 10,15 €.

Pour finir, sachez que d’une manière générale, une voiture électrique vous reviendra moins cher qu’une voiture thermique. Celle-ci vous coûte en moyenne 10 € pour pouvoir rouler 100 km.

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Publié le 20 Avril 2021

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