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Le fonctionnement d’une voiture électrique

La voiture électrique fonctionne grâce à l’électricité. On dit par ailleurs que c’est un véhicule propre car elle n’émet pas d’émissions de CO2 lors de son fonctionnement.

Pour fonctionner, elle a besoin d’électricité. Celle-ci est stockée dans un accumulateur (batterie). Nous pouvons la recharger grâce au branchement de la voiture à une source d’énergie (prise secteur, borne de recharge). À savoir qu’une batterie ne stocke uniquement que du courant continu (DC). Tous les véhicules électriques et hybrides sont donc équipés de chargeurs embarqués qui vont redresser le courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Ce dernier va conditionner la durée de charge en courant alternatif (AC) car il a une puissance limitée. Certains constructeurs proposent en option des chargeurs embarqués de plus forte puissance.

Un électronique de puissance va servir de véritable cerveau et permettre à la voiture son bon fonctionnement. C’est d’ailleurs cet élément qui calcule la puissance à fournir en fonction des indications reçues par le potentiomètre (pédale d’accélérateur). Lorsque vous sollicitez cette dernière, c’est l’électronique de puissance qui gère l’énergie à envoyer vers le ou les moteurs électriques (certains véhicules ont plusieurs moteurs électriques notamment sur chaque roues afin d’améliorer les performances et l’adhérence). La batterie est donc un véritable réservoir et son autonomie va dépendre de votre conduite, mais aussi d’éléments externes comme le nombre d’appareils en fonctionnement (radio, climatisation, chauffage, phares, etc.) et de la température extérieure. Notez une baisse d’autonomie de presque 10% lors de températures négatives.

Si la batterie se recharge par le biais du branchement de la voiture sur une source d’énergie, elle est également capable de récupérer de l’énergie lors des phases de freinage. Et oui, le moteur électrique est très polyvalent. Composé d’un rotor et d’un stator, il peut changer le sens de son mouvement pour permettre la marche arrière, ceci en inversant le sens de circulation d’électricité. Il est aussi capable de se transformer en générateur pour produire de l’électricité. C’est tout simplement l’effet inverse, un peu comme le fonctionnement d’une éolienne, mais nous remplaçons ici l’hélice par les roues de la voiture. Lors d’une phase de freinage, le moteur va créer une force en générant de l’énergie, ce procédé permet donc de préserver l’usure des freins, et de recharger la batterie du véhicule. Sur certains modèles, il est même possible de choisir l’intensité du frein moteur par le biais de palettes (Comme le propose le Mercedes-Benz EQA).

L’élément qui va déterminer la majeure partie des caractéristiques du véhicule, c’est la batterie. En effet, la puissance, l’autonomie et le poids sont fortement impactés par le type de batterie. Il en existe d’ailleurs plusieurs, et si les constructeurs s’acharnent pour trouver le meilleur compromis, le poids reste l’élément le plus dur à maitriser. A ce jour, la plupart des batteries ont un rapport en moyenne de 6,3kg par Kwh, ce qui sous entend que pour une batterie de 52 Kwh que l’on retrouve dans la Renault Zoe par exemple, la batterie pèse ici 326kg ! L’enjeux pour les fabricants de batterie est donc d’abaisser le rapport Kilogramme / Kwh sans que le coût soit exorbitant.

De quoi est composé une voiture électrique ?

Le moteur électrique

Le moteur électrique est composé de deux parties, un stator (pièce fixe) et le rotor (pièce mobile dans le stator). Dans la plupart d’entre-eux, le stator est composé d’aimants disposés par paire sur lesquels sont fixés aux extrémités des bobines de cuivres. Le rotor est lui aussi composé d’aimant (nous parlons ici donc d’un moteur à aimants permanents). C’est le champ magnétique créé par le courant électrique envoyé dans le stator qui permet la rotation du rotor. D’autres systèmes existent comme le moteur à induction ou le moteur à rotor bobiné.

La batterie

La batterie est composé d’un ensemble d’accumulateurs. Fonctionnant grâce à la chimie, ceux-ci existent sous différentes versions. Auparavant, la batterie la plus utilisée était au plomb, délaissée ce jour par la technologie lithium-ion bien plus efficiente. Plus il y aura d’accumulateurs dans une batterie, plus celle ci sera performante au détriment du poids et de sa taille. Certains constructeurs tournent la dimension de celle-ci à leur avantage en la plaçant au milieu du véhicule afin de participer à la rigidité du châssis.

Le chargeur embarqué

Ce module permet à la batterie d’être rechargée lorsque le courant est en alternatif (AC). Comme nous l’expliquons ici, l’accumulateur ne peut recevoir que du courant continu (DC), mais la plupart des installations pour ne pas dire toutes proposent du courant alternatif car c’est ainsi qu’il est acheminé vers les foyers et autres bâtiments. Les voitures et autres véhicules électriques sont donc équipés de chargeurs embarqués qui vont redresser le courant afin d’alimenter la batterie, ils sont limités en puissances et vont conditionner la charge maximum à respecter en alternatif. La raison pour laquelle les chargeurs hautes puissances (jusqu’à 350Kw) rechargent rapidement, est qu’ils transforment eux-mêmes le courant afin de l’envoyer dans la batterie du véhicule sans passer par le chargeur embarqué.

L’électronique de puissance

C’est le cerveau de la voiture. Il va orchestrer le sytème électronique de la voiture et veiller à son bon fonctionnement. C’est lui qui détermine la puissance que doit délivrer la batterie en fonction des informations reçues par le potentiomètre (capteur de pédale l’accélérateur). Il détermine également le moment ou le moteur électrique doit fonctionner en tant que récupérateur d’énergie (générateur) lors des freinages.