Moteur de voiture électrique : comment ça marche ?
Une voiture qui roule sans émettre le moindre son, ce n’est plus de la science-fiction depuis quelques années. Comment est-ce techniquement possible ?
Ekwateur vous explique dans ce manuel, comment fonctionne le moteur d’une voiture électrique. Allez, en voiture Simone ! 🚗
1 mars 2023
Lecture 4 mn
Qu’est-ce qu’une voiture électrique ?
À moins de sortir tout droit d’une grotte, vous avez sûrement déjà vu une voiture électrique en France, ou bien entendu parler de Tesla ou d’Elon Musk. Les voitures électriques sont des véhicules dont le moteur fonctionne grâce à une batterie alimentée par de l’électricité. Chaque batterie dispose de sa propre autonomie. Toutefois, saviez-vous qu’elles existaient depuis la fin du 19e siècle ? Elles n’ont été commercialisées que depuis la fin du 20e siècle.
Quelle différence entre une voiture électrique et une voiture thermique ?
La principale différence entre une voiture électrique et une voiture thermique tient à son type de motorisation. La première possède un moteur électrique à courant continu ou alternatif alors que la seconde est équipée d’un moteur à combustion qui fonctionne à l’essence ou au gasoil.
Le moteur électrique utilise l’énergie électrique contenue dans la batterie pour faire rouler la voiture, alors que le moteur thermique a recours à du carburant (essence ou diesel, des énergies fossiles) pour fonctionner.
Dans un moteur électrique, c’est la force électromagnétique qui permet d’obtenir un mouvement ; alors que le moteur thermique repose sur le principe de la thermodynamique pour convertir l’énergie thermique en énergie mécanique.
Autre élément différenciant : un moteur de voiture électrique comporte moins de pièces qu’un moteur thermique, et est donc plus facile à entretenir. Cerise sur le gâteau : il est généralement plus puissant que son homologue ! En effet, au démarrage, la réponse du moteur est instantanée. Cela est dû au nombre limité de pièces entre le moteur et les roues qui réduisent les pertes de puissance et améliorent son efficience (80 % contre 30 % sur un moteur à combustion).
Astuce écolo : pour aller encore plus loin dans la mobilité durable, utilisez de l’électricité verte pour votre voiture ! Pour cela, vous pouvez utiliser les bornes de recharge publiques alimentées en énergie renouvelable. Encore mieux, faites des économies d’énergie en produisant vous-même votre électricité grâce à l’installation de panneaux solaires chez vous !
Comment fonctionne un moteur de voiture électrique ?
En quelques mots, voici ce qu’il se passe sous le capot (ou plutôt sous les essieux) d’une voiture électrique. 🚗
Lorsque vous appuyez sur la pédale d’accélération d’une voiture électrique, la batterie produit du courant continu. Celui-ci est transformé en courant alternatif via un convertisseur (l’onduleur).
Lorsque le courant électrique traverse la partie fixe du moteur (le stator), un champ électromagnétique est créé.
Ce processus entraîne la rotation d’une pièce mobile (le rotor) qui génère l’énergie mécanique nécessaire pour actionner les engrenages de la voiture, lesquels font tourner les roues de la voiture.
Et en route mauvaise troupe ! 💨
De quoi est composé un moteur de voiture électrique ?
Avant d’entrer plus en détails dans le fonctionnement du moteur électrique, jetons un œil aux différents éléments qui le composent.
Le stator et le rotor : des composants clés
Le stator et le rotor sont au cœur du système, mais à quoi servent-ils… Vous calez ? 🛑 Pas de problème, on vous aide à redémarrer !
Petit moyen mnémotechnique pour bien les différencier : le stator est la partie statique, fixe du moteur. À l’inverse, le rotor vient du mot “rotation” ; il s’agit donc d’un élément mobile, rotatif qui tourne sur lui-même sous l’effet du champ électromagnétique, entraînant ainsi la propulsion du véhicule. Le rotor est situé à l’intérieur du noyau du stator.
Le stator joue le rôle de l’inducteur, car c’est lui qui génère le champ électromagnétique tournant lorsque le courant électrique de la batterie le traverse.
Le rotor joue le rôle de l’induit, car c’est lui qui subit le champ électromagnétique en provenance du stator. À son contact, il se met à tourner (imaginez-vous une roue de hamster), ce qui produit de l’énergie mécanique et permet de faire avancer le véhicule.
On n'est pas loin de Retour vers le Futur de la voiture électrique non ? ➡️
Le groupe motopropulseur électrique (GMP) : le squelette de la voiture électrique
Le groupe motopropulseur électrique est un assemblage de composants qui permet de mettre en mouvement le véhicule. Il s’agit d’une structure en métal sur laquelle viennent s’ajouter tous les éléments (roues comprises) participant à la motricité de la voiture.
Il est composé du moteur électrique ainsi que du :
- contrôleur électronique de puissance (PEC ou Power Electronic Controller) : il s’agit d’un circuit électronique dédié à la gestion des courants qui alimentent le moteur ;
- le réducteur : ce composant permet de réguler la vitesse de rotation transmise par le moteur avant de parvenir aux roues ;
- la transmission.
Vous n’arrivez plus à suivre ? Rechargez les batteries, et on repart ! 🔋
Quels sont les différents types de moteurs électriques ?
Avant de nous pencher sur les types de moteur électrique (synchrones et asynchrones), il faut comprendre comment circule l’électricité au sein d’une voiture électrique. Sortez vos vieux cahiers de physique ! ⚡
L’importance du courant alternatif (AC) et du courant continu (DC) pour faire fonctionner le moteur électrique
Le courant alternatif et le courant continu sont deux types de flux électriques qui circulent au sein d’une voiture électrique :
- Le courant continu (DC) est un courant électrique dans lequel la charge électrique (les électrons) circule dans un seul sens ;
- Le courant alternatif (AC) est un courant électrique dans lequel la charge électrique change régulièrement de direction.
Pour fonctionner, un moteur de voiture électrique utilise du courant alternatif. Or, la batterie électrique ne produit que du courant continu ! Il faut donc convertir le courant continu de la batterie en courant alternatif pour que le moteur tourne et fasse avancer la voiture. Cette conversion est effectuée par l’onduleur (comme pour les panneaux solaires !).
💡 Bon à savoir : certains moteurs de voitures électriques utilisent du courant continu pour fonctionner mais leur action est limitée à l’actionnement des essuie-glace par exemple. Eh oui, ils n’ont pas assez de « jus « pour propulser le véhicule en tant que tel !
Les deux principaux types de moteurs électriques : synchrones et asynchrones
Une fois que le courant continu est transformé en courant alternatif par l’onduleur, l’électricité vient alimenter le moteur. Il en existe deux types : les moteurs synchrones et asynchrones.
Dans ces deux types de moteurs, on retrouve le stator et le rotor, cependant leur rôle diffère.
Le moteur asynchrone est aussi appelé moteur à induction. Il peut être monophasé ou triphasé. Ici, le rotor est composé d’anneaux qui prennent la forme d’une cage d'écureuil. Ce dernier tourne néanmoins trop lentement pour se synchroniser sur la vitesse de rotation du champ magnétique. L’adjectif asynchrone désigne donc ce décalage ou retard entre la vitesse de rotation du rotor et le champ magnétique. Moins il y a d'écart entre ces deux valeurs, plus le moteur est puissant. Les moteurs asynchrones se retrouvent sur les voitures électriques conçues pour effectuer des déplacements longs et rapides.
Le moteur synchrone est quant à lui composé d’un aimant ou d’une bobine. Ici, le rotor tourne à la même vitesse que le champ magnétique généré par le stator : il est synchronisé sur sa vitesse de rotation, d’où son nom ! L’écart entre ces deux valeurs est égal à zéro. Les moteurs synchrones se retrouvent principalement sur les voitures électriques citadines, car ils permettent des arrêts fréquents et des redémarrages à faible vitesse.
Et voilà, vous êtes arrivé à destination, et sans aucune empreinte carbone ! Vous savez désormais tout du fonctionnement d’un moteur de voiture électrique. Il ne nous reste plus qu’à vous souhaiter un bon séjour 👋
Nos derniers articles de la catégorie
