Comment fonctionne un moteur de voiture électrique ?

Publié par le 11.10.2019 - 3 min

Oubliez les cylindres, les pistons et les gaz d’échappement : le moteur d’une voiture électrique s’articule autour d’un ensemble de pièces chargées de convertir l’électricité en énergie mécanique grâce à la création d’un champ magnétique.

Le fonctionnement d’un moteur électrique repose sur un procédé physique mis au point dès la fin du XIXe siècle : il consiste à utiliser un courant pour créer, au niveau de la partie fixe de la machine (le stator), un champ magnétique dont le déplacement va mettre en mouvement une pièce tournante (le rotor).

On rencontre aujourd’hui des moteurs électriques dans de nombreux objets du quotidien. La plupart d’entre eux exploitent des moteurs à courant continu dont le fonctionnement est plutôt basique. Le moteur est raccordé directement à sa source d’énergie (pile, batterie) et sa vitesse de rotation dépend directement de l’intensité du courant utilisé en entrée. Faciles à produire, ces moteurs ne répondent cependant pas aux exigences de puissance, de fiabilité et de compacité d’une voiture électrique.

Pour y parvenir, il faut se tourner vers des moteurs à courant alternatif, ce qui implique le recours à un circuit de conversion pour transformer le courant continu fourni par la batterie.

Moteur synchrone ou asynchrone

Il existe deux types de moteurs à courant alternatif dans le monde automobile. Le moteur asynchrone repose sur un stator alimenté en électricité pour générer un champ magnétique tournant. L’action de ce dernier attire ensuite le rotor dans une poursuite sans fin, comme s’il essayait de rattraper le champ magnétique sans jamais y parvenir. Du fait de ce fonctionnement, il existe un décalage entre la vitesse de rotation du rotor et celle du champ magnétique. Ce phénomène, baptisé glissement, a un impact sur le rendement du moteur.

Dans un moteur synchrone, le rotor prend la forme d’un électroaimant qui participe activement à la création du champ magnétique. Sa vitesse de rotation est alors directement proportionnelle à la fréquence du courant qui anime le moteur, sans les pertes liées au glissement.

Synchrone ou asynchrone, la machine électrique fonctionne de façon réversible, ce qui signifie qu’elle peut convertir l’énergie mécanique en électricité lors des phases de décélération : c’est le principe du freinage récupératif, hérité de l’alternateur.

Rotor bobiné ou aimant permanent

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Certains moteurs synchrones exploitent un aimant permanent au niveau du rotor. Il présente l’avantage de fonctionner sans alimentation électrique, mais exige le recours à des métaux ou alliages comme le néodyme ou le dysprosium. Problème : leurs prix se révèlent très volatiles, du fait d’un quasi-monopole de la part de la Chine sur ces fameuses « terres rares ». L’autre solution, adoptée par Renault pour ZOE, consiste à construire un électroaimant à partir d’un bobinage de cuivre. Elle suppose un processus industriel plus complexe mais permet de contourner les problèmes liés à l’approvisionnement tout en maintenant un excellent rapport entre poids du moteur et couple délivré.

Du moteur au groupe motopropulseur électrique

À bord d’une voiture, la machine électrique composée par le rotor et le stator rejoint un ensemble plus vaste, le groupe motopropulseur électrique. Au sein de ce dernier, on trouve également le Power Electronic Controller (PEC), qui réunit toute l’électronique de puissance chargée de piloter l’alimentation du moteur et la recharge de la batterie. Il intègre enfin le réducteur, la pièce chargée d’adapter le couple et la vitesse de rotation transmis par le moteur en direction des roues. Ensemble, ces trois éléments confèrent à la voiture électrique son silence de fonctionnement, sa fiabilité, son coût à l’usage réduit… et son plaisir de conduite !

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