Comment fonctionne une voiture électrique ?
Le convertisseur
C’est la pièce maîtresse du moteur électrique. Il analyse toutes les informations que lui envoient les capteurs de la voiture pour pouvoir fonctionner. Il va vérifier que l’on peut charger la batterie en toute sécurité et convertir le courant alternatif de la borne en courant continu pour la batterie. À noter que les bornes rapides ou ultrarapides pour accélérer le temps de recharge convertissent elles-mêmes le courant. Le convertisseur sert également d’interface entre la batterie haute tension et le moteur électrique.
Le moteur
Le courant stocké est acheminé vers le moteur de la voiture. Pour cela, il utilise un procédé physique découvert à la fin du 19e siècleconsistant à employer le courant pour générer un champ magnétique sur une pièce statique (le stator). Celle-ci en se déplaçant entraîne la rotation du rotor.
Le freinage régénératif
L’autre grande particularité du moteur électrique est sa capacité à produire de l’énergie avec le freinage. Lorsque vous cessez d’accélérer et que vous freinez, le moteur tourne dans le vide, mais continue de fabriquer du courant.
Dans les phases de décélération, la batterie va récupérer l’énergie produite pour la recycler. Le freinage régénératif possède un second avantage : il réduit l’usure des disques et des plaquettes de frein.
La batterie HT de la voiture
Après le « cerveau », venons-en au « cœur » de la voiture électrique. La batterie HT (Haute Tension) qui équipe ce type de véhicule a beaucoup évolué. On est passé de la batterie en plomb ou en cadmium-nickel à la batterie en lithium-ion, et, plus récemment, la batterie lithium-air ou lithium-soufre.
Cette dernière génération de batterie a considérablement augmenté l’autonomie de la voiture. Les principaux avantages de ces batteries pour moteur électrique de voiture sont :
- Un poids léger en regard à sa grande capacité de stockage
- Un faible taux d’auto déchargesi la voiture reste inutilisée pendant longtemps.
- Un entretien minime
- La possibilité de se recharger rapidement (80 % en 30 minutes)
La batterie est la pièce la plus lourde et la plus onéreuse d’une voiture électrique. Le prix varie en fonction de chaque constructeur et du type de véhicule. Si son prix s’élève à 8000 € pour une voiture du type Zoé, on doit débourser 37 000 € pour la batterie du grand SUV Audi e-tron.
Capacité de charge
Avec une voiture électrique, on ne parle plus de litre au kilomètre. La quantité de courant stocké dans une batterie s’exprime en kilowattheure (kWh) et la capacité de charge d’une borne en « kilowatt » (kW). Ces indicateurs permettent de mesurer le temps nécessaire pour charger une batterie en divisant le nombre de kWh par le nombre de kW.
Autonomie de la voiture électrique
La puissance de la batterie électrique détermine l’autonomie de la voiture. Les progrès réalisés dans ce domaine ont permis d’augmenter celle-ci. Certains modèles de voiture électrique développent une autonomie de 500 km tandis que la moyenne tourne autour de 200 km.
Les conditions météo, la température vont réduire cette autonomie en sollicitant des équipements du véhicule comme les phares, la climatisation, le chauffage, les essuie-glace. 10 ans ou 1 500 à 2 000 cycles de recharge correspondent à la durée de vie moyenne d’une batterie.
Les bornes de chargement
Pour fonctionner, une voiture électrique doit charger sa batterie en se connectant au réseau via une prise électrique, une borne de recharge ou une « wallbox » (station de charge murale domestique). Tous les véhicules électriques prévoient deux types de chargement.Nous pouvons soit brancher la voiture avec un câble équipé d’une prise électrique standard ou bien utiliser un chargeur rapide. Pour se connecter à une borne rapide, on emploie les câbles disponibles sur le chargeur rapide équipés de différentes prises en fonction de la puissance de la borne et de sa localisation.
Deux types de connecteurs sont disponibles pour recharger une voiture électrique. On trouve des prises de type 2 sur les wallbox ou les bornes de charge publiques tandis que les connecteurs Combo 2 ou CHAdeMO sont réservés aux bornes de charge ultrarapide. Aucune inquiétude à avoir, les prises ne peuvent pas s’intervertir. Avec la voiture électrique, nous ne pouvons plus nous tromper entre deux types de carburant quitte à mettre le moteur en panne pour avoir confondu essence et diesel.
Quelles sont les spécificités de la voiture électrique ?
Comment fonctionne une voiture électrique ? Grâce à son moteur ! Le moteur électrique est un moteur techniquement plus simple comparativement au moteur thermique. Une voiture électrique n’a pas besoin de boîte de vitesses pour fonctionner et adapter la vitesse du moteur à la conduite. Les pistons, les courroies, le réservoir à carburant, le vilebrequin disparaissent également. L’entretien du véhicule électrique s'en trouve réduit.
Plus besoin d’aller au garage pour faire la vidange, vérifier les niveaux ou changer des courroies et autres filtres. La voiture électrique se conduit comme une voiture automatique. Plus besoin de passer les vitesses ! Le rôle du conducteur se limite à surveiller la vitesse et le niveau de charge de la batterie. En plus, les plaquettes de frein se changent moins souvent sur ce type de véhicule.
Seul bémol à ce tableau, si la voiture électrique n’émet pas d’oxyde de carbone et s’avère moins polluante, la fabrication des batteries avec l’extraction des métaux rares et leur retraitement en fin de vie demeurent un réel problème.
Un fonctionnement économique à l’usage
D’après les études fournies par les constructeurs, le fonctionnement d’une voiture électrique revient moins cher que celui d’un moteur thermique. On estime que le coût d’une voiture avoisinant les 15 kWh/100 km à 360 € annuel. À kilométrage égal, celui d’une voiture thermique se monterait à 1100 €. Toutefois, nous devons pondérer ce chiffre par le coût d’achat initial de la voiture électrique et celui du remplacement de la batterie.
Enfin, le prix du kilowatt indexé sur la conjoncture économique doit aussi entrer dans ce calcul. La facture d’électricité des Français a augmenté de 50 % au cours des dix dernières années. Si nous pouvons contrôler et bénéficier de tarif réglementé lorsque nous rechargeons notre véhicule chez nous, le prix de la recharge sur une borne publique va dépendre des tarifs du fournisseur.