Un véhicule électrique dispose d’une architecture plus simple qu’un véhicule thermique : un moteur électrique, une batterie rechargeable et une électronique de puissance. Outre son fonctionnement silencieux, le moteur électrique offre un meilleur rendement et prend peu de place sous le capot. Dans cet article, nous explorerons les différents types de moteurs électriques et leur fonctionnement.
Quels sont les principaux types de moteurs pour véhicules électriques ?
Il existe généralement deux types de moteurs pour voitures électriques : le moteur synchrone à aimant permanent et le moteur asynchrone (à induction).
Le moteur synchrone à aimants permanents
Installé dans près de 93 % des véhicules électriques en circulation, le moteur synchrone est un moteur triphasé qui comprend une pièce mobile (le rotor) et une pièce statique (le stator). Le rotor est doté d’aimants permanents à haute densité énergétique et joue le rôle d’un électroaimant. Quant au stator, il comprend des bobines alimentées par un courant continu. Lorsque le moteur est actionné, l’énergie électrique fournie par la batterie est transformée en champ électromagnétique au niveau du stator et fait tourner le rotor. Le terme synchrone fait référence au fait que le rotor tourne à une vitesse proportionnelle à la fréquence d’alimentation. Ce type de moteur présente plusieurs avantages :
- Il est léger et prend moins de place qu’un moteur asynchrone.
- Il offre un meilleur rendement énergétique et peut être associé à une batterie de moindre capacité.
- Il nécessite un entretien réduit en raison de la suppression des frottements.
- La vitesse de rotation du moteur est constante.
- Les accélérations sont plus rapides.
C’est le cas des véhicules électriques Toyota comme le SUV bz4x qui est doté d’un moteur synchrone à aimants permanents. Notez qu’il existe également des variantes de moteur synchrone avec rotor bobiné, mais leur utilisation est limitée dans l’industrie automobile.
Le moteur asynchrone
Appelé également moteur à induction, le moteur asynchrone est composé d’un rotor doté de bobines d’excitation et d’un stator. Les deux composants sont séparés par un entrefer. Lorsque les bobines du stator sont alimentées par le courant électrique, elles créent un champ magnétique qui entraîne la rotation du rotor. Contrairement au moteur synchrone, il y a un décalage entre la vitesse de rotation et la fréquence du champ magnétique qui crée un glissement dans le mouvement du rotor. Malgré son rendement inférieur à celui du moteur synchrone, le moteur asynchrone présente lui aussi des avantages significatifs :
- Des coûts de fabrications réduits.
- Une meilleure robustesse mécanique.
- L’absence d’aimants permanents réduit le risque de démagnétisation, ce qui se traduit par une meilleure résistance aux températures élevées.
En raison de sa conception simple et de son coût réduit, le moteur à induction est particulièrement utilisé dans les véhicules hybrides.
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Le réducteur
À la différence d’un moteur thermique, un moteur électrique délivre son couple maximal au démarrage grâce à sa force de rotation élevée. Ainsi, il ne requiert pas de boîte de transmission pour adapter le rapport de vitesse au régime moteur. Cela dit, pour adapter le couple moteur à la vitesse de déplacement du véhicule, un réducteur à rapport fixe est placé entre l’arbre de sortie du moteur et les roues motrices.
Le système d’alimentation
Le système d’alimentation d’une voiture électrique se compose d’une batterie et d’une électronique de puissance. La batterie est généralement placée sous le plancher du véhicule. Elle permet de stocker l’énergie électrique pour alimenter le moteur et les différents systèmes électriques du véhicule tels que l’éclairage, le chauffage ou le système multimédia.
L’électronique de puissance permet de convertir le courant continu fourni par la batterie en courant alternatif pour alimenter le moteur. Elle assure également la gestion de l’alimentation du moteur et contribue au processus de stockage de l’énergie convertie lors des phases de décélération et de freinage. On peut la comparer au système d’injection électronique d’un moteur thermique. En effet, l’électronique de puissance adapte le courant électrique fourni au moteur (en phase et en amplitude) en fonction de la sollicitation du conducteur via la pédale d’accélération.
Entretien d’un moteur de voiture électrique
L’avantage majeur d’un moteur électrique par rapport à un moteur thermique est qu’il comprend moins de pièces mobiles. Cela se traduit par des frottements réduits et une durée de vie prolongée. De plus, un moteur électrique n’a pas besoin d’un système de filtrage ou de lubrification. Ainsi, il ne requiert aucun entretien périodique comme la vidange d’huile ou le remplacement des filtres et des bougies.
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