Voiture électrique : présentation

Publié le par _Ulysse_

On parle souvent de voiture électrique mais nous devrions plutôt parler de voiture à traction électrique.
En effet, ces véhicules sont propulsés à l'aide d'un système de traction électrique. Ce système est constitué d'une gestion électronique de puissance, de moteurs électriques et d'une transmission. Il est possible d'intégrer les moteurs dans les roues, il n'y a alors plus de transmission.
Voyons maintenant avec quelle énergie alimenter ce système. Souvent, il s'agit de batteries chimiques. L'énergie est alors stockée sous forme chimique comme pour nos voitures thermiques, le carburant type SP98 ou diesel étant aussi un stockage chimique de l'énergie. Seul un condensateur stocke l'énergie sous forme électrique. Or, ceux-ci ont une capacité de stockage trop faible (du moins en 2008). Ainsi, toutes les voitures à traction électrique actuelles trouvent leur source d'énergie dans des batteries et/ou des capteurs solaires incorporés à la carrosserie et/ou une génératrice électrique.
On voit donc que contrairement à nos voitures thermiques qui utilisent obligatoirement un carburant liquide comme source d'énergie, une traction électrique peut être alimentée par différentes sources d'énergie. Ceci étant dû au fait que l'électricité est une énergie secondaire (1) qui résulte de la transformation d'une énergie primaire (1).

L'énorme avantage de la traction électrique, c'est son rendement très élevé. C'est à dire qu'elle gâche très peu l'énergie. En effet, une électronique de puissance a un très bon rendement (proche de 100%) et les moteurs électriques adaptés à cette utilisation ont des rendements d'environ 95% (2).
A titre de comparaison, les meilleurs diesels dépassent un peu les 40% de rendement dans une utilisation optimale (3).
Le rendement des moteurs électriques varie peu selon le régime et la puissance fournie contrairement aux moteurs thermiques qui voient leur rendement s'effondrer dès que l'on fait varier la puissance et le régime. En utilisation courante, le rendement moteur moyen d'une voiture diesel moderne est d'environ 25% (35% sur route, 10-15% en ville (3)).
Les moteurs électriques présentent d'autres avantages : ils sont fiables, peu coûteux, ne demandent que très peu d'entretien et sont légers. Ils fournissent un énorme couple dès le démarrage, ont une plage d'utilisation très large en régime. En gros c'est tout le contraire des moteurs thermiques qui sont lourds, manquent de fiabilité (même si 1 siècle de R&D acharnée ont permis d'améliorer ce problème), demandent un entretien régulier, sont assez coûteux, ont une plage de régime plus restreinte ce qui oblige à utiliser une boîte de vitesse. Ce bref aperçu semble faire passer le moteur thermique pour un système obsolète. Et pour tout dire, c'est peu être le cas et ce depuis plus de 100 ans!


Faisons un bref retour en arrière, plus précisément aux débuts de l'automobile au 19ième siècle. A cette époque beaucoup de voitures étaient à traction électrique! Pourquoi? A cause des nombreux avantages précédemment cités! Faisons remarquer que la première voiture à dépasser les 100km/h était une traction électrique : la jamais contente (4).

Alors, qu'es ce qu'il manque à cette traction électrique? En fait pas grand chose et ce depuis longtemps. Les voitures thermiques ont pris le pas sur les tractions électriques pour des raisons économiques. C'est qu'à l'époque quand le pétrole est arrivé, il était très bon marché. De plus, à cette époque les batteries étaient peu performantes (batteries au plomb) et chères. Pour finir, les voiture thermiques étaient plus voyantes, elles étaient plus bruyantes et faisaient de la fumée. C'est un peu bêbête mais il suffit de voir les tunings aujourd'hui.



Ce choix a été lourd de conséquences car cela a rendu nos véhicules dépendants du pétrole. Cette ressource qui comme on l'entend souvent est l'objet de 80% de la politique internationale, c'est à dire 80% des conflits politiques armés ou non. Pour finir, nos villes sont aujourd'hui envahies de véhicules polluants, toxiques pour nos poumons et bruyants.
Pourtant, certains avaient préconisé le choix de la traction électrique comme le prix Nobel de chimie Wilhelm Ostwald en 1894 (5). Nous n'avons "que" 104 années de retard.

Pour conclure, vous l'aurez compris il faut parler de traction électrique et non de voiture électrique car ces véhicules peuvent regrouper différents types (hybrides, tractions électrique avec batteries, avec génératrice ...). Ce type de traction présente des avantages certains. Malheureusement, un mauvais choix a été fait il y a environ 1 siècle. Pourrons nous revenir dessus? Cet article est suivi d'un autre présentant les véhicules à traction électriques d'aujourd'hui ainsi que la meilleure solution actuelle (à mon sens), il est disponible ici. Dans un autres article, je fais la comparaison entre les voitures thermiques et à traction électrique en terme de rendement, l'article est disponible ici.
Si vous avez des remarques à faire ou des erreurs à signaler, vous pouvez le faire dans les commentaires.

Références :

(1) Energie primaire et secondaire (wikipédia)

(2) Moteurs électriques à haut rendement

(3) Rendement moteurs thermiques

(4) La jamais contente (wikipédia)

(5) Le choix de Wilhelm Ostwald


Publié dans Technologie

Commenter cet article

Laurent GUERBY 02/01/2009 20:40

Merci pour ton analyse !

_Ulysse_ 31/12/2008 16:05

C'est en effet une bonne question.
Il y a je pense quelques raisons à cela.
D'abord, la performance énergétique de la traction électrique a beaucoup augmenté avec de nouvelles technologies (électronique, supercondensateur, moteur-roue, nouvelles batteries). Ces technologies sont tout de même assez récentes.
La seconde raison que je vois c'est que de tels véhicules posent pb sur le plan financier et industriel. En effet, la durabilité de tels véhicules serait élevée d'où une réduction significative du marché de renouvellement, de même pour l'entretien qui serait très réduit comparé à nos véhicules actuels. Les constructeurs automobile n'ont pas intérêt à voir leur marché se réduire. De plus, cela les feraient changer de métier en quelques sorte puisque les moteurs thermiques seraient beaucoup plus petits voir absents et c'est le résultat d'un siècle de R&D qui part en fumée. Quand on voit les sommes récemment englouties dans le développement des moteurs diesels c'est pas pour les mettre au placard ou presque dans les 10ans. Maintenant au vu de la crise que les constructeurs automobile traversent, cela peut les amener sur de nouveaux chemins dont la traction électrique.
Leur survie peut en dépendre.

Laurent GUERBY 31/12/2008 14:26

(merci pour le rajout de la date :)

En notant ton facteur deux d'efficacité j'ai du mal a comprendre pourquoi une telle voiture n'est pas deja en vente, surtout qu'elle evite le probleme des batteries cheres (en limitant leur usage eventuel a la recuperation freinage) et en plus elles devraient etre plus legeres que les thermiques pures actuelles (moteur plus simple).

Enfin, j'espere pouvoir remplacer ma twingo essence d'occasion (6 litres de super 95 aux cent km en moyenne pour moi) par une traction electrique en 2009 ou 2010.

Bonne suite pour ton blog !

_Ulysse_ 31/12/2008 11:57

Bonjour Laurent et merci de ta visite.

Ta remarque est tout à fait juste. Cela fait l'objet de l'article suivant "Voiture électrique : Architecture" que je t'invite à lire.

Un moteur thermique peut entraîner une turbine pour faire l'électricité du véhicule.
Un tel véhicule bien conçu consomme de l'ordre de 2 fois moins de carburant qu'un véhicule classique lorsqu'il fonctionne sur la génératrice.
C'est la solution adoptée par Chrysler sur deux
des trois véhicules à traction électrique qu'ils ont récemment présenté. C'est aussi la solution que je préconise de manière à régler le problème de l'autonomie tout en pouvant rouler tout électrique sur les petits trajets.

Pour la date c'est normal, je l'ai enlevé. A ta demande, je l'ajoute tout de suite.

Laurent GUERBY 30/12/2008 19:02

Compte tenu du rendement d'un moteur electrique et qu'un moteur thermique est maximalement efficace sur une plage restreinte, est-ce que de nos jours un moteur thermique en générateur electrique (RPM optimal) couplé a un moteur electrique ne serait pas plus efficace qu'un moteur thermique seul avec boite de vitesse et le reste ?


Note: il manque la date sur tes articles.