Comment fonctionne une voiture électrique ?

Vous envisagez de troquer votre voiture thermique pour un modèle électrique, mais vous voulez comprendre ce que cache le capot d’un véhicule « propre » ? Adieu boîte de vitesses, pistons et courroie de distribution… Ensemble, découvrons le fonctionnement d’un moteur électrique doté d’une ou plusieurs batteries et de beaucoup d’électronique !

Le principe de fonctionnement d'un moteur électrique

Contrairement au moteur thermique, Diesel ou à essence, qui utilise l’énergie mécanique et la chaleur pour créer le mouvement, le moteur d’une voiture électrique s’appuie spécifiquement sur une source d’énergie électrique pour accomplir la même tâche.

Concrètement, tous les véhicules électriques - qu’importent les modèles - abritent un moteur électrique qui génère du mouvement via une force électromagnétique produite via à deux pièces essentielles : le stator qui permet de créer un champ magnétique et qui, grâce à la force du courant électrique, fait tourner le rotor. Ainsi, lorsqu’il reçoit de l’électricité, le moteur électrique crée du mouvement et quand il est en mouvement, il crée de l’électricité. La voiture électrique est donc basée sur un système réversible.

Mais comment le moteur électrique d’une voiture est-il alimenté ? Le moteur d’un véhicule 100 % électrique fonctionne sur courant alternatif (CA), alors que sa batterie a besoin d’un courant continu (DC) pour être alimentée. Il est donc indispensable de convertir le courant alternatif en courant continu via un circuit de conversion.

Les types de moteurs électriques dans une voiture

Il existe deux grandes catégories de moteurs électriques basées sur le principe de réversibilité (conversion de l’électricité pendant les phases de décélération) :

  • Le moteur asynchrone composé d’un stator, qui génère un champ magnétique lors du passage du courant électrique, et d’un rotor constitué d’aimants permanents ou d’électro-aimants (bobinés) en perpétuelle rotation.

  • Le moteur synchrone, également composé d’un stator et d’un rotor. Mais ici, le moteur a besoin d’un moteur auxiliaire ou d’un convertisseur électronique pour entraîner le rotor.

Le moteur asynchrone est généralement utilisé sur les voitures électriques destinées à parcourir de grandes distances (modèles berlines ou SUV), tandis que le moteur synchrone semble plus adapté aux véhicules électriques conduits la plupart du temps en milieu urbain avec des arrêts réguliers et des redémarrages. Relativement simple, le principe de fonctionnement d’un moteur électrique facilite l’entretien des véhicules « propres » car peu de pièces sont sous le capot (environ 250), contre plus de 1 500 pour un véhicule thermique.

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La batterie d'un véhicule électrique

À l’image du moteur pour la voiture thermique, la batterie est l’élément central d’un véhicule électrique. Composée de petites piles qui ressemblent à des milliers de cellules, elle stocke une certaine quantité d’énergie exprimée en kilowattheure (kWh soit le débit d’électricité que délivre la batterie en une heure).

Autrefois en plomb, les batteries des voitures électriques sont constituées désormais de lithium-ion (un accumulateur énergétique dense) afin d’offrir une plus grande autonomie sans avoir besoin de décharger totalement la batterie avant de la recharger.

Quant au fonctionnement de la batterie d’une voiture électrique, il s’appuie sur deux phases : une phase de « décharge » où les électrons stockés sont libérés pour alimenter le moteur électrique, et une phase de « charge » où les électrons passent de la cathode à l’anode pour recharger la batterie.

La recharge d'un véhicule électrique aujourd’hui

Les innovations techniques ont permis d’augmenter la vitesse de recharge des batteries et l’autonomie des voitures électriques et hybrides. Désormais, on trouve des véhicules qui permettent de parcourir jusqu’à 500 km, voire plus, en 100 % électrique. Quant au temps de charge, il varie en fonction du volume de la batterie, de la puissance du courant électrique, mais aussi du type de véhicule électrique et du câble utilisé.

Présente sur tous les nouveaux véhicules électriques, la prise T2 permet par exemple une puissance de charge de 3,7 à 22 kW, tandis que la prise Combo CCS assure une puissance encore plus importante.

Dans tous les cas, les bornes de recharge se multiplient dans les parkings ou dans les rues, avec des bornes de recharge ultra rapide qui affichent une vitesse de recharge de 30 minutes pour une batterie de 50 kWh, tandis que l’installation d’une prise à domicile est grandement simplifiée par des aides de l’État. Vous voilà assuré de pouvoir recharger facilement votre véhicule électrique !