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Propulsion électrique d’une voiture

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L’électricité est considérée aujourd’hui comme l’alternative incontournable du gazole et de l’essence. Les limites imposées jusqu’alors par les difficultés de stockage dans des batteries lourdes et volumineuses semblent reculer du fait des progrès des accumulateurs, mais aussi en raison de solutions mixtes ou "hybrides" permettant d’associer moteur à explosion et moteur(s) électrique(s).

 

Aux débuts de l’automobile, l’électricité apparut comme la source motrice la plus appropriée aux nouvelles “voitures sans chevaux”. Les premiers taxis de la fin du XIXᵉ siècle étaient électriques, de même que la “Jamais Contente”, première automobile ayant passé les 100 km/h. Au début du XXᵉ siècle, les arroseuses de la ville de Paris ont un avant-train tracteur… électrique. Par la suite, le moteur thermique à “essence de pétrole” prit le dessus et devint le seul moyen raisonnable et économique pour animer les véhicules routiers. Pourtant, chaque fois qu’une crise a fait peser une menace sur l’approvisionnement en carburant pétrolier, on redécouvre les avantages du moteur électrique : un couple important qui permet de démarrer et de prendre rapidement de la vitesse sans nécessité d’une boîte de vitesses, et une capacité de restituer – au moins en partie – l’énergie cinétique dissipée à chaque ralentissement.

 

Le problème qui bloque l’emploi de ce moteur dans une voiture tient au fait que l’énergie qu’il consomme, à savoir l’électricité, se stocke mal. Dans un même volume, on peut conserver 7 à 10 fois plus de kilowatts sous forme de carburant liquide ou gazeux que sous forme d’électricité.

 

propultion elect 650
1) Prise de recharge électrique – 2) Batteries de traction – 3) Électronique de pilotage – 4) Moteur électrique – 5) Batterie auxiliaire 12 V – 6) Refroidissement des batteries- 7) Refroidissement du moteur

 

À la recherche du bon générateur

La pile à combustible est un générateur d’électricité très compact, consommant de l’air et de l’hydrogène. En 1965, on pensait que l’on allait pouvoir résoudre rapidement le problème du stockage de l’électricité à bord des voitures. Des études furent menées avec la Compagnie Générale d’Électricité pour les piles à hydrogène, et avec l’institut Batelle et la C.F.R. pour une pile alimentée à l’essence (dont on extrait l’hydrogène grâce à un catalyseur). En parallèle, les constructeurs ont travaillé sur des accumulateurs offrant une capacité de stockage volumétrique accrue, en développant la filière argent/zinc. Michelin développe alors une filière air/zinc. Les accords conclus avec Fiat – qui travaillait également sur ce type de motorisation – amenèrent une coopération étroite sur le sujet, qui se traduisit par la réalisation d’une Vespa 400 électrique aux performances très prometteuses.

 

Des voitures “branchées”

Beaucoup d’études furent abandonnées au début des années 1970 – juste avant le premier choc. On avait étudié la conception de “hacheurs” de courant pour faire travailler le moteur de 0 à 10 000 tr/mn en optimisant sa consommation. Mais les thyristors employés dans cet équipement coûtaient chacun à peu près le prix d’une petite berline ! Les ingénieurs ont poussé alors le développement de circuits intégrés, pour réduire le coût et la consommation des circuits d’alimentation du moteur de traction. Cette expérience s’avéra payante pour le développement de la gamme de voitures électriques produites à partir du début des années 1990, sur de petits véhicules comme la Citroën AX Électrique, parfaitement adapté aux déplacements en zones urbaines et même péri-urbaine, avec une autonomie de 90 à 160 km. Vinrent ensuite chez Citroën la Saxo, vendue à plus de 2 500 exemplaires, et en 1997, le Berlingo Électrique, aujourd’hui l’utilitaire électrique le plus vendu au monde. Un record qui ne doit pas cacher la faiblesse des ventes, presque exclusivement obtenues auprès d’administrations ou d’institutionnels désireux de faire un geste citoyen. La « toute électrique » a cédé pour l’instant le pas aux hybrides.

 

Un exemple intéressant : l’électrique selon PSA

Le moteur de traction à courant continu utilisé sur les Citroën et les Peugeot est de type à “inducteur séparé”. Il développe 20 kW de 1 600 à 5 500 tr/mn, avec un couple de 127 mN de 0 à 1 600 tr/mn. Il entraîne les roues avant par l’intermédiaire d’un simple réducteur. Ce moteur tire son énergie d’une batterie de traction constituée de 20 blocs Nickel/Cadmium de 6 V-100 Ah, répartis entre l’avant (9 blocs) et l’arrière (11 blocs). Au démarrage, et jusqu’à 1600 tr/mn, un “hacheur d’excitation” alimente le stator avec un courant constant de 11 A, tandis que le rotor est alimenté en intensité variable, de 0 à 200 A, par un “hacheur de traction” piloté par la pédale d’accélérateur. Au-dessus de 1 600 tr/mn, le courant d’alimentation du stator est modulé en fonction du régime de rotation du moteur et le rotor est alimenté à courant constant. Dès que la pédale d’accélérateur est relâchée, le moteur devient alternateur et recharge la batterie avec un courant décroissant de 150 A à 5 600 tr/mn à 70 A à 1 600 tr/mn.



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Voir aussi :
Combien coûte une assurance pour voiture électrique ?
Fermeture de portes centralisée d’une voiture
L’entretien de la batterie d’une voiture


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