Comment fonctionne la voiture électrique ?
Oubliez pistons, boite de vitesses et courroies : la voiture électrique n’a rien de tout cela. Ces véhicules ont un fonctionnement bien plus simple qu’une voiture diesel ou essence. À la place d’un moteur à explosion utilisant la chaleur comme énergie, elle utilise de l’électricité.
Pour comprendre son fonctionnement, naviguez au sein du véhicule électrique en survolant les éléments, et en cliquant sur ces derniers.
La recharge
Tout commence par la recharge. Pour faire le plein, une voiture électrique doit être branchée sur une prise ou une borne de recharge. Le branchement se fait à travers un câble doté de connecteurs appropriés. IMPORTANT : ON UTILISE SON PROPRE CÂBLE.
Une fois la connexion effectuée, le courant électrique alternatif (AC) qui circule dans le réseau de distribution chemine le long du câble connecté à la voiture. Celle-ci procède à une série de vérifications via son ordinateur de bord. Elle s’assure notamment que le courant est de bonne qualité, bien configuré et que la phase de terre est suffisante pour garantir une recharge en toute sécurité. Si tout est conforme, la voiture autorise l’électricité à traverser un premier élément embarqué : le convertisseur.
Le convertisseur
Cet organe transforme le courant alternatif du réseau en courant continu (DC). En effet, les batteries ne peuvent stocker l’énergie que sous forme de courant continu.
Le moteur
Un moteur électrique est constitué d'un stator, la partie fixe, et d'un rotor, la partie mobile. Celle-ci comporte un bobinage qui, alimenté par un courant électrique, induit un champ magnétique. Les pôles du rotor, pouvant tourner librement, s'alignent avec ceux du stator : les pôles positifs attirent les négatifs, et inversement.
Ainsi, le rotor continue de tourner entraînant avec lui l'axe du moteur, qui entraîne alors une machine. Pour obtenir un moteur à vitesse variable, il faut l'alimenter avec un variateur. En changeant la fréquence du courant, il change la vitesse de rotation. Il peut transmettre son mouvement aux roues directement ou à travers un réducteur à un seul rapport pour optimiser sa vitesse de rotation.
La consommation moyenne des véhicules électriques se situe entre 13 et 20 kwH/100km soit environ 0.17 kW/km (*).
La batterie
Dans la batterie, le courant se répartit sur les milliers de cellules qui la composent. Elles se présentent sous forme de petites piles ou de poches assemblées les unes aux autres. La quantité d’énergie stockable par la batterie s’exprime en kilowattheure (kWh), équivalent au « litre » d’un réservoir de carburant et le débit d’électricité délivré s’exprime en kilowatt « kW ».
Le courant stocké dans la batterie est ensuite dirigé vers un ou plusieurs moteurs électriques.
Le prix de la batterie est un enjeu important pour les constructeurs car c'est une part majeure du prix de vente d'une voiture électrique. Réduire le coût de production d'une batterie permettrait de réduire le prix pour le consommateur et donc d'attirer plus de clients voulant "rouler plus vert". En 2019, le prix moyen était de 140 €/kWh (*).
De plus, les batteries sont majoritairement sous contrat de location avec les constructeurs pour étaler les dépenses pour le client. En moyenne, en Europe les forfaits mensuels sont compris entre 70 et 130 € (*) .
Transmission
Ainsi, la voiture électrique est dépourvue de boite de vitesses. Elle est inutile car un moteur électrique est capable de fonctionner sans problème jusqu'à plusieurs dizaines de milliers de tours par minute. Il fournit directement la rotation contrairement à un moteur thermique qui doit convertir le mouvement rectiligne des pistons en mouvement circulaire. Logiquement, il y a beaucoup moins de pièces en mouvement dans une voiture électrique que dans un véhicule thermique. Elle n’a pas besoin d’huile pour son moteur, est dépourvue de courroie de distribution et nécessite donc bien moins d’entretien.
Freinage régénératif
Autre avantage pour les véhicules à batterie : ils peuvent générer de l’électricité. En effet, lorsqu'un moteur électrique tourne « dans le vide » sans être alimenté en courant, il en fabrique. Cela arrive à chaque fois que l’on retire le pied de la pédale d’accélérateur ou que l’on freine. L’énergie récupérée est ainsi directement injectée dans la batterie.
Avec le freinage régénératif bien utilisé, la récupération est en moyenne de 17 % (34 % en ville, 6 % sur autoroute) (1) pour une voiture électrique.
Deux choix pour rouler à l'électrique...
Deux possibilités s'offrent à vous pour acheter une voiture électrique. Vous pouvez acheter le véhicule électrique avec la batterie en location ou alors acheter la voiture et la batterie.
Par exemple, si vous acheter une Renault Zoé avec la batterie, celle-ci vous coûtera 32 100 € neuve, alors qu'avec la location de la batterie elle vous coûtera 23 200 € + 0,09 €/km de location de batterie (2). On vous laisse regarder les deux graphiques ci-dessous pour analyser la situation :
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On sait aussi que le coût d'utilisation du véhicule électrique est fortement lié à son taux d'utilisation. C'est pourquoi dans ces graphiques, il est pris en compte :
- Le coût de l'énergie (électricité ou essence) : 0,08 € / km (3) d'essence contre 14,6 kWh (3) pour 100 kilomètres. Pour information, la consommation moyenne d'un foyer français, est de 3 kWh. (4)
- Le coût de l'entretien du véhicule : 0,05 € / km (3) pour une essence contre 0,037 € / km (3) pour l'électrique, qui coûte moins cher, ce que nous confirme Mr Favé, travaillant chez Renault : " L'entretien coûte moins cher. Pas de vidange, pas de filtres à changer, filtre moteur par exemple."
... Mais la conduite reste la même
On pense aussi que la conduite du véhicule électrique est différent d'un véhicule thermique. On peut s'appuyer sur les propos d'un utilisateur : "Oui, la conduite est différente. Vivacité à l’accélération, il y a une belle reprise. Le frein était également plus réactif. Attention quand même lorsqu’il y a du vent, la ZOE se déportait facilement, car elle est plus légère."