Fonctionnement des voitures Electriques
Les principaux éléments d'une voiture électrique
La voiture est composée de différents éléments clés, comme le moteur électrique équipé d'un réducteur qui vient se loger en lieu et place du moteur thermique, et d'une batterie en courant continu, source d'énergie du moteur.
Pour la recharge, la voiture est équipé d'un onduleur/transformateur qui converti le courant alternatif 220 V (en cas de branchement sur une prise classique) et recharge la batterie.
On retrouve également un boîtier d'interconnexion, et de la prise pour relier le véhicule à une borne de recharge.
La consommation électrique optimisée à bord
Pour maximiser l'autonomie, Renault a cherché à optimiser la consommation électrique à bord. C'est notamment le cas du chauffage et de la climatisation. Alors que sur un véhicule thermique, la chaleur peut-être prise au niveau du moteur, sur un véhicule électrique, ce dernier ne chauffant que très peu, ce n'est pas possible. L'une des solution pourrait être d'utiliser la chaleur des batteries. Pour autant, Renault a privilégié l'optimisation de la climatisation, qui peut aussi bien apporter du chaud que du froid. A ce titre, c'est souvent une pompe à chaleur qui est privilégiée comme solution.
La climatisation n'est pas le principal acteur de la consommation. D'autres éléments comme les éclairages s'avèrent ainsi consommateurs de courant. A ce titre, l'utilisateur de feux à LED est souvent la solution la plus simple.
Une motorisation électrique composée de 6 modules
Sous le capot, c'est un ensemble de 6 modules qui compose la motorisation. En premier lieu, le boîtier d'interconnexion qui s'occupe de distribuer l'énergie issue de la batterie. Se trouve ensuite juste en dessous, le chargeur puis le bloc électronique de puissance également appelé Power Electronic Controller (PEC), qui a en charge toutes les conversions électriques, que ce soit pour alimenter le moteur, ou charger la batterie.
En effet lorsque la recharge se fait en 220 V alternatif, le stockage se fait en courant continue. Dès lors, le PEC s'occupe de la conversion. Mais ce n'est pas tout, car contrairement aux moteurs électriques classiques des petits appareils, les moteurs électriques de voitures ont besoin de beaucoup de puissance. De ce fait, ils sont alimentés en alternatif, alors que les batteries, elles-même chargée via nos prises électriques en alternatif, stockent l'énergie en courant continu... Là aussi, le PEC s'occupe une nouvelle fois de la conversion.
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Un réducteur en guise de boite de vitesse entraîne un moteur synchrone
En remplacement de la boite de vitesse, on retrouve un réducteur un élément qui adapte le couple produit par le moteur pour entraîner les roues avants.
Le moteur fonctionne selon un système plutôt ancien, connu depuis la fin du 19ème siècle, basé sur la création d'un champ magnétique sur la partie fixe du moteur appelé Stator, généré par le passage du courant électrique. Ce champ magnétique fait ainsi tourner le rotor qui via le réducteur, fait donc tourner les roues.
L'avantage de ce type de fonctionnement c'est que le moteur se transforme en chargeur, lors d'un freinage, ce que l'on appelle le freinage récupératif.
Moteur électrique synchrone ou asynchrone, quelles différences ?
On entend souvent parler de moteur synchrone ou asynchrone sans réellement savoir ce que cela implique. En fait, il s'agit de deux technologies différentes, qui utilisent bien sur dans les deux cas du champ magnétique généré pour délivrer ses puissance.
Seulement, dans le cas du moteur asynchrone, le champ magnétique tourne dans le moteur ce qui "attire" le rotor vers lui, dans un mouvement sans fin. Ce type de fonctionnement entraîne une perte d'efficacité car le champ magnétique et le rotor tournent à une vitesse différente.
C'est pourquoi, dans le moteur synchrone, le rotor (pièce en mouvement) est un électroaimant qui génère en partie le champ magnétique. Faisant partie prenante de la création du champ magnétique, ce dernier tourne ainsi à la même vitesse que le champ magnétique.
Un pack batterie composé de nombreuses cellules
Chez Renault, plusieurs générations de moteurs électriques existent. La première, montée notamment sur les Fluence ZE, Kangoo ZE de première génération et Zoé de premières générations sont équipés d'un bloc produit par Continental, le Q90. Ce n'est qu'en 2015 que Renault produit son propre moteur électrique, basé sur le même principel, le R90.