Comment fonctionne une voiture électrique ?

La principale différence entre une voiture électrique et une voiture thermique se situe au niveau de la motorisation.

Quand une thermique va fonctionner à l’aide de carburant (sans-plomb 95 ou 98, gazole), une auto électrique voit son moteur alimenté par l’énergie électrique stockée dans sa batterie lithium-ion. Les électriques, ne produisant aucun gaz à effet de serre (CO2) en circulation, offrent par ailleurs une alternative pour la préservation de l’environnement. 

Il est également important d’avoir à l’esprit que des recherches sont actuellement en cours pour proposer aux automobilistes de convertir une automobile thermique en électrique à moyen terme. Ainsi, d’une certaine manière, les véhicules essence ou diesel et les électriques ne sont pas vouées à être « concurrentes », mais plutôt « complémentaires » grâce au concept de retrofit électrique (convertir sa voiture thermique en électrique).

Simplifié par rapport à celui d’un moteur thermique, le fonctionnement du moteur d’un véhicule électrique est essentiellement basé sur la batterie qui va lui fournir l’électricité nécessaire pour fonctionner.

Pour entrer dans le détail, un moteur électrique se divise en deux composantes : un stator et un rotor. Le premier, qui constitue la partie fixe du moteur, est placé autour du second. Le stator est composé de deux paires d’aimants - eux-mêmes traversés de bobines de fils électriques en cuivre - dont chacun est disposé à chaque pôle opposé. Lorsqu’un courant électrique le traverse, le rotor est mis en rotation grâce au champ magnétique qui est généré. La combinaison de ces différents évènements permet au moteur d’être mis en marche. 

Il est important de noter que la traction d’un véhicule électrique est assurée par courant alternatif (AC). Cependant, la mécanique pure de fonctionnement du moteur est conditionnée à sa typologie. En effet, dans l’industrie automobile, il existe deux grands types de moteurs électriques : les synchrones et les asynchrones. Dans le second cas, on parle de moteur à induction et il sera généralement utilisé pour des véhicules destinés à une conduite urbaine, impliquant de courtes distances. Le moteur asynchrone sera plutôt indiqué pour les autos électriques destinées à effectuer de longues distances. 

En résumé, le rôle du moteur est d’entraîner les roues et de convertir l’énergie électrique stockée dans la batterie au lithium en énergie mécanique. Ceci, pendant les phases de traction de la voiture électrique. Fonctionnant également de manière réversible, le moteur d’une électrique est aussi là pour contribuer au processus de freinage régénératif. 

À l’instar de toutes celles vendues dans le commerce, une batterie lithium-ion va s’appuyer sur une réaction chimique pour produire de l’énergie électrique. Véritable cœur de la voiture électrique, et constituée de nombreux composants directement reliés les uns aux autres, une batterie lithium-ion s’appuie ainsi sur la circulation d’ions en son sein qui vont créer une différence de potentiel entre deux électrodes, un étant positif et l’autre négatif, eux-mêmes plongés dans un liquide conducteur appelé électrolyte.

En phase de décharge de la batterie, l’électrode négative va avoir la tâche de libérer les électrons accumulés qui iront se greffer à l’électrode positive. Le mécanisme inverse se produit en période de charge d’un véhicule, que ce dernier soit branché à une borne de recharge ou à une prise murale (renforcée ou non). Un logiciel interne dit BMS (Battery Management System) va permettre de contrôler l’état de cette batterie et d’en optimiser la durée de vie. 

Réputées pour leur fiabilité, les batteries lithium-ion ne sont pas des nouveaux dispositifs puisqu'elles existent depuis le début des années 1990 et leur utilisation dans l’électronique grand public (ordinateurs, téléphones, etc.). Capables de stocker une grande quantité d’énergie, il convient de les préserver en faisant attention au mode de recharge utilisé, mais aussi en faisant réaliser un état des lieux du SOH (State of Health) de la batterie du véhicule par le constructeur ou un garagiste spécialisé.

Tandis qu’Avere dénombre plus de 750 000 voitures électriques en circulation sur le territoire français, tout propriétaire ou locataire de ce type de véhicule se doit de savoir où et comment il peut le recharger. 

À la maison, un véhicule électrique peut être rechargé par le biais d’une prise murale simple, une prise murale renforcée ou une borne de recharge Wallbox. Le mode de recharge à domicile étant exploité dans plus 90% des cas, il est donc nécessaire d’y apporter une attention toute particulière. Dans ce cadre, la sécurité doit être de mise et c’est pourquoi un dispositif de crédit d’impôt de 30% existe pour toute installation d’une borne de recharge Wallbox Toyota. 

Sinon, près de 67 000 points de recharge sont disponibles partout en France, que ceux-ci soient installés dans des parkings publics ou privés (centres commerciaux, enseignes de grandes marques), chez votre concessionnaire Toyota, sur la voirie des communes, sur les aires d’autoroutes, dans les stations-services, etc. Il est donc aisé de trouver un branchement pour ravitailler son véhicule électrique, ceci pouvant également être réalisé au travail si l’employeur met à disposition de ses salariés quelques bornes de recharge. 

Selon le mode de recharge choisi, le temps et la puissance de cette dernière peuvent grandement varier. Le type de prise utilisé va aussi influer sur ces éléments. Par exemple, la recharge via une prise domestique classique sera bridée à 2kW, soit 10 ampères. On pourra monter à 7kW pour une prise renforcée et grimper jusqu’à 22 kW pour un rechargement via une borne de recharge Wallbox. Ainsi, selon la puissance de charge maximale autorisée, le temps de rechargement pourra varier d’une vingtaine à une poignée d’heures. On parlera même de minutes quand le véhicule sera rechargé par le biais d’une borne rapide sur autoroute par exemple.

Déclenché par l’actionnement de la pédale de frein en circulation, le freinage régénératif est un procédé qui permet le recyclage de l’énergie résiduelle libérée lors du freinage. Dans le cas d’une automobile électrique, une partie de cette énergie cinétique est utilisée puis convertie en électricité. 

Cette dernière va produire une forme de résistance qui va aider au ralentissement d’une voiture électrique en diminuant le recours aux freins. En parallèle, cette énergie est stockée puis exploitée pour recharger la batterie lithium-ion. En somme, le freinage régénératif offre deux avantages : une augmentation non négligeable de l’autonomie du véhicule électrique en circulation et une usure moins rapide des freins traditionnels, ce qui permet de réduire les coûts d’entretien.

Si vous vous demandez s’il est temps d’acheter une voiture électrique, sachez que ce type de véhicule dispose de nombreux atouts. En effet, la voiture électrique a pour premier point fort son confort de conduite et son silence en circulation. Contribuant ainsi à la réduction de la pollution sonore, une auto électrifiée permet aussi la réduction des émissions de CO2 puisqu’elle n’en produit pas lorsqu’elle roule. Par ailleurs, à l’exception des pièces faisant l’objet d’une usure courante telles que les garnitures de freins ou encore les pneumatiques, la voiture électrique jouit d’une grande fiabilité puisqu’elle dénombre bien moins de pièces dans son moteur que ses homologues thermiques (bougies, courroies, pistons, etc.). 

Ce sont autant d’éléments qui facilitent son entretien et sa maintenance. Enfin, parmi ses nombreuses qualités, elle n’est soumise à aucune restriction de circulation. En effet, à l’inverse de certaines catégories d’autos essence ou diesel, toutes les électriques ont la possibilité de circuler dans des ZFE, à savoir les zones à faibles émissions qui limitent l’accès aux grandes métropoles à l’ensemble des véhicules considérés trop polluants.