Le fonctionnement d’une voiture électrique va reposer sur la conversion directe de l’énergie électrique stockée dans une batterie en énergie mécanique qui fait avancer le véhicule. Voici le schéma de fonctionnement d’une voiture électrique :
- Recharge de la batterie →
- Stockage du courant continu →
- Transformation en courant alternatif (par l’onduleur) →
- Alimentation du stator →
- Champ magnétique fait tourner le rotor →
- Transmission du mouvement aux roues →
- Gestion électronique pour optimiser performance et sécurité →
- Récupération d’énergie au freinage
Mais allons plus en détail ci-dessous pour mieux comprendre comment fonctionne une voiture électrique.
1. La recharge de la batterie d’une voiture électrique
Dans une voiture électrique, la source d’énergie principale est une grosse batterie, généralement placée sous le plancher du véhicule. Elle stocke du courant continu (DC). C’est comme le « réservoir » d’une voiture électrique. La batterie est rechargeable via une prise domestique, une borne de recharge dédiée, ou des bornes rapides.
Le véhicule est branché à une source électrique externe pour reconstituer son autonomie. Le temps de charge varie selon la puissance de la borne et la capacité de la batterie.
Vient ensuite la conversion de cette énergie grâce à l’ondulateur
2. L’onduleur de la voiture électrique
Un onduleur transforme le courant continu issu de la batterie en courant alternatif, qui sera adapté au moteur. Enfaite, la batterie délivre du courant continu (DC). La plupart des moteurs électriques des voitures fonctionnent en courant alternatif (AC). C’est pourquoi l’onduleur est essentiel à la voiture électrique pour convertir cette énergie.
À côté de ça, le contrôleur électronique va gérer le flux d’énergie entre la batterie et le moteur selon la sollicitation de l’accélérateur. Il va surveiller la température, l’état de charge et garantit la sécurité du système du véhicule.
3. Comment le moteur électrique fonctionne-t-il ?
Le moteur électrique est le cœur de propulsion de ce type de véhicule, c’est l’élément central qui permet à la voiture de se déplacer. Ce moteur transforme directement l’énergie électrique stockée dans la batterie en mouvement mécanique. Pour comprendre son fonctionnement, il faut d’abord connaître ses deux éléments principaux, qui sont le stator et le rotor.
Le stator est la partie fixe du moteur. Lorsqu’il reçoit de l’électricité (courant alternatif, transformé par l’onduleur), il génère un champ magnétique tournant.
Face à lui se trouve le rotor, la partie mobile. Ce rotor est plongé dans le champ magnétique créé par le stator. Sous l’effet du champ, le rotor se met à tourner très rapidement. Cette rotation est ensuite transmise aux roues, soit directement dans le cas d’une transmission simple, soit via un système de réduction.
Concrètement, lorsque le conducteur appuie sur l’accélérateur, il demande à la batterie d’envoyer de l’électricité. L’onduleur convertit ce courant continu en courant alternatif adapté au moteur. Ce courant active le stator, qui génère à son tour le champ magnétique. Le rotor réagit en tournant, entraînant ainsi le véhicule vers l’avant.
Ce système est particulièrement efficace : les moteurs électriques modernes affichent un rendement énergétique supérieur à 90 %, ce qui signifie que très peu d’énergie est perdue sous forme de chaleur, contrairement aux moteurs thermiques !
4. La transmission et le contrôle de vitesse d’une voiture électrique
La transmission va reposer sur un système à un seul rapport. Le moteur entraîne les roues via un réducteur, un dispositif mécanique qui adapte la vitesse de rotation du moteur à celle des roues. Ce système réduit la complexité mécanique tout en optimisant le rendement énergétique.
C’est pourquoi une voiture électrique n’a pas de boitier de vitesse ni d’embrayage : elle n’en a tout simplement pas besoin. Le moteur électrique délivre sa puissance de manière instantanée et continue, quel que soit le régime. Un moteur thermique a besoin de passer par plusieurs rapports pour rester efficace à différentes vitesses, le moteur électrique peut fonctionner efficacement sur une large plage de régimes.
La gestion de la vitesse ne dépend donc pas de changements de vitesses, mais du contrôle électronique du moteur : c’est la fréquence du courant envoyé au moteur qui se module pour ajuster sa vitesse de rotation. Cette modulation très fine permet au moteur d’ajuster précisément sa vitesse de rotation. Il délivre un couple maximal dès les plus basses vitesses, la voiture électrique accélère immédiatement de manière très fluide.
5. Le freinage régénératif
Lors des phases de freinage ou de décélération, le moteur fonctionne en générateur. Il récupère alors une partie de l’énergie cinétique habituellement dissipée sous forme de chaleur. Le moteur convertit cette énergie en électricité et la renvoie vers la batterie pour prolonger l’autonomie.
Quelle est la puissance d’une voiture électrique ?
La puissance d’une voiture électrique tient à la capacité de son ou ses moteurs à fournir de l’énergie pour propulser le véhicule. Elle s’exprime en chevaux (ch) ou en kilowatts (kW).
Les modèles d’entrée de gamme, comme la Dacia Spring Extrême, vont avoir une puissance de 65 ch (environ 48 kW).
Une voiture électrique compacte, comme la Hyundai Ioniq 5 RWD, avoisine les 170 ch (125 kW).
Les SUV ou berlines, comme le Hyundai Ioniq 5 N, peuvent atteindre 650 ch (478 kW).
Enfin, les modèles sportifs électriques ou haut de gamme vont souvent au-delà, avec par exemple la Tesla Model S Plaid ou certains hypercars électriques qui dépassent les 1 000 ch !