La structure de l'i3, vue du haut

Oubliez pistons, boites de vitesse 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. Automobile-Propre vous explique en détail leur mécanique.

En apparence, une voiture électrique ressemble généralement à n’importe quel autre véhicule. Pour apercevoir les différences, il faut jeter un œil sous le capot et sous le plancher. A la place d’un moteur à explosion utilisant la chaleur comme énergie, elle utilise de l’électricité. Pour comprendre pas-à-pas le fonctionnement d’une voiture électrique, nous allons suivre le trajet de l’électricité, du réseau jusqu’à la roue.

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. Il en existe plusieurs, correspondant au mode de recharge souhaité. Pour la recharge à domicile, au travail ou sur les petites bornes publiques, on utilise généralement son propre câble avec connecteurs « type 2 ». Sur les bornes rapides, le câble est attaché et propose deux standards : le « Combo CCS » européen et le « Chademo » japonais. Si cela peut paraître compliqué au premier abord, c’est en réalité plus simple une fois habitué. Il n’y a aucun risque d’erreur : les connecteurs n’ont pas la même forme et ne peuvent donc pas s’enficher dans la mauvaise prise.

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. Pour éviter cette étape et recharger plus rapidement, certaines bornes convertissent elles-mêmes l’électricité pour injecter directement du courant continu dans la batterie. Il s’agit des bornes dites de « recharge rapide » et « ultra-rapides » DC comme celles que l’on peut trouver sur les stations d’autoroute. Très coûteuses et volumineuses, ces bornes ne peuvent actuellement pas être installées chez un particulier.

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 ». Un exemple pour comprendre : une batterie de 50 kWh qui recharge à une puissance de 10 kW peut recharger en environ 5 heures. Pourquoi « environ » ? Parce-qu’au-delà de 80%, les batteries réduisent automatiquement la vitesse de recharge. Comme une bouteille d’eau que l’on remplit au robinet, il faut diminuer le débit pour éviter d’éclabousser.

Le courant stocké dans la batterie est ensuite dirigé vers un ou plusieurs moteurs électriques. Son fonctionnement est très simple : sous l’action d’un champ magnétique généré dans le stator, le rotor du moteur tourne. Il peut transmettre son mouvement aux roues directement ou à travers un réducteur à un seul rapport pour optimiser sa vitesse de rotation.

Transmission

Ainsi, la voiture électrique est dépourvue de boite de vitesse. 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.

La plupart des modèles récents de voitures électriques proposent même des modes permettant de choisir la puissance de ce frein régénératif. Réglé au maximum, il freine fortement le véhicule sans solliciter les disques et plaquettes tout en économisant quelques kilomètres d’autonomie. A bord des voitures thermiques, cette énergie est tout simplement gaspillée et accélère l’usure du système de freinage.

La panne

La panne technique est donc plus rare sur les voitures électriques. Il peut cependant arriver de se retrouver en panne d’énergie, après une mauvaise anticipation du conducteur comme à bord d’une voiture essence ou diesel. Dans ce cas, le véhicule alerte à l’avance du niveau de batterie faible, généralement entre 5 et 10 % restants. Un ou plusieurs messages s’affichent sur le tableau de bord ou l’écran central et mettent en garde l’utilisateur.

Il est possible de rouler 20 à 50 km supplémentaires selon les modèles avant de rejoindre un point de charge. Au-delà, la voiture commence à ralentir progressivement en réduisant la puissance du moteur. D’autres signaux intiment fermement au conducteur de trouver un parking pour s’arrêter. Puis en toute fin de batterie, un mode « tortue » s’enclenche et ne permet plus de dépasser un dizaine de km/h. Il faut impérativement se garer avant l’arrêt complet.

Pour tout savoir sur la voiture électrique, consultez notre guide vidéo.