Le moteur électrique et les batteries

En cette ère de modernité, les constructeurs automobiles s’efforcent de prendre un tournant vert et développent des sources alternatives à la combustion pour mouvoir leurs véhicules. Les moteurs électriques existent depuis près de 200 ans. Largement utilisée dans notre quotidien, cette technologie s’est développée et a été implantée dans certaines voitures.

Le principe est simple : l’énergie électrique est transformée en énergie mécanique. Pour y arriver, on transmet une charge électrique à des bobines de fils qui deviennent des électroaimants. Une force de rotation est créée par l’attraction et le repoussement des pôles magnétiques. Les charges identiques se repoussent tandis que les charges contraires s’attirent.

Photo: Nissan

Pour en savoir plus
Dans la majorité des cas, un moteur électrique est composé d’un rotor et d’un stator. Le stator consiste en la partie extérieure fixe munie d’aimants ou d’électroaimants. Le rotor est la partie mobile qui tourne à l’intérieur du stator et est lui aussi constitué d’aimants permanents ou d’électroaimants, dont la charge est dictée par la direction du courant électrique. Le rotor se fait repousser ou attirer par les aimants du stator, ce qui crée le mouvement de rotation.

Ce mouvement de rotation est transmis à un arbre de transmission afin d’obtenir de l’énergie mécanique. Le voltage, l’ampérage et la force électromagnétique font varier la vitesse de rotation de cet arbre.

Différents types de moteurs électriques existent. Certains priorisent le couple, d’autres la durabilité ou encore la précision.

Cette électricité – qui donne la charge aux électroaimants – est produite par les batteries, qui convertissent l’énergie chimique en énergie électrique. L’ordinateur de bord et des contrôleurs font le pont entre la batterie et le moteur électrique.

Plusieurs types de batteries existent. Certaines sont destinées à entreposer l’énergie pendant une longue période et la libérer tranquillement tandis que d’autres permettent de livrer beaucoup d’énergie en peu de temps.

Batteries
Voici les types de batteries les plus communes dans le domaine automobile.

Acide
Dans une voiture, ces batteries font souvent partie d’un système de 12 volts et sont alors formées de six cellules galvaniques en série. De nos jours, elles sont utilisées pour alimenter les accessoires d’une voiture et permettent le démarrage.

Nickel-métal hydrure
Ces batteries rechargeables ne demandent pas beaucoup d’entretien. Cependant, elles sont sensibles aux écarts de température. On les utilise grâce à leur fiabilité et leur coût raisonnable. On peut retrouver ces batteries dans les voitures hybrides telles que la Toyota Prius et la Lexus CT200h.

Lithium-ion
Étant les plus modernes du marché automobile, ces batteries sont aussi utilisées dans les ordinateurs portables. Pour un même taux d’énergie, elles sont de 20 à 35% moins lourdes et moins volumineuses que celles au nickel-métal hydrure. Sur une note plus négative, le lithium-ion est une substance qui s’enflamme très facilement. Des systèmes de sécurité ont été développés afin d’éviter les problèmes en cas de collision. De plus, leur prix est très élevé.

Recharge
Dans les voitures électriques présentement sur notre marché, il existe deux façons de réapprovisionner les batteries, soit en les branchant à une prise de 110 volts (ou encore 220 volts pour diviser le temps de recharge en deux) ou par la récupération d’énergie au freinage. Le moteur électrique agit alors comme un alternateur. L’énergie mécanique des roues crée un courant électrique qui est utilisé pour recharger les batteries.