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PREAMBULE

Il est nécessaire de préciser qu'il existe plusieurs systèmes d'électrification d'un véhicule. On distingue en effet :

  • Les Véhicules Hybrides (HEV pour Hybrid Electric Vehicle): Le moteur thermique est épaulé par un moteur électrique alimenté par une batterie. De petite taille, la batterie d'un Véhicule Hybride est rechargée en roulant et n'a donc pas besoin d'être rechargée par l'utilisateur. La gestion de la batterie est totalement transparente pour l'utilisateur. Les phase de roulage purement électriques sont rares et limitées à 1 ou 2 kilomètres en général.
  • Les Véhicules Hybrides Rechargeables (VHR ou PHEV pour Plug-in Hybrid Electric Vehicle) : Alimenté par une batterie de taille supérieure, un moteur électrique épaule là encore le moteur thermique mais il peut également le remplacer complètement pendant de nombreuses phases de roulage. La distance de roulage purement électrique peut atteindre jusqu'à 50 km en fonction de la taille de la batterie. Trop grosse pour être totalement rechargée pendant le roulage, la batterie doit être rechargée par l'utilisateur en la connectant à une source d'alimentation externe (Plug-In). La batterie d'un PHEV peut être branché sur le secteur (courant alternatif) ou sur une borne de recharge (courant alternatif ou continu). Cependant, même lorsque la batterie est déchargée, un PHEV peut continuer à rouler via son moteur thermique.
  • Les véhicules à pile à combustible (FCEV pour Fuel Cell Electric Vehicle): Ce type de véhicule ne possède ni moteur thermique ni batterie. Une  pile à combustible transforme de l'hydrogène en électricité destinée à alimenter un moteur électrique. L'hydrogène est stocké sous forme liquide dans un réservoir. Toutes les phases de roulage sont donc purement électriques. Par construction, ce type de véhicule ne possède donc pas de batterie autre que la batterie de servitude 12 V et ne nécessite pas d'être connecté à une source d'alimentation électrique externe. Il suffit de faire le plein en hydrogène lorsque cela est nécessaire.
  • Les Véhicules Electriques (V.E ou E.V) : Ce type de véhicule ne possède aucun moteur thermique. Celui-ci est remplacé par un moteur électrique alimenté par une batterie de grande capacité. Toutes les phases de roulage sont donc purement électriques. Si la batterie peut être en partie rechargée en roulant, sa grande capacité nécessite impérativement qu'elle soit rechargée par l'utilisateur sous peine d'immobilisation du véhicule. La batterie d'un V.E peut être branché sur le secteur (courant alternatif) ou sur une borne de recharge (courant alternatif ou continu).

Il ne sera question dans les lignes qui suivent que du seul Véhicule Electrique (V.E), à l'exclusion de tous les autres.


SYSTEME DE PROPULSION

En général, un Véhicule Electrique (V.E) ressemble à tous les véhicules et la conduite d'un V.E ressemble à celle de tous les autres véhicules automatiques: Un volant, un accélérateur, un système de freinage et un système de sélection de conduite: marche AV (D), marche AR (R), Point mort (N) et Parking (P).

La différence se trouve sous le capot et sous le plancher. Le moteur thermique est remplacé par un ou plusieurs moteurs électriques et le réservoir de carburant est remplacé par une batterie destinée à alimenter le(s) moteur(s) en courant continu. A de rares exceptions près, un V.E ne dispose pas de boîte de vitesse, c'est à dire que le ou les moteurs électriques entraînent directement les roues du véhicule.

moteur electrique

Contrairement à un moteur thermique qui est toujours en mouvement et qui nécessite un embrayage pour accoupler ou désaccoupler la transmission, un moteur électrique n'a pas de régime de ralenti et il délivre immédiatement la puissance demandée lorsqu'il est alimenté. Lorsqu'il n'est plus alimenté, il s'arrête. Il découle de ces caractéristiques qu'un V.E n'a pas besoin d'embrayage.

Enfin, une caractéristique intéressante d'un moteur électrique c'est que, lorsqu'il n'est plus alimenté mais qu'il est mis en rotation, il produit de l'électricité. C'est le cas lors des phases de ralentissement ou de freinage. Cette propriété est utilisée pour recharger en partie la batterie de traction pendant les phases de roulage. On parle alors de régénération de la batterie ou de freinage régénératif.

 


La chaîne de traction d'un V.E est constituée des élements principaux suivants:
 
 fonctionnement voiture electrique
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La batterie de traction ou batterie Haute-Tension (HT) : De taille variable, elle stocke l'énergie électrique et elle est chargée d'alimenter le(s) moteur(s) électrique(s) à la demande du conducteur. Dans leur grande majorité, les V.E sont aujourd'hui équipés de batteries au Lithium-Ion. La plupart des batteries de traction délivrent un courant continu (DC) de 400 V mais les progrès récents laissent envisager une augmentation de tension jusqu'à 800 V. La capacité de la batterie de traction s'exprime en kWh.
 

La batterie de servitude : C'est une batterie de 12 V classique chargée d'alimenter le réseau de bord et tous les consommateurs électriques habituels (relais de contact, radio, signalisation, feux, essuie-glaces, climatisation, lève-vitres...). Elle est rechargée automatiquement par la batterie de traction via un convertisseur DC/DC.

Le moteur électrique qui entraine les roues. Pendant les phases de traction, le moteur électrique à courant alternatif transforme l'énergie électrique issue de la batterie de traction en énergie mécanique. En phase de freinage ou de ralentissement, il inverse le processus et recharge la batterie (régénération de la batterie).

Le réducteur et le différentiel : Le réducteur est chargé de réduire la vitesse de rotation du moteur électrique pour entraîner les roues à une vitesse compatible avec la conduite du véhicule. On parle alors de rapport de réduction X:1, c'est à dire que les roues tournent X fois moins vite que le moteur électrique. Comme sur une voiture classique on trouve ensuite un différentiel qui permet d'entraîner les roues à des vitesses différentes selon les besoins (en virage par exemple).
 
Le Module Calculateur-Onduleur-Redresseur (CCME) : Véritable cerveau de la chaîne de de traction, le CCME contrôle les flux d'énergie par l'intermédiaire de nombreux capteurs. A l'accélération il gère le flux d'énergie à envoyer vers le moteur. Le courant continu délivré par la batterie est alors "haché" par l'onduleur pour alimenter le moteur en courant alternatif. Il gère également le flux d'énergie issu du moteur lors des phases de décélération ou de freinage. Le courant alternatif est alors redressé pour recharger la batterie en courant continu.
Le CCME est également responsable de la gestion de la recharge de la batterie de traction lorsque le V.E est connecté à une borne de recharge en courant continu (DC). C'est le type de recharge le plus rapide. En effet, le courant continu étant directement "injecté" sans conversion dans la batterie de traction, la vitesse de recharge autorisée par le calculateur est comprise selon les modèles entre  50 kW et 150 kW, voire jusqu'à 250 kW pour les V.E les plus performants.
 
Le chargeur embarqué ou OBC (On Board Charger) : Lorsque le V.E est connecté à une source externe d'alimentation en courant alternatif (AC), l'OBC est chargé de redresser le courant alternatif pour alimenter la batterie de traction en courant continu (DC). On parle alors de convertisseur AC/DC. C'est en général lui qui limite la rapidité de chargement. En effet, aujourd'hui la majorité des OBC sont limités entre 7,2 kW et 11 kW, les meilleurs allant jusqu'à 22 kW. La vitesse de recharge est alors très inférieure à celle obtenue sur une borne DC.
 
Le convertisseur DC/DC: Il en en charge de convertir la tension du courant continu H.T, issu de la batterie de traction, en un courant continu 12 V pour recharger la batterie de servitude et alimenter les différents équipements du V.E.
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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