Voiture électrique et le rechargement sans fil
Chapitre III : Voiture électrique et le rechargement sans fil
I- Voiture électrique :
1-1 : Définition
Une voiture électrique est une automobile mue par la force électromotrice d’un ou plusieurs moteurs électriques, alimentés par une batterie d’accumulateurs, une pile à combustible ou un moteur thermique couplé à un générateur électrique.
On distingue ainsi les voitures électriques à batterie comme la Tesla Model S, la Tesla Model X et la Renault ZOE (appelées BEV en anglais pour « Battery Electric Vehicle »), les voitures électriques à pile à combustible comme la Toyota Mirai ou les voitures hybrides électriques.
Il existe également des automobiles électriques équipées de batteries et d’un prolongateur d’autonomie comme la Chevrolet Volt (appelée EREV en anglais, pour « Extended Range Electric Vehicle »).
1-2 : Principe :
La voiture est généralement équipée d’un ou plusieurs moteurs électriques dont la puissance totale peut aller de 15 kW à plus de 400 kW, selon la taille du véhicule, l’usage et les performances recherchées. Par exemple : 49 kW (67 ch) pour une petite berline quatre-places.
Une batterie d’accumulateurs fournit l’énergie provenant de la recharge par câble depuis une source électrique extérieure et, selon les modèles, de la récupération d’énergie par freinage régénératif, le moteur fonctionnant alors en générateur d’électricité.
La capacité des batteries varie de 15 à 200 kWh, leur tension totale étant de 300 à 500 V. L’autonomie du véhicule dépend directement de la capacité de la batterie, du type de trajet (plat, varié, urbain, etc.), du mode de conduite et des accessoires utilisés (phares, chauffage, climatisation, essuie-glaces, etc.).
Les constructeurs annonçaient une autonomie moyenne de 150 km jusqu’en 2016 où la plupart ont annoncé, au Mondial de Paris, le passage de cette autonomie à 300 km, en particulier pour la Renault ZOE, l’Opel Ampera-e et la Golf de Volkswagen ; ils prévoient pour 2020 une autonomie allant de 450 km pour PSA à 600 km pour VW et Mercedes ; Tesla annonce 600 km pour sa Model S dès 2017.
Figure 3 _1 voiture électrique
| Caractéristiques | type1 | type2 | type2 |
| phase | monophasé | monophasé/triphasé | monophasé/triphasé |
| courant | 32A | 70A(Mononphasé) 63A | 32A |
| tension | 250v | 500v | 500v |
| NB de broches | 5 | 7 | 5 ou 7 |
| schéma |  |  |  |
Figure 3_2 : Les prises de recharge dédiées
1-3- Avantages et inconvénients de la voiture électrique :
a) Avantages :
La voiture électrique présente un certain nombre d’avantages par rapport à une voiture à moteur thermique parmi ces avantages :
•Les émissions de CO2 sont réduites en moyenne de 90 % par rapport à celles des voitures thermiques.
•Elle est très simple à conduire, pas de levier de vitesses à actionner manuellement.
•Elle est plus silencieuse qu’une voiture thermique ;
•Le moteur est à l’arrêt lorsque le véhicule est à l’arrêt
•Elle nécessite beaucoup moins d’entretien (pas de vidange, etc.)
•Le rendement d’un véhicule électrique s’élève à 50 %, contre un rendement de 20 % pour un moteur thermique
B ) Inconvénients :
•L’autonomie :
Elle est rarement de plus de 200 km pour un véhicule électrique alors qu’elle dépasse fréquemment 500 km pour les véhicules à essence, voire 1 000 km pour une voiture Diesel.
•Le coût élevé des batteries :
Les batteries constituent 30 à 40 % du prix des voitures électriques.
•La rapidité de recharge :
Une voiture à essence se recharge en quelques minutes alors qu’actuellement, une voiture électrique nécessite un temps de recharge de plusieurs dizaines de minutes, ils restent toutefois discrets sur la question de savoir si des recharges rapides peuvent nuire à la longévité des batteries.
•Les infrastructures :
Sans infrastructure de rechargement, le consommateur n’est pas incité à acheter un véhicule électrique ; et sans véhicule électrique, il n’y a pas de raison de bâtir des infrastructures.
I-4 voiture électriques spécifiques :
Il existe des voitures électriques qui sortent de l’ordinaire parmi ces voiture qui sont déjà commercialisé d’autre sont en cours d’essai on peut citer quelques types de ces voitures :
a) Voitures électriques intelligentes :
Les voitures électriques « intelligentes », interagissant elles-mêmes avec un réseau électrique intelligent, et alimentées par des énergies renouvelables, sont une des solutions qui pourraient permettre en 2050 qu’il n’y ait plus de véhicules fonctionnant avec des carburants fossiles en ville Le « vehicle to grid » est un concept qui permet d’utiliser l’énergie stockée dans les véhicules électriques afin de soutenir le réseau électrique en période de pic de consommation ou en cas d’urgence (orage, coupure de câble…).
L’énergie stockée dans la batterie du véhicule pourrait également suppléer aux exigences électriques de l’habitation.
Cette technologie ne nécessite que le chargeur embarqué dans le véhicule ainsi que l’interface entre le véhicule et le réseau électrique soient bidirectionnels (l’énergie circule dans les deux sens).
Les premières applications de ces concepts sont en cours de commercialisation : la startup néerlandaise Jedlix a développé l’application de chargement intelligent « ZE Smart Charge » qu’elle commercialisera aux Pays-Bas fin octobre 2017 et plus largement en Europe en 2018; Renault annonce le lancement de ZE Smart Charge en France en 2018 ; ce logiciel repose sur un algorithme permettant à la voiture de dialoguer avec le fournisseur d’énergie pour déclencher la charge au moment le plus opportun pour les gestionnaires de réseaux (en évitant les pics de consommation) tout en tenant compte des besoins exprimés par l’utilisateur (heure de fin de la charge, autonomie souhaitée), qui sera rémunéré chaque mois par un versement pouvant aller jusqu’à l’équivalent d’une recharge complète. Jedlix a conclu des partenariats avec Tesla et BMW au début 2017.
b) Véhicules solaires partiellement auto-rechargeables :
C’est des voitures électriques dont la carrosserie sera partiellement photovoltaïque, avec de premiers modèles partiellement « auto-rechargeable » annoncés pour 2019.
Sono Motors dont le 1er prototype semi-solaire a été financé par crowdfunding annonce en 2017 un gain de 30 kilomètres d’autonomie par jour pour son prototype (en complément de la batterie de 50 kWh permettant 250 km d’autonomie)
c) Voiture hybride :
Le principe des véhicules hybrides repose essentiellement sur l’utilisation de deux moteurs différents.
Dans la majorité des cas, il s’agit d’un moteur thermique (essence ou Diesel), couplé à un moteur électrique. Cela permet donc de cumuler les avantages des deux dispositifs ; économie d’un moteur électrique, mais autonomie d’un moteur à essence.
Par ailleurs, l’utilisation de batteries permet de stocker de l’énergie, qui peut l’être via une prise électrique, ou en la récupérant lors du freinage.
Figure 3_3 : voiture hybride
–La/les batterie(s) : c’est ici qu’est stockée l’énergie électrique. Ce sont les modèles les plus légers qui ont la côte (Lithium par exemple).
–Le générateur : c’est un alternateur ; à partir d’une énergie mécanique, il délivre un flux électrique, qui est envoyé vers la batterie. Le recours à la co-génération (production de chaleur et d’électricité) permet d’améliorer le rendement d’un moteur thermique.
–Le module de commande : c’est le cerveau du véhicule ; il gère et répartit l’énergie. En fonction de l’utilisation, il va actionner soit le moteur thermique, soit le moteur électrique, ou encore les deux lors des accélérations. C’est également lui qui gère la charge de la batterie.
–Le moteur thermique (gaz ou essence) : c’est un moteur de voiture classique. Il transforme de L’essence, ou du gaz, en énergie mécanique, qui est envoyée vers les roues et/ou vers le générateur.
–Récupérateur de puissance : au freinage, il récupère une partie de l’énergie cinétique du véhicule, et l’envoi vers les batteries.
-Le différentiel : son rôle n’est pas lié au fonctionnement des véhicules hybrides. Il y en a sur tous les véhicules à 4 roues, il permet simplement aux roues d’un même essieu de tourner à des vitesses différentes, dans les virages.
