Sans aucun doute, le développement de les véhicules électriques a progressé rapidement, grâce aux améliorations technologiques dans le domaine des moteurs électriques, ce qui a permis une plus grande efficacité et durabilité. Malgré les grands progrès, beaucoup de gens ne savent toujours pas exactement Comment fonctionne un moteur électrique.
Dans cet article, nous allons expliquer en détail le fonctionnement des moteurs électriques, quels sont leurs principaux composants, comment ils ont évolué, les différents types de moteurs électriques qui existent et les avantages qu'ils présentent par rapport aux moteurs à combustion interne classiques.
Véhicules électriques
Les moteurs électriques, qui se distinguent par leur simplicité de conception et leur fiabilité, sont de plus en plus utilisés dans les véhicules modernes en raison de leur faible entretien, moins de pièces mobiles et l'absence de boîte de vitesses traditionnelle. Les avantages offerts par ces moteurs ont attiré l’attention de l’industrie automobile et du grand public.
Les premiers véhicules électriques remontent à 1839, lorsque Robert Anderson inventa une voiture alimentée par batterie. Plus récemment, des entreprises telles que Tesla ont joué un rôle clé dans la promotion des moteurs électriques grâce aux avantages qu'ils offrent, tels que absence d'émissions et réduisant le besoin de maintenance. Tesla a clairement indiqué que ses moteurs électriques ne nécessitent pas de réservoirs d'huile, à l'exception de composants mineurs tels que les essuie-glaces ou le liquide de frein.
Parties d'un moteur électrique
Comprendre le fonctionnement d'un ELA © Moteur électrique, il est d’abord indispensable de connaître les différentes parties qui le composent. Même si on ne retrouvera pas les mêmes éléments que dans un moteur thermique (comme des pistons ou des systèmes d'échappement), il existe des éléments clés qui permettent son bon fonctionnement :
- Chargeur embarqué : Il transforme le courant alternatif (AC) de la source de charge en courant continu (DC) pour le stocker dans la batterie du véhicule.
- Convertisseur: Convertit le courant continu (DC) en courant alternatif (AC) pour alimenter le moteur lors de l'accélération et, inversement, lors du freinage par récupération.
- Moteur électrique: Ce moteur est chargé de transformer l’énergie électrique en mouvement. Autrement dit, il convertit l’énergie des batteries en énergie cinétique pour déplacer le véhicule.
- Batterie: Il stocke l’énergie électrique que le moteur utilise pour déplacer la voiture.
Ces quatre composants fonctionnent en synergie pour fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement d’une voiture électrique, remplaçant ainsi les systèmes de combustion complexes par une conception plus efficace et moins sujette aux pannes.
Comment fonctionne un moteur électrique
Le principe de fonctionnement d'un ELA © Moteur électrique repose sur l’interaction entre deux composants principaux : le stator et l' rotor. Le stator est maintenu immobile et contient des enroulements à travers lesquels circule un courant électrique. Ce flux de courant génère un champ magnétique tournant, qui induit le mouvement du rotor, qui peut contenir des aimants ou faire partie d'une structure générant un champ magnétique induit.
Lorsque le rotor tourne, un mouvement est généré, permettant aux roues du véhicule d'être entraînées par un système d'engrenages.
Phase d'accélération
Lorsqu'on appuie sur l'accélérateur, l'énergie stockée dans la batterie est envoyée au convertisseur, qui transforme le courant continu en courant alternatif capable d'alimenter le ELA © Moteur électrique. Ce processus active le stator, générant le champ magnétique qui interagit avec le rotor, le faisant tourner et fournissant l'impulsion nécessaire aux roues du véhicule.
Phase de décélération
Lorsque vous ralentissez ou freinez, le processus est inversé. Le mouvement des roues génère la rotation du rotor, qui fait office de générateur. Ce mécanisme permet de récupérer et de stocker une partie de l'énergie cinétique dans la batterie grâce au processus de freinage récupératif.
Types de moteurs électriques
Il existe de nombreux types de moteurs électriques selon leur conception et leur application, mais une distinction peut être faite entre les moteurs à courant continu et les moteurs à courant alternatif.
Moteurs à courant continu (DC)
Ces moteurs fonctionnent en courant continu et sont divisés en :
- Moteur de série : Ils offrent une vitesse qui varie directement en fonction de la charge, ce qui les rend idéaux pour les applications nécessitant des démarrages progressifs et des charges variables.
- Moteur parallèle : Utilisé lorsqu'une vitesse constante est nécessaire dans différentes conditions de charge.
- Moteur mixte : Combine les caractéristiques des moteurs série et parallèle.
Moteurs à courant alternatif (AC)
Les moteurs à courant alternatif dépendent du changement de polarité du courant pour générer du mouvement. Parmi les plus courants on retrouve :
- Moteur à induction: Également appelé moteur asynchrone, il est le plus utilisé dans les applications industrielles et dans les véhicules électriques en raison de sa simplicité et de son efficacité.
- Moteur synchrone: Son rotor tourne à la même vitesse que la fréquence du courant alternatif. Il est très apprécié pour sa précision de vitesse.
Avantages d'un moteur électrique
Les moteurs électriques présentent de nombreux avantages par rapport aux moteurs à combustion interne traditionnels. Ci-dessous, nous soulignons quelques-uns des plus importants :
- Zéro émission : Les moteurs électriques ne génèrent pas de gaz polluants, ce qui en fait une option respectueuse de l’environnement.
- Efficacité énergétique: Un moteur électrique convertit environ 90 % de l’énergie qu’il consomme en mouvement, contre 30 % d’efficacité pour de nombreux moteurs à combustion interne.
- Fonctionnement silencieux : Les moteurs électriques génèrent beaucoup moins de bruit que les moteurs à combustion, ce qui les rend idéaux pour une utilisation en milieu urbain.
- Moins d'entretien : Étant donné que les moteurs électriques comportent moins de pièces mobiles, ils présentent moins de risques de panne et nécessitent moins d’entretien.
- Freinage régénératif : Un autre avantage est qu’ils peuvent récupérer une partie de l’énergie lors du freinage et la stocker dans la batterie.
Les moteurs à induction triphasés, associés aux contrôleurs électroniques, sont actuellement les meilleurs en termes d'efficacité et de performances, idéaux pour augmenter l'autonomie des voitures électriques.
Bref, après avoir évalué à la fois les avancées technologiques et les avantages par rapport aux moteurs conventionnels, les moteurs électriques continuent de gagner en pertinence. Son adoption massive et son développement continu contribueront à l’évolution vers des modèles de transport plus durables et efficaces.