Moteur électrique

Le moteur électrique constitue le cœur de la chaîne de traction de tout véhicule électrique et remplit la même fonction fondamentale que le moteur à combustion d'une voiture classique : transformer l'énergie stockée en force de rotation qui fait tourner les roues. La différence essentielle tient au chemin emprunté par l'énergie. Au lieu de brûler un carburant pour engendrer pression et mouvement, le moteur exploite l'interaction entre champs magnétiques et courant électrique, convertissant directement l'énergie chimique contenue dans la batterie en travail mécanique. Cette conversion électromécanique se révèle remarquablement efficace, les moteurs de traction modernes restituant couramment plus de 90 pour cent de l'énergie électrique reçue sous forme de mouvement utile, contre 30 à 40 pour cent pour un moteur à essence.

Sur le plan mécanique, le moteur se compose d'une partie extérieure fixe, le stator, et d'une partie intérieure tournante, le rotor. Le courant alternatif amené aux bobinages du stator crée un champ magnétique tournant ; le rotor, qui porte ses propres aimants permanents ou dans lequel un courant est induit, est entraîné à la poursuite de ce champ, et son arbre transmet le couple ainsi produit aux roues par l'intermédiaire d'un réducteur à un seul rapport. Comme l'électronique de puissance contrôle ce champ magnétique avec une grande précision, le moteur délivre sa force de façon souple et continue sur une plage de régimes très étendue, ce qui explique pourquoi une voiture électrique n'a besoin ni de boîte de vitesses à plusieurs rapports ni d'embrayage.

Pour le conducteur, la caractéristique la plus frappante reste la délivrance du couple. Un moteur électrique produit son couple maximal dès zéro tour par minute : toute la force d'entraînement est donc disponible à l'instant même où l'on appuie sur l'accélérateur, d'où ces accélérations franches et sans temps mort qui définissent l'expérience de conduite électrique. Nul besoin de monter en régime ni d'attendre la montée en pression d'un turbocompresseur. Le moteur est par ailleurs quasiment silencieux, exempt de vibrations et constitué de très peu de pièces mobiles, ce qui se traduit par un entretien réduit et une fiabilité exceptionnelle sur une longue durée de vie.

La même machine peut fonctionner à l'envers, en génératrice. Lorsque le conducteur lève le pied ou freine, les roues entraînent le rotor et le moteur produit de l'électricité, réinjectée dans la batterie tandis que la résistance ralentit la voiture. C'est le principe du freinage régénératif, qui récupère une énergie qu'une voiture classique dissiperait en chaleur et allonge sensiblement l'autonomie en usage urbain.

Deux grandes architectures dominent. Le moteur synchrone à aimants permanents loge des aimants de terres rares dans le rotor et offre un rendement et une densité de puissance élevés dans un encombrement réduit, tandis que le moteur asynchrone, ou à induction, se passe d'aimants et induit un courant dans le rotor, concédant un peu de rendement contre un coût moindre et l'indépendance vis-à-vis de l'approvisionnement en terres rares. De nombreux véhicules électriques performants combinent les deux types sur deux essieux. Le moteur ne travaille jamais seul : il dépend de l'onduleur pour façonner le courant alternatif qui l'alimente, de la batterie haute tension pour l'énergie, et d'un circuit de refroidissement dédié pour évacuer la chaleur produite en cas de forte sollicitation prolongée.