Les véhicules à propulsion électrique

[El Fredo]

Bonjour à tous,

j'ai voulu créer ce sujet dédié exclusivement aux véhicules à propulsion électrique histoire de répondre à vos questions sur le sujet, et aussi de débusquer un certain nombre d'idées reçues et de contre-vérités qu'on trouve trop fréquemment sur l'Internet. Même si ce n'est pas mon activité professionnelle, je suis de très près les avancées technologiques dans ce domaine depuis pas mal d'années, et je pense être en mesure de vous éclaircir sur de nombreux points (j'ai aussi une formation d'ingénieur et de chercheur qui m'aide beaucoup à comprendre les aspects techniques). J'en profiterais également pour y poster des actualités en rapport avec ce domaine.

Tout d'abord une petite définition : un véhicule à propulsion électrique est un véhicule dont la propulsion, c'est-à-dire la rotation des roues, est assurée par un ou des moteurs électriques. Ceci inclut les véhicules 100% électriques à batteries, mais aussi les véhicules à pile à combustibles et les hybrides de toute sorte. Un véhicule à propulsion électrique peut donc parfaitement embarquer un moteur thermique (ou toute autre forme de production d'énergie), mais celui-ci n'assurera pas la propulsion du véhicule.

Voilà, lancez-vous.

[lucifer]

J'ai cru lire que certaines voiture utilisaient la friction du freinage pour recharger les batteries. Je pense que l'avenir serait là, mais est ce vraiment interessant pour l'état de vir des gens creer leur propre energie gratuitement pour faire rouler leur voiture ? J'ai comme un doute .......

[Nombrilist]

Pour un véhicule hybride (thermique/électrique) financièrement abordable, quel est le gain (facteur) de carburant obtenu en roulant 100 km:

- sur autoroute ?
- en ville ?

[lucifer]

financièrement abordable ? Ca veut dire quoi ?  icon_mrgreen

[artragis]

financièrement abordable ? Ca veut dire quoi ?  icon_mrgreen

Produit en France, c'est les seuls à moins de 18 000€ (sans option... mais du toyota sans option, c'est 21 000€).

[Nombrilist]

"financièrement abordable ? Ca veut dire quoi ?"

ça veut dire financièrement abordable avec ma paie de chercheur dans le public ^^. Nan, j'déconne, c'est pas possible, y a aucune bagnole neuve abordable avec une paie pareille.

[El Fredo]

J'ai cru lire que certaines voiture utilisaient la friction du freinage pour recharger les batteries. Je pense que l'avenir serait là, mais est ce vraiment interessant pour l'état de vir des gens creer leur propre energie gratuitement pour faire rouler leur voiture ? J'ai comme un doute .......

Oui, on appelle ça le freinage régénératif.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Freinage_régénératif

Les premiers à avoir inauguré cette technogie sont Toyota et leur hybride Prius. On peut dire que cette fonctionnalité est disponible en standard sur tous les véhicules à propulsion électrique car elle est simple et naturelle à mettre en oeuvre. En effet tout moteur électrique a la propriété de pouvoir fonctionner en générateur : au lieu de transformer l'électricité en énergie cinétique, on produit de l'électricité à partir d'énergie cinétique. C'est tout bonnement impossible avec un moteur thermique : on ne peut pas produire de carburant à partir de gaz d'échappement icon_mrgreen (si vous y arrivez, dépêchez-vous de déposer un brevet)

Dans un véhicule à propulsion thermique, le freinage se fait en général par friction (des plaquettes sur un disque ou un tambour par exemple), l'énergie cinétique est ainsi convertie en chaleur, donc perdue (on le voit très bien sur les Formule 1 où les freins finissent chauffés au rouge à la fin de la course). C'est une source très importante de perte.

Dans un véhicule à propulsion électrique, lors du freinage les moteurs fonctionnent comme des générateurs électriques, ce qui induit en parallèle un phénomène de freinage électromagnétique très puissant. L'énergie cinétique est ainsi quasi intégralement convertie en électricité.

On estime que l'essentiel des gains en terme de consommation de la Prius sont dus à ce fameux freinage régénératif. Récupérer cette énergie procure donc un avantage conséquent aux véhicules à propulsion électrique et augmente d'autant le rendement énergétique global, surtout en ville.


La deuxième partie de ta question est plus vaste et sort un peu du cadre du sujet, mais pour y répondre rapidement l'intérêt de l'électricité est qu'elle est très simple à produire et à transporter, à partir de sources très variées, contrairement au pétrole. L'Etat risque donc de perdre des recettes fiscales grâce à la TIP, mais si on raisonne sur le long terme en prenant en compte toutes les externalités, il pourrait sortir gagnant : moins de pollution, de maladies respiratoires ou de cancers, de dépendance énergétique vis-à-vis des pays producteurs, meilleure utilisation des ressources... Mais c'est un autre débat.

[El Fredo]

Pour un véhicule hybride (thermique/électrique) financièrement abordable, quel est le gain (facteur) de carburant obtenu en roulant 100 km:

- sur autoroute ?
- en ville ?

Sur une hybride le gain est nettement plus important en ville que sur autoroute grâce notamment au freinage régénératif et au fait que ces modèles fonctionnent en mode 100% électrique à faible vitesse. Pour les chiffres exacts je ne les connais pas, et ils sont d'ailleurs hasardeux car tout dépend de l'usage qu'on en fait. Mais je sais que les modèles rechargeables sur le réseau électrique ont en général une autonomie de 60 km en 100% électrique (Prius, Chevrolet Volt). Autrement dit, un usager 100% urbain pourrait n'avoir jamais à passer par la case station service pendant des années !

Bien sûr cela implique de rouler à faible vitesse (en ville donc), car en vitesse de croisière type autoroute, les moteurs électriques des hybrides sont parfois insuffisants et doivent être suppléés par le moteur thermique embarqué (cas de la Prius), avec tout de même des gains en terme de consommation (ils sont plus petit et plus optimisés que les moteurs classiques). Certains véhicules (Chevrolet Volt) peuvent fonctionner en 100% électrique sur autoroute, mais l'autonomie sera bien entendu fortement réduite par rapport à un usage urbain (les frottements et donc la consommation augmentent avec le carré de la vitesse).

[Nombrilist]

"Autrement dit, un usager 100% urbain pourrait n'avoir jamais à passer par la case station service pendant des années !"

Je rebondis là-dessus, et je m'excuse par avance de mes questions assez critiques. Dans le cas d'un moteur thermique qui ne tournerait que rarement, n'y a-t-il pas un risque d'encrassement de celui-ci, et finalement d'une panne assez précoce qui rendrait la voiture inutilisable ?

[lucifer]

Nombrilist, ce nest pas le moteur particulierement qui demande à tourner, mais la mecanique en générale. Et dans ce cas, elle tourne.

[Nombrilist]

Il me semble que le carburant, c'est pas forcément très stable, et qu'il doit être consommé rapidement.

[Golgoth]

Le carburant est chimiquement instable, une étincelle et il brûle icon_mrgreen

[El Fredo]

"Autrement dit, un usager 100% urbain pourrait n'avoir jamais à passer par la case station service pendant des années !"

Je rebondis là-dessus, et je m'excuse par avance de mes questions assez critiques.

Tu es tout excusé. Au contraire plus les questions sont pointues plus c'est intéressant icon_mrgreen

Dans le cas d'un moteur thermique qui ne tournerait que rarement, n'y a-t-il pas un risque d'encrassement de celui-ci, et finalement d'une panne assez précoce qui rendrait la voiture inutilisable ?

C'est une bonne remarque. Je suppose que l'électronique de contrôle est conçue afin d'optimiser l'utilisation du moteur. Par exemple on évitera de le démarrer de façon sporadique, mais on attendra que la batterie atteigne un certain niveau pour déclencher la charge en fonction des conditions d'utilisation. Les constructeurs travaillent énormément sur les modèles informatiques permettant d'optimiser la consommation d'énergie, ils définissent des programmes-types en fonction des utilisations, et le véhicule se reconfigure dynamiquement de façon heuristique. La prise en compte de l'usure ou de l'encrassement des moteurs thermiques dépend du type de technologie :

• les hybrides de type full-hybrid comme la Prius fonctionnent typiquement à régime constant et avec une boite à variation continue, le moteur thermique est utilisé conjointement au moteur électrique au-delà d'une certaine vitesse. Il faudrait donc faire exclusivement de la ville et garder une charge électrique suffisante en permanence pour ne jamais solliciter le moteur thermique. Sachant que les premiers modèles n'offraient pas la possibilité d'être rechargés sur le réseau.
• les hybrides de type série comme la Volt utilisent exclusivement le moteur thermique pour la génération d'électricité et sont présentés comme des EREV (Extended-Range Electric Vehicle) : ils sont conçus pour fonctionner sur batterie jusqu'à un certain niveau de décharge, et en deçà le moteur thermique recharge automatiquement la batterie, ce qui leur donne une autonomie supérieure à celle des véhicules thermiques (critère très anxiogène pour tous ces nouveaux types de véhicules !). En gros c'est comme si on pouvait recharger le véhicule en cours de route avec un groupe électrogène embarqué. Comme ces véhicules sont adaptés à tous types d'utilisation et de distance, leur utilisation naturelle est proche de celle d'un véhicule thermique normal avec donc le besoin de faire le plein régulièrement. Mais ils donnent également la possibilité de recharger les batteries sur une prise électrique standard de telle sorte qu'un usage exclusivement urbain peut laisser le moteur thermique quasi inutilisé.[/list:u]
  En pratique les contraintes pesant sur le moteur thermique embarqué d'un véhicule hybride sont similaires à celles d'un véhicule thermique normal : ces derniers s'encrassent et s'usent beaucoup plus en ville et ont régulièrement besoin d'un petit coup d'autoroute pour les décrasser un peu. A la différence que la mécanique est beaucoup plus simple et moins sollicitée sur un hybride (régime constant, moteur plus petit...). Donc en pratique, même s'ils subissent des périodes d'inactivités, je ne pense pas que ça nuise tellement à leur santé par rapport au moteur d'un véhicule thermique soumis aux mêmes conditions.

[Georges]

J'ai une hybride Prius que j'utilise en ville et faire des petit parcours, et elle me coute en carburant à peine 2 litres au cent. En six ans le bénéfice sur le carburant aura payé ma voiture.

[Nombrilist]

Il y a un meilleur rendement à transformer le carburant en électricité qui à son tour est transformée en énergie cinétique, plutôt que de faire directement la conversion du carburant en énergie cinétique ?