Comment fonctionnent les voitures électriques : guide complet 2024

L'orientation est claire : l'industrie automobile devient plus écologique. Les constructeurs de luxe développent continuellement de nouveaux véhicules 100% électriques. Vous n'avez plus à choisir entre confort, performance et durabilité. Avec les meilleures voitures électriques de luxe 2022, vous pouvez tout avoir.

Les voitures électriques peuvent être plus chères, mais les incitations gouvernementales et crédits d'impôt compensent souvent. De plus, elles sont généralement plus faciles à entretenir — et assurément plus efficientes. Dans cet article, je vous explique tout sur les voitures électriques en répondant à :

• Qu'est-ce qu'une voiture électrique (VE) ?
• Les voitures électriques utilisent-elles de l'essence ?
• Utilisent-elles de l'huile ?
• Comment fonctionne une voiture électrique ?
• Quels sont les composants clés ?
• Quels types de voitures électriques ?
• Quels fluides sont nécessaires ?
• Comment recharger une voiture électrique ?
• Les voitures électriques peuvent-elles s'auto-recharger ?
• Quelle autonomie avec une charge complète ?
• Combien de temps pour charger ?
• Combien coûte la recharge ?
• Combien coûte une voiture électrique ?

Qu'est-ce qu'une voiture électrique (VE) ?

Les véhicules électriques (VE) sont propulsés par une batterie (pas de réservoir essence) et ont un moteur électrique (pas de moteur thermique). Les hybrides rechargeables (PHEV) combinent essence et électrique : batterie, moteur électrique, réservoir essence, moteur thermique.

Une voiture électrique (ou voiture à batterie) est propulsée par un ou plusieurs moteurs électriques utilisant l'énergie stockée dans des batteries. Les VE sont plus silencieux, zéro émission à l'échappement, et ont un bilan carbone global inférieur aux thermiques (ICE). Grâce aux coûts d'énergie et d'entretien plus bas, le coût total de possession des VE actuels est inférieur aux thermiques équivalents. La recharge est possible sur bornes, installables chez soi ou en public.

Beaucoup de pays ont des incitations : crédits d'impôt, subventions, avantages non monétaires, et certains ont légiféré pour interdire la vente de thermiques afin de réduire la pollution et limiter le changement climatique. Voitures et camions électriques sont souvent plus propres que les thermiques les plus efficients pour la pollution de l'air et les gaz à effet de serre. Le degré dépend du véhicule et de la source d'électricité.

Quand les VE à batterie sont alimentés par les réseaux les plus propres, leurs émissions de GES équivalent à une voiture faisant >100 mpg (42 km/L). Recharger et rouler en VE peut être quasi sans émission si l'énergie est 100% renouvelable (solaire, éolien).

Les voitures électriques utilisent-elles de l'essence ?

Les BEV (battery electric vehicles) utilisent l'électricité stockée dans la batterie pour alimenter le moteur électrique qui entraîne les roues. Voitures et camions à batterie sont dits « tout électrique » car ils n'utilisent ni essence ni diesel, seulement l'électricité.

Les voitures électriques utilisent-elles de l'huile ?

Comme une voiture électrique utilise un moteur électrique (pas de moteur thermique), elle n'a PAS besoin d'huile moteur. L'huile lubrifie les pièces mobiles des moteurs thermiques. À haut régime, soupapes, pistons et autres pièces doivent glisser sans friction, d'où l'huile pour lubrifier et réduire l'usure.

L'huile permet au moteur de tourner sans grippage ni surchauffe. Les micro-particules métalliques issues des contacts métal/métal doivent être évacuées par vidange, puis huile neuve.

Dans un VE, rien de tout ça. Propulsion par moteur électrique + batterie. Pas de soupapes, pistons, moteur, ni pièces nécessitant lubrification. Donc pas de vidanges régulières sur les VE.

Comment fonctionne une voiture électrique ?

Les VE (battery electric vehicles) ont un moteur électrique au lieu du thermique. Le moteur est alimenté par une grosse batterie de traction, qui doit être branchée sur prise murale ou borne de recharge (EVSE : electric vehicle supply equipment).

Les batteries se rechargent en branchant le véhicule sur une source électrique. Même si la production d'électricité pollue, l'EPA (US) classe les VE comme zéro émission car pas d'émission directe à l'échappement.

VE commerciaux : poids lourds et légers. Souvent plus chers que thermiques/hybrides comparables, mais économies carburant, crédit d'impôt fédéral, incitations d'État peuvent compenser.

Regardez la vidéo ci-dessous pour apprendre comment fonctionne une voiture électrique :

Quels sont les composants clés d'une voiture électrique ?

• Batterie auxiliaire (12V)
• Prise de charge
• Convertisseur DC/DC
• Moteur de traction électrique
• Chargeur embarqué
• Contrôleur électronique de puissance
• Système thermique (refroidissement)
• Batterie de traction (haute tension)
• Transmission (électrique)

Batterie auxiliaire

Alimente les accessoires du véhicule (éclairage, infodivertissement, etc.).

Prise de charge

Permet la connexion à une source externe pour charger la batterie de traction.

Convertisseur DC/DC

Convertit le courant continu haute tension de la batterie de traction en basse tension pour les accessoires et recharge la batterie auxiliaire.

Moteur de traction électrique

Entraîne les roues en puisant dans la batterie de traction. Certains véhicules ont des motoréducteurs qui assurent aussi la régénération.

Chargeur embarqué

Convertit le courant alternatif (prise) en continu pour charger la batterie. Communique avec la borne et surveille tension, courant, température, état de charge.

Contrôleur électronique de puissance

Gère le flux d'énergie de la batterie, contrôlant vitesse et couple du moteur de traction.

Système thermique (refroidissement)

Maintient moteur, électronique de puissance, et autres composants dans leur plage de température optimale.

Batterie de traction

Stocke l'énergie pour le moteur de traction.

Transmission (électrique)

Transmet la puissance mécanique du moteur aux roues.

Quels types de voitures électriques ?

• Véhicules électriques à batterie (BEV)
• Véhicules hybrides électriques (HEV)
• Véhicules hybrides rechargeables (PHEV)

Véhicules électriques à batterie (BEV)

100% électriques, batteries rechargeables, pas de moteur essence. Toute l'énergie vient de la batterie (recharge sur réseau). Zéro émission : pas d'échappement nocif ni pollution comme les thermiques.

Véhicules hybrides électriques (HEV)

Moteur essence + moteur électrique. Toute l'énergie batterie vient du freinage régénératif (récupère l'énergie de freinage perdue pour assister le thermique à l'accélération). Sur thermique classique, cette énergie part en chaleur dans plaquettes/disques. Hybrides classiques ne se branchent PAS sur le réseau et ne chargent pas sur EVgo.

Véhicules hybrides rechargeables (PHEV)

Moteur essence + moteur électrique. Comme les hybrides, recharge par freinage régénératif. Différence : batterie bien plus grosse + recharge sur secteur.

Hybrides classiques : 1-2 km en électrique avant thermique. PHEV : 15-60 km avant thermique. Une fois l'autonomie électrique épuisée, PHEV = hybride classique, plusieurs centaines de km avec un plein.

Quels fluides sont nécessaires dans une voiture électrique ?

Moins d'entretien ≠ zéro entretien. Pas de vidange d'huile, mais vérifiez régulièrement ces fluides :

• Liquide de refroidissement
• Liquide de frein
• Huile de transmission

Liquide de refroidissement

La chaleur est l'ennemi n°1 des VE et thermiques. Le liquide refroidit la batterie lithium-ion. C'est un point commun VE/thermique.

Vérifiez les niveaux : batterie, onduleur de puissance, chauffage habitacle. Le chauffage habitacle est secondaire, mais les deux autres sont vitaux. Si vous avez entendu parler d'incendie de VE, c'était sûrement batterie surchauffée. Maintenez le niveau pour l'éviter.

Liquide de frein

Les VE ont des plaquettes mais les changent rarement grâce au freinage régénératif. Le système convertit l'énergie cinétique en énergie électrique pour la batterie. Il sert de frein principal et réduit l'usure des plaquettes.

Le freinage régénératif est un équipement clé de production d'énergie. L'entretien type VE inclut la vérification du système de freinage, crucial car c'est votre principal moyen de ralentir ET de produire de l'énergie. Enjeux sécurité forts = faites réviser les freins régulièrement.

Huile de transmission

La transmission multi-rapports ou à prise directe d'un VE peut nécessiter des vidanges pendant la vie du véhicule. Consultez le manuel pour l'intervalle recommandé sur VOTRE modèle.

Comment recharger une voiture électrique ?

La plupart des conducteurs VE branchent sur une borne ChargePoint à chaque stationnement. En déplacement, bornes plus puissantes. Selon l'endroit : branchement direct, appli, carte sans contact, ou badge RFID.

Les voitures électriques peuvent-elles s'auto-recharger ?

Le freinage régénératif permet à la batterie de retenir l'énergie cinétique des roues au freinage. L'énergie passe des roues à la transmission, et une partie est stockée dans la batterie.

Mais c'est à très petite échelle, insuffisant pour recharger durablement. Des inventeurs ont proposé d'améliorer cette fonction pour l'auto-recharge. Exemple : appliquer le freinage régénératif à grande échelle pour l'auto-recharge est faux car pas assez éfficient pour créer une infrastructure de charge stable.

Comme dit, seule une partie de l'énergie cinétique est stockée. Même avec générateurs/alternateurs sur roues, l'énergie transférée est insuffisante pour charger efficacement la batterie d'un VE.

Quelle autonomie avec une charge complète ?

Les VE actuels font ~400 km (250 miles) par charge, certains (Tesla) ~560 km (350 miles). Beaucoup de constructeurs annoncent des VE à autonomie étendue et recharge plus rapide.

Comparatif VE populaires >320 km (200 miles) :

• Audi e-tron – 328 km
• Nissan Leaf Plus – 364 km
• Jaguar I-Pace – 377 km
• Chevrolet Bolt – 383 km
• Kia Niro EV – 385 km
• Hyundai Kona EV – 415 km
• Tesla Model X – 491 km
• Tesla Model 3 Grande Autonomie – 518 km
• Tesla Model S – 629 km

GM, VW et d'autres prévoient des dizaines de VE abordables dans les prochaines années. Voici les plus attendus (estimations) :

• Ford Mach-E – jusqu'à 480 km
• Volvo Polestar 2 – 480 km
• Volkswagen ID.4 – 350 km
• Mercedes EQC – 350 km
• BMW iX3 – 320 km
• Volvo XC40 Recharge – 320 km

Combien de temps pour charger ?

30 min à 12h selon capacité batterie et puissance borne. Avec borne 7 kW, VE typique (60 kWh) : ~8h de 0 à 100%.

Combien coûte la recharge ?

Efficience VE = kWh/100 km. Coût/km = (prix électricité $/kWh) × (conso kWh/100km) / 100. Exemple : électricité 0,13 $/kWh, conso 33 kWh/100 miles → ~0,04 $/mile. Recharger 320 km (batterie 66 kWh vide) à 0,13 $/kWh = ~9 $.

Combien coûte une voiture électrique ?

Juin 2019 : prix moyen auto neuve US = 36 600 $ (+2% vs année précédente). Mais prix moyen VE : 64 300 $ → 55 600 $ (-13,4%).

Prix conseillés (MSRP) des principaux VE :

1. Tesla Model S
Grande Autonomie : 81 190 $ | Performance : 101 190 $. Exception : moins chère que concurrente thermique (Mercedes CLS).

2. Tesla Model 3
Standard Plus : 41 190 $ | Grande Autonomie : 50 190 $ | Performance : 58 190 $. Dégradation batterie préoccupante premiers 80 000 km, puis moindre. À 260 000 km, ~10% perte seulement.

3. Tesla Model X
Grande Autonomie : 86 190 $ | Performance : 106 190 $

4. BMW i3
120 Ah : 45 445 $ | s 120 Ah : 48 645 $ | 120 Ah + Extenseur : 49 295 $ | s 120 Ah + Extenseur : 52 495 $

5. Nissan Leaf
S : 32 525 $ | SV : 35 115 $ | S Plus : 39 125 $ | SV Plus : 40 675 $ | SL Plus : 44 825 $

6. Chevrolet Bolt EV
LT : 37 495 $ | Premier : 41 895 $

7. Hyundai Kona
SEL : 38 310 $ | Limited : 42 920 $ | Ultimate : 46 520 $

8. Volkswagen e-Golf
SE : 33 000 $ (est.) | SEL Premium : 40 000 $ (est.)

9. Audi e-tron
Premium Plus : 75 795 $ | Prestige : 80 095 $ | Sportback : 81 000 $ (est.)

10. Jaguar I-Pace
S : 70 875 $ | SE : 77 275 $ | HSE : 81 925 $

En résumé

Les voitures électriques sont une formidable invention qui booste l'énergie verte. Une technologie qui a encore beaucoup à offrir, avec encore plus à venir selon les constructeurs. Cet article vous a éclairé sur tout ce qu'il faut savoir sur les VE.

J'espère que cet article vous a aidé. Si c'est le cas, partagez-le avec d'autres étudiants. Merci de votre lecture, à bientôt !