Les voitures électriques font du remous dans le monde de l'automobile.
Ces voitures silencieuses, non polluantes et très performantes
sont appelées à rendre les véhicules à moteurs thermiques obsolètes d'ici 2025.
Cette vidéo dévoilera la technologie cachée derrière la Tesla modèle S
devenue récemment la voiture avec la plus grande accélération.
Nous verrons comment les voitures électriques ont atteint une performance supérieure
en analysant la technologie utilisée dans le moteur à induction.
l'onduleur,
les batteries lithium-ion comme source d'énergie,
et par dessus de tout, le mécanisme synchrone du véhicule
le tout de façon logique, étape par étape.
La source motrice de la voiture Tesla vient de l'invention
du grand scientifique Nikolas Tesla il y a environ 100 ans :
le moteur à induction.
Le moteur à induction a deux parties principales:
le stator et le rotor.
Vous pouvez voir la construction du moteur ici.
Le rotor est une collection de barres conductrices
court-circuitées par des anneaux terminaux.
Un courant alternatif triphasé d'entrée alimente le stator.
Ce courant alternatif génère un champ magnétique tournant dans les bobines.
Le moteur Tesla génère un champ magnétique à quatre pôles.
Ce champ magnétique induit alors le courant dans les barres du rotor
pour le faire tourner.
Dans un moteur à induction, le rotor est toujours déphasé derrière le CMT.
Dans un moteur à induction, il n'y a ni balais ni aimants permanents.
En même temps, il est robuste et puissant.
L'avantage du moteur à induction
est que sa vitesse varie en fonction de la fréquence de la source de CA.
En faisant varier la fréquence de la source d'énergie,
nous pouvons faire varier la vitesse des roues motrices.
Ce simple fait rend les véhicules électriques faciles à contrôler et fiables.
Le moteur est alimenté par un générateur de fréquences variables
qui contrôle la vitesse du moteur.
Le moteur à une capacité de 0 à 18 000 tr/min.
C'est l'avantage considérable qu'ont les voitures électriques
comparés aux voitures à moteur thermiques.
Un moteur à combustion produit un couple et une puissance
dans une plage de vitesse limitée.
Dès lors,
connecter le moteur directement aux roues motrices n'est pas une bonne idée.
Une transmission doit être placée pour faire varier la vitesse des roues motrices.
En revanche,
un moteur électrique fonctionnera dans toutes les plages de vitesse.
Ainsi, une boîte de vitesses n'est pas requise pour une voiture électrique.
De plus, un moteur à combustion ne produit pas de mouvement rotatif direct.
Le mouvement linéaire des pistons doit être converti en mouvement rotatif.
Cela cause des problèmes majeurs d'équilibrage mécanique.
Non seulement le moteur thermique n'est pas auto-démarrant comme un moteur à induction,
en plus, la puissance fournie par un moteur à combustion est toujours inégale.
Plein d’accessoires sont requis pour résoudre ce problème.
Par contre,
un moteur a induction offre un mouvement rotatif direct et une puissance uniforme.
Plusieurs composants du moteur thermique peuvent être évités ici.
Ainsi, le moteur a induction bénéficie d'une grande rapidité de réaction
et d'un meilleur rapport puissance/poids conduisant à des meilleures performances.
Mais d'où le moteur reçoit-il son énergie ?
Depuis un pack batterie.
Le batterie produit du courant continu.
Donc, avant d'alimenter un moteur, il doit être converti en courant alternatif.
Un onduleur est utilisé à cet effet.
Cet appareil électronique contrôle aussi la fréquence du courant alternatif
et ainsi la vitesse du moteur.
De plus, l'onduleur peut en plus faire varier l'amplitude du courant alternatif
qui au final contrôle la puissance de sortie du moteur.
L'onduleur agit donc comme le cerveau de la voiture électrique.
À présent, concentrons-nous sur le pack batterie.
Vous serez étonnés de constater qu'il s'agit de simples piles au lithium
similaires celles utilisées dans la vie quotidienne.
Les batteries sont connectées en série et en parallèle pour
produire le courant requis pour faire avancer votre voiture électrique.
Un fluide caloporteur au glycol circule à travers les tubes métalliques entre les piles.
Ceci est une des innovation principale de Tesla.
L'utilisation de petite piles au lieu de grosses piles
garantit un refroidissement efficace.
Ceci minimise les points chauds et garantit même la répartition thermique
pour une meilleure durée de vie du pack batteries.
Les cellules sont regroupées en modules détachables.
Il y a 16 modules dans le pack batterie constituant environ 7 000 cellules.
Le glycol chaud est refroidi en passant par un radiateur
qui est installé à l'avant du véhicule.
En outre, vous pouvez voir comment une telle batterie placée près du sol
abaisse le centre de gravité du véhicule.
Cela améliore considérablement la tenue de route de la voiture.
De plus, le large pack batterie est réparti sur tout le plancher
offrant une rigidité structurelle face aux collisions latérales.
Maintenant, revenons au propulseur de la Tesla.
La puissance produite par le moteur est transférée aux roues via une transmission.
Comme on l'a déjà vu,
la Tesla Model S utilise une simple transmission à vitesse unique
car le moteur opère efficacement sur une large plage de conditions.
Vous pouvez voir ici que la sortie de la vitesse est réduite en deux étapes.
Même la marche arrière sur une voiture électrique est relativement facile à réaliser.
pour cela, Il faut juste changer le sens du courant.
Le seul but d'une transmission pour une voiture électrique est la réduction de la vitesse associée à l'augmentation du couple.
La deuxième composante de la transmission est le différentiel.
La réduction de l'entrainement passe par lui.
Vous pouvez voir que c'est un simple différentiel ouvert.
D'un autre côté, le différentiel ouvert à un problème de contrôle de la traction.
Mais, pourquoi une telle voiture avancée utilise un différentiel ouvert au lieu d'un différentiel à glissement limité ?
La réponse est qu'un différentiel ouvert est plus résistant et peut générer plus de couple.
Le problème du contrôle de la traction qui apparaît dans un différentiel ouvert
peut être efficacement surmonté avec l'aide de 2 méthodes.
Le freinage sélectif
et couper l'arrivée de courant.
Dans un moteur à combustion, cette rupture de puissance en coupant l'arrivée de carburant n'est pas aussi rapide.
En revanche, dans un moteur à induction, la coupure de puissance est assez rapide
et un moyen assez efficace d'obtenir le contrôle de la traction.
Dans la Tesla,
ceci peut être accompli en utilisant un algorithme à la pointe de la technologie
avec l'aide de sondes et de contrôleurs.
En bref, le moteur Tesla à remplacé un système mécanique complexe
avec des logiciels intelligents et rapides.
S'aviez vous qu'une voiture électrique peut être conduite seulement avec l'aide d'une pédale.
Cela est dû à son puissant système régénérateur de freinage.
Cela signifie une immense économie d'énergie cinétique de la voiture
sous forme de génération d'électricité et sans dispersion en chaleur.
Dans un voiture électrique, dès que vous lâchez la pédale de l'accélérateur,
le freinage régénérateur s’enclenche.
La chose intéressante c'est que durant la régénération du freinage, le même moteur à induction sert de générateur.
Ici, les roues entraînent le moteur à induction.
Nous savons que dans un moteur à induction la vitesse du roteur va moins vite que la vitesse RMF.
Pour convertir le moteur en un générateur, il faut juste s'assuré que la vitesse du roteur est plus grande que la vitesse RMF.
L' onduleur, joue ici, un rôle crucial en ajustant la fréquence d'entrée pour garder la vitesse de RMF plus basse que la vitesse du rotor.
Ceci va générer de l'électricité dans la bobine du stator qui est plus grande source d’électricité.
L'électricité générée peut être alors être emmagasinée dans le pack de batterie après la conversion.
Une force magnétique opposée agit sur le rotor durant ce processus
ainsi, les roues et le véhicule vont ralentir.
De cette façon, la vitesse du véhicule peut être contrôlée de façon précise durant la conduite en utilisant une seule pédale.
La pédale de frein peut être utilisée pour un arrêt complet.
Comme vous pouvez le constater, les voitures électriques sont beaucoup plus sécuritaires que les voitures à combustion.
Le coût pour conduire et entretenir une voiture électrique est beaucoup plus faible qu'une voiture à combustion interne.
Avec l'amélioration de la technologie , les voitures électriques promettent d'être les voitures du futur.
Nous remercions Jehu Garcia un expert des voitures électriques et un you tuber pour les explications techniques de cette vidéo.
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