Les voitures électriques font
du remous dans le monde de l'automobile.
Ces voitures silencieuses,
non polluantes et très performantes
sont appelées à rendre leur homologues
à moteur thermique obsolètes d'ici 2025.
Cette vidéo dévoilera la technologie
cachée derrière la Tesla Model S
devenue récemment la voiture
avec la plus grande accélération.
Nous verrons comment les voitures
électriques sont devenues si performantes
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 pièces 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 pack 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 cellules
au lieu de grosses cellules
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 vitesse
de sortie est réduite en deux phases.
Même la marche arrière est relativement
facile sur une voiture électrique.
Pour cela il suffit d'inverser
le sens de courant.
Le seul but d'une transmission
pour une voiture électrique
est la réduction de la vitesse
ainsi que l'augmentation de couple.
La deuxième pièce dans
la transmission est le différentiel.
La vitesse d'entraînement
réduite passe par là.
Vous pouvez voir que c'est
un simple différentiel ouvert.
Toutefois, les différentiels ouverts ont
un problème de contrôle de traction.
Pourquoi une telle voiture
utilise-t-elle un différentiel ouvert
au lieu d'un différentiel
à glissement limité?
C'est parce qu'un différentiel ouvert est plus
robuste et peut supporter plus de couple.
Le problème du contrôle de traction
lié au différentiel ouvert
peut être efficacement résolu
à l'aide de 2 méthodes.
Le freinage sélectif
et la coupure de courant.
Dans un moteur à combustion,
cette rupture par la coupure de l'arrivée
de carburant n'a pas d'effet aussi rapide.
En revanche, dans un moteur à induction,
la coupure de puissance est assez rapide
et un méthode assez efficace
pour le contrôle de traction.
Dans la Tesla,
ceci peut être accompli en utilisant
un algorithme de pointe
avec l'aide de senseurs et de contrôleurs.
Bref, le moteur Tesla à remplacé
un système mécanique complexe
avec un logiciel intelligent et rapide.
Saviez vous qu'une voiture électrique
peut être conduite avec une seule pédale.
Cela est dû à son puissant
système de freinage régénératif.
Autrement dit, il y a une grande
récupération d'énergie cinétique
sous la forme d'électricité au lieu
d'une dissipation de chaleur.
Dans un voiture électrique, dès que
vous relâchez l'accélérateur,
le freinage régénératif s’enclenche.
Il est intéressant de noter que
durant le freinage régénératif,
ce même moteur à induction
agît comme un générateur.
Ici, les roues entraînent le rotor
du moteur à induction.
Nous savons que dans un moteur à induction
que le rotor tourne moins vite
que le magnétique tournant.
Pour convertir le moteur en un générateur,
il faut s'assurer que la vitesse du rotor
est plus grande que la vitesse CMT.
L'onduleur joue ici un rôle crucial en
ajustant la fréquence de la puissance d'entrée
et en gardant la vitesse CMT
en dessous de la vitesse du rotor.
Ceci générera de l'électricité
dans les bobines du stator
qui est supérieure à l’électricité fournie.
Cette électricité peut alors être stockée
dans le pack batterie après la conversion.
Une force magnétique opposée agit
sur le rotor durant ce processus
faisant ralentir les roues
motrices et le véhicule.
La vitesse du véhicule peut ainsi
être contrôlée de façon précise
durant la conduite avec l'aide
d'une seule pédale.
La pédale de frein peut être
utilisée pour un arrêt complet.
Comme vous le savez peut-être déjà,
les voitures électriques sont plus
sûres que les voitures thermiques.
Le coût de maintenance
d'une voiture électrique
est bien inférieure à celle
d'une voiture thermique.
Avec
grâce aux améliorations technologiques,
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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Merci !