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