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