Guillaume Despierre
CONSEILS
Voiture électriqueLes notions à connaître
Propriétaires de voitures thermiques et électriques ne parlent pas la même langue. Sans-plomb, réservoir, chevaux-vapeur… Oubliez ces termes ! Place à kWh, lithium-ion, chargeur embarqué ou encore cellules.
Vous vous demandez comment fonctionne une voiture électrique ? Son moteur convertit l’énergie électrique en énergie mécanique, donc en mouvement. Il est composé d’un stator et d’un rotor. Le premier utilise l’énergie de la batterie pour créer un champ magnétique qui fait tourner le second. Il existe deux types de moteurs : les synchrones et les asynchrones, aussi appelés « à induction ». Pour éviter de recourir aux terres rares, des constructeurs (Renault, BMW…) remplacent l’aimant permanent au niveau du rotor par un rotor bobiné, plus complexe.
La batterie stocke l’énergie
À ne pas confondre avec la batterie de servitude (12 V), l’unité de stockage principale de l’énergie, ou batterie haute tension (plusieurs centaines de volts), est composée de modules, de cellules, d’électrodes et d’une « chimie » à l’état liquide ou solide. Elle représente le composant le plus coûteux d’un véhicule. En général, elle est garantie 8 ans ou 160 000 km par les constructeurs, dans la limite de 70 % de sa capacité. La technologie lithium-ion (Li-ion) reste la plus répandue. Cette catégorie inclut plusieurs variantes avec des chimies différentes, comme le lithium nickel-manganèse-cobalt (Li-NMC), le lithium-polymère (Li-Po), le lithium-fer-phosphate (LFP ou Li-Fe), le lithium-métal-polymère (LMP), le lithium-soufre (Li-S) ou le lithium-air (Li-air). Enfin, on attend beaucoup de la solution sodium-ion (Na-ion) pour faire baisser les prix des véhicules.
L’énergie est récupérée à la décélération
Le freinage régénératif produit de l’électricité à partir de l’énergie cinétique issue du freinage et des décélérations pour recharger partiellement la batterie. Cette technologie exploite un principe bien connu : lorsqu’un moteur électrique tourne dans le vide, il se transforme en générateur. Ainsi, quand on appuie sur la pédale de frein ou qu’on lève le pied de l’accélérateur, le moteur cesse d’être alimenté en électricité. Il continue cependant à tourner, entraîné par les roues, et génère alors de l’électricité. Celle-ci est stockée dans la batterie et augmente un peu l’autonomie. Certaines voitures permettent de régler la puissance du freinage régénératif via des palettes au volant ou sur le sélecteur dédié.
Le chargeur embarqué pilote la puissance
Connu sous l’acronyme OBC (pour On Board Charger), le « chargeur embarqué » convertit le courant alternatif (AC) du réseau en courant continu (DC) afin qu’il soit stocké par la batterie. Il a aussi pour fonction de gérer la puissance de charge suivant la tension, l’intensité et le type de courant disponibles. On trouve des chargeurs monophasés de 3,7 et de 7,4 kW, et des triphasés de 11 à 22 kW. La majorité des véhicules propose 7,4 kW ou 11 kW. Plus le chargeur est puissant, plus on fait vite « le plein », à condition d’avoir une borne adaptée. Par exemple, si on branche une voiture avec une batterie de 60 kWh et un chargeur embarqué de 11 kW à une borne urbaine de 22 kW, il faudra un peu moins de six heures pour la « regonfler » (la puissance de charge est bridée à 11 kW). Sur le même véhicule, un chargeur embarqué de 22 kW divisera le temps par deux. Mais un tel outil est inutile pour la charge rapide réalisée sur des bornes, qui délivrent directement du courant continu (DC) – c’est aussi pourquoi les voitures acceptent une puissance au-delà de 22 kW en DC. Le pic maximal, qui dépend de chaque modèle, se situe en général entre 85 et 300 kW.
Lexique
Ampère-heure (Ah)
Unité de mesure de la capacité de stockage d’une batterie. Pour calculer cette dernière, on multiplie l’intensité du courant (exprimée en ampères, A) par sa durée de décharge (exprimée en heures, h). Exemple : une batterie délivrant 2 ampères durant 10 heures a une capacité de 2 A x 10 h = 20 Ah (ampères-heure).
Battery Electric Vehicle (BEV)
L’acronyme BEV désigne les véhicules 100 % électriques. On utilise aussi le sigle EV, pour Electric Vehicle, ou VE, pour véhicule électrique.
Câble
Sauf à se brancher sur des bornes rapides intégrant leur propre câble, appelé Combo (Combined Charging System, CCS), toute recharge nécessite un câble spécifique pourvu d’un connecteur à chaque extrémité. Ces connecteurs doivent être compatibles avec le véhicule, d’une part, et avec celui de la prise ou borne, d’autre part. Il existe différents standards. Dans l’idéal, on s’équipera de deux câbles différents : un Mode 2, pour se brancher sur une prise classique (type E/F), et un Mode 3, afin de se connecter à une wallbox (« boîtier mural ») ou à une borne lente.
Capacité utile/nominale/nette
Inférieure à la capacité brute, la capacité utile désigne la quantité d’énergie contenue dans la batterie pouvant être utilisée par le véhicule. C’est la valeur la plus importante pour le conducteur, mais tous les constructeurs ne la communiquent pas.
Cellules et modules
Une batterie est composée de plusieurs cellules reliées entre elles. Elles peuvent être de formes cylindriques, prismatiques ou lamellaires, et sont souvent regroupées en « modules », eux-mêmes assemblés en « pack ». Parfois, les cellules sont directement intégrées au pack. On parle alors de batterie structurelle, comme sur une Tesla Model Y – attention, cette dernière disposition interdit la réparation.
Courant alternatif (AC) ou continu (DC)
Le courant alternatif, distribué sur le réseau public, doit être transformé en courant continu pour recharger une batterie grâce à un chargeur embarqué. Sur une borne rapide, le courant est déjà converti et va « remplir » la batterie sans passer par le chargeur embarqué.
Courbe de charge
La recharge de la batterie n’est jamais linéaire. Elle démarre à une faible puissance, atteint son pic (le maximum admissible par la voiture) au bout de quelques minutes puis redescend lentement. C’est pour cette raison que les constructeurs donnent un temps de charge sur une plage de 10 à 80 % : avant et au-delà, la puissance étant faible, le temps de charge s’allonge.
Kilowatt (kW)
Unité de mesure de la puissance. Il est courant de la mentionner en chevaux-vapeur, que ce soit pour des moteurs thermiques ou électriques, en multipliant le chiffre par 1,36. Ainsi, les 100 kW d’une Peugeot e-208 correspondent à 136 ch.
Kilowattheure (kWh)
Unité de mesure reflétant la quantité d’électricité pouvant être stockée dans la batterie. Plus la capacité de cette dernière est importante, plus l’autonomie est grande. Par exemple, 1 kWh correspond à une puissance de 1 000 watts délivrée pendant une heure : 1 kWh = 1 000 Wh.
kWh/100 km
Quantité d’électricité (kWh) consommée par une voiture électrique sur 100 kilomètres. C’est l’équivalent du nombre de litres d’essence aux 100 km d’un véhicule thermique. Par exemple, 13 kWh/100 km signifie qu’il faut en moyenne 13 kWh d’électricité pour rouler 100 km. Ce qui, pour une batterie de 60 kWh, donne une autonomie maximale théorique de 460 km.
Newton-mètre (Nm)
Unité de mesure du couple d’un moteur. Sur les voitures électriques, le couple est généralement délivré instantanément, afin d’obtenir de vives accélérations.
Plug & Charge
Longtemps l’apanage des propriétaires de Tesla, la fonction Plug & Charge se répand chez les autres constructeurs. La voiture communique directement avec la borne et il n’est plus nécessaire de sortir une quelconque carte pour la recharger sur un réseau partenaire.
Recharge rapide
On parle de recharge rapide dès lors que celle-ci est effectuée avec du courant continu, à partir de 50 kW. Les bornes offrant la plus grande vitesse proposent des puissances de charge supérieures à 300 kW. Puissance qui ne s’avère utile que si la voiture est capable de la supporter… À titre d’exemple, une Peugeot e-208 peut recevoir 100 kW au maximum, alors qu’une Kia EV6 en acceptera 270 kW.
SOH
Le sigle SOH (pour State of Health) désigne l’état de santé d’une batterie de voiture électrique. Exprimé en pourcentage, le SOH en mesure le niveau d’usure. Il ne s’agit pas d’une norme standardisée, chaque outil d’évaluation possédant son propre mode de calcul. Pour l’automobiliste, connaître ce chiffre est particulièrement utile dans le cas d’un achat d’occasion. Plusieurs sociétés proposent un kit de mesure du SOH adapté à cette situation.
Volt (V)
Unité de mesure de la tension dans un circuit. Celle-ci est en général de 400 ou de 800 V sur une voiture électrique, et influe sur la puissance de charge. Plus la tension est élevée, plus le véhicule peut recevoir des kilowatts rapidement.
Wallbox
Ce « boîtier mural », en français, permet de recharger une voiture électrique. Il constitue une solution plus robuste et plus puissante que la prise domestique. L’installation (dont le coût oscille entre 800 et 1 500 €) est fréquemment prise en charge par le constructeur. En fonction du type d’abonnement, une wallbox peut fournir un courant alternatif (AC) de 3,7 à 22 kW.
WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure)
Le sigle WLTP désigne la norme mondiale qui sert à mesurer la consommation et l’autonomie d’un véhicule. Les tests qu’elle implique simulent diverses conditions de conduite, mais reflètent mal la consommation moyenne réelle. En effet, la consommation mixte WLTP ne prend en compte ni les conditions météorologiques ni les éventuels équipements activés dans la voiture (climatisation, chauffage, dégivrage…).
Yves Martin
