Faites-vous partie de ceux qui associent la puissance d’une voiture au bruit de son moteur ? Les voitures électriques vous feront changer d’avis ! Cela peut paraître surprenant, mais leur silence, les voitures électriques accélèrent plus fort que la plupart des voitures thermiques à essence ou diesel. Comparés aux moteurs à combustion interne, les moteurs électriques sont ultra efficaces et fournissent un couple immédiat. Dès le premier tour de roues, il peut atteindre sa puissance maximale, ce qui se traduit par une accélération instantanée.
Les différences entre un moteur thermique et un moteur électrique
Le principe d’un moteur à combustion
Les voitures thermiques mettent plus de temps à transmettre la puissance générée par le moteur aux roues et doivent parfois monter en régime pour atteindre le couple maximal. La puissance doit également passer par davantage de pièces mobiles et de mécanismes complexes : des pistons aux soupapes, du vilebrequin à la boîte de vitesses, le moteur thermique est une suite de réactions en chaîne liées au principe de la combustion. Elles sont alors plus lentes à l’accélération, structurellement.
Comment fonctionne un moteur de voiture électrique ?
La structure d’un moteur électrique est beaucoup plus simple et immédiate. Il implique moins de pièces en rotation, moins d’ingénierie mécanique. Un moteur de voiture électrique fonctionne grâce à un champ magnétique, généré par le courant puisé dans les batteries. Ce champ magnétique se fixe sur le stator (une partie immobile du moteur), qui lui va entraîner une pièce tournante : le rotor. Ce rotor entraîne les roues de la voiture.
Cela dit, le moteur simplifié des voitures électriques présente un inconvénient : les constructeurs automobiles doivent faire un compromis entre l’accélération, la vitesse de pointe et l’autonomie. Ce qui est très gourmand en énergie pour un moteur électrique, c’est de fournir en continu de l’électricité. Typiquement sur un trajet d’autoroute. Par conséquent, la vitesse de pointe d’une voiture électrique reste très souvent inférieure à celles des véhicules thermiques. Ce n’est pas un problème en soi, vu qu’elles atteignent en général sans sourciller la vitesse maximale autorisée sur autoroute. Une Renault Zoé est par exemple annoncée à 135km/h en vitesse maximum.
En revanche, grâce à des systèmes de récupération d’énergie sur des phases de décélération ou de freinage, la conduite urbaine est souvent très économe pour les véhicules électriques.
Un couple élevé instantané pour une voiture électrique
La première raison pour laquelle les voitures électriques accélèrent mieux que les voitures thermiques se trouve au niveau du couple moteur. Il désigne la force rotative exercée sur l’essieu à un instant T. Il s’agit d’une force de torsion.
Si vous ouvrez une bouteille en tournant le bouchon, vous appliquez un couple. Ce dernier reste très présent dans le fonctionnement des moteurs de voitures. Il est généré dans le moteur et transmis aux roues pour les faire tourner. Ainsi, les voitures les plus rapides à accélérer disposent de plus de couple.
Les voitures électriques délivrent rapidement un couple maximal à partir de l’arrêt. Dans les véhicules thermiques, il existe une courbe de couple, où celui-ci s’avère faible au début et atteint progressivement des sommets, puis redescend à mesure que la voiture accélère.
Les voitures électriques ont la capacité de maintenir un couple élevé dès le départ et tout au long de l’accélération de la voiture. Cela signifie qu’au démarrage, à un régime nul, les roues reçoivent la même quantité d’énergie de rotation que lorsqu’elle roule à 60 km/h. Un moteur électrique fournit un couple maximal à partir de 0 tr/min, ce qui se traduit par une accélération immédiate et une meilleure disposition de franchissement des pentes, sans temps de latence.
Un moteur à combustion interne produit sa puissance maximale à un régime de pointe, soit entre 7 000 et 8 000 tr/min. Ce dernier a besoin de temps pour que le mélange air/carburant brûle et se dilate dans les cylindres. Le véhicule électrique, lui, attend simplement que les électrons circulent. De plus, les groupes motopropulseurs électriques n’ont pas de vitesses et sont alimentés par le courant continu plutôt que par la pression des gaz de combustion.
Les moteurs thermiques utilisent également des engrenages par lesquelles l’énergie passe pour atteindre les roues. Elles permettent de tourner à moins de tours par minute, mais à une puissance plus élevée. Les voitures électriques sont dotées d’un seul engrenage qui fournit un couple maximal à toutes les vitesses, leur permettant d’accélérer plus rapidement que les moteurs à combustion interne.
L’absence de transmission pour une voiture électrique
La deuxième raison pour laquelle les véhicules électriques accélèrent mieux que les voitures à essence est qu’ils ne disposent pas de transmissions complexes. Elles n’utilisent qu’un seul rapport, allégeant la transmission.
Cela leur permet d’accélérer rapidement. Elles peuvent monter rapidement à 18000 tours par minute.
La vitesse peut varier :
- Sur une thermique, la plage se situe autour de 900t/min ;
- Pour une voiture à essence, vous ne pouvez atteindre (en général) que 6500 tours et avec un diesel, 4500 t/min ;
- Seules les voitures thermiques de sport touchent la barre des 9000 tours par minute.
Cette absence de transmission vous évite la complexité de la boîte de vitesses d’une voiture à moteur à combustion interne. Le temps de changement de vitesse est beaucoup plus rapide et vous gagnez du temps. Les moteurs avant et arrière fonctionnent avec les quatre pneus. Cette traction supplémentaire leur permet de canaliser une plus grande partie de leur puissance vers la chaussée sans aucun patinage des roues.
Le contrôle de l’accélérateur
Avec une voiture électrique, vous obtenez la puissance correspondant à la pression exercée sur votre pédale d’accélérateur. Avec une voiture thermique, vous ne bénéficiez pas de cette garantie, à cause de l’inertie du moteur et du temps à ce que le couple moteur arrive. Lorsque vous appuyez sur l’accélérateur d’une voiture électrique, les pneus reçoivent instantanément toute la puissance souhaitée. Certaines voitures électriques peuvent accélérer suffisamment vite jusqu’à projeter un téléphone portable posé sur le tableau de bord sur la banquette arrière.
Des pilotes chevronnés de voitures thermiques de course sont bluffés par l’accélération d’une Tesla Model S Plaid, qui fait le 0 à 100km/h en 2,1 secondes. C’est plus rapide qu’une Bugatti Chiron à 3 millions d’€ ! La voiture Porsche qui accélère le plus fort, c’est la Taycan Turbo S électrique avec 2,8 secondes pour le même 0 à 100km/h !
Un système de freinage régénératif
La plupart des voitures électriques sont équipées de freinage régénératif intégré. C’est un système qui ralentit automatiquement votre voiture lorsque vous retirez votre pied de la pédale d’accélérateur et qui transforme l’énergie du freinage/de la décélération en énergie électrique pour le moteur. La voiture ralentira sans que vous ayez à utiliser vos freins. Une sorte de frein moteur très poussé.
Les voitures peuvent avoir des ensembles de freins plus petits, plus efficaces et plus légers. Cela signifie également que le ralentissement et l’arrêt demandent moins de puissance au véhicule électrique. Avec les voitures thermiques, vous devez décélérer en freinant puis accélérer à nouveau. Vous perdez du temps et de la vitesse.
Le placement de la batterie pour une répartition parfaite du poids
Les voitures électriques s’avèrent plus lourdes que les voitures thermiques, le poids des batteries y est pour beaucoup. Un bloc-batterie peut peser des dizaines, voire des centaines de kilos. Sa position peut modifier radicalement la répartition du poids d’une voiture. S’il est placé à l’avant du véhicule, celui-ci penchera vers devant pendant la conduite et il sera difficile de freiner et d’accélérer efficacement.
Les concepteurs des automobiles électriques font de leur mieux pour optimiser la répartition du poids sur un véhicule. Ils profitent de la masse importante du bloc-batterie pour perfectionner la répartition du poids dans le véhicule. Ils peuvent placer toutes les pièces lourdes le plus bas possible et gérer le centre de gravité.
Ce qui diminue considérablement le centre de gravité de la voiture, facilite l’accélération, les virages et même la vitesse de pointe. Avec un moteur à combustion interne, il n’existe qu’un nombre limité d’endroits où un moteur et une transmission peuvent être placés. Les composants sont toujours plus hauts que le sol, élevant le centre de gravité des voitures thermiques.
Une performance élevée
Avec les moteurs à combustion, une grande partie de l’énergie produite se perd sous forme de chaleur, de bruit, de friction et de pollution. Seulement 30 % à 50% de l’énergie est utilisée par le moteur pour faire avancer la voiture.
Avec un véhicule électrique, la chaleur est considérablement réduite et toutes ces autres variables s’avèrent complètement éliminées. Les moteurs électriques prennent l’énergie directement dans les batteries et la convertissent en énergie pour faire tourner les roues. Ils utilisent près de 90 % de l’énergie produite pour faire avancer la voiture.
Cet écart important dans l’efficacité du moteur explique en grande partie pourquoi les voitures électriques peuvent accélérer beaucoup plus rapidement que les voitures thermiques.
La vitesse maximum des moteurs électriques
Dans la terminologie automobile, accélérer signifie la vitesse maximale atteinte par un véhicule en un temps donné. Lorsqu’on parle de vitesse, on fait référence au temps qu’il faut pour que la voiture quitte un point A pour atteindre un point B. Les voitures électriques accélèrent mieux que les voitures thermiques, mais en vitesse de pointe et surtout dans le maintien d’une vitesse élevée, elles sont moins performantes. Du moins sur les modèles standard, bien sûr une Tesla S peut rouler jusqu’à 321km/h, une Audi e-tron GT RS à 250km/h…Les voitures à essence ou à diesel bénéficient d’un avantage de performance lorsqu’elles maintiennent leur vitesse de pointe pendant de longues périodes. Les voitures électriques offrent un couple élevé, un système de freinage régénératif et un meilleur contrôle de l’accélération. Elles accélèrent donc plus rapidement que les voitures thermiques.
Les voitures électriques offrent une expérience de conduite très confortable : silence, modernité, équipements. Mais elles sont aussi très agréables et performantes, accélèrent mieux et instantanément. Ceci dit, c’est leur efficacité énergétique et leur absence d’émission de CO2 une fois en circulation qui le rend incontournables face aux enjeux climatiques.
Je m’appelle Alan et la voiture a toujours été une passion pour moi, et l’arrivée des véhicules électriques est un vent de fraîcheur, qui permet de concilier cette passion et les nécessités sociétales de réduction des émissions de CO2. La voiture électrique est un petit bijou de technologie que j’apprécie particulièrement. Je suis aussi amateur de cyclisme sur route, et là aussi le vélo électrique amène son lot de possibilités ! Merci pour vos lectures et commentaires.
