Les 4 principaux types de moteurs électriques utilisés dans les VE : Mon guide simple

Les véhicules électriques sont si silencieux et si rapides. Ils me semblent également très simples. Le type de moteur d'un véhicule électrique est comme le cœur de la voiture. Il influe sur la conduite de la voiture, sur la distance qu'elle peut parcourir et même sur son prix. J'ai passé de nombreuses heures à étudier ces moteurs. Aujourd'hui, je souhaite vous faire part de ce que j'ai appris. Cet article explique les quatre principaux types de moteurs électriques utilisés dans les véhicules électriques. Vous découvrirez la particularité de chacun d'entre eux. Après cette lecture, vous comprendrez beaucoup mieux votre véhicule électrique.

Qu'est-ce qu'un moteur électrique et quelle est son importance dans un véhicule ?

Commençons par les faits. Un moteur électrique est un appareil. Il utilise l'électricité pour créer un mouvement. Dans un véhicule électrique, c'est ce mouvement qui fait tourner les roues. Il remplace le moteur à combustion interne que l'on trouve dans les voitures à essence. Un moteur électrique est différent d'un moteur à essence. Il fournit un couple instantané. Cela signifie que dès que vous appuyez sur la pédale, la voiture accélère immédiatement.

Le type de moteur d'un véhicule électrique est très important. La façon dont le moteur est conçu modifie l'efficacité du véhicule. Elle modifie également sa puissance et son poids. Certains moteurs sont très performants en termes de puissance. D'autres moteurs sont conçus pour être très efficaces. Cela permet à la voiture de parcourir une plus grande distance avec une seule charge de batterie. Le type de moteur que vous choisissez influe sur la sensation de conduite de la voiture. Lorsque vous comprenez les différents types de moteurs électriques, vous savez pourquoi un véhicule peut avoir des sensations si différentes d'un autre. Le moteur est la partie principale du système qui fait avancer la voiture.

Les moteurs à courant continu à balais sont-ils encore utilisés dans les véhicules électriques ?

Il y a longtemps, je jouais avec l'électronique. C'est alors que j'ai appris l'existence d'un simple moteur à courant continu brossé. Il s'agit d'un très ancien type de moteur électrique. Il fonctionne avec une pièce appelée balai. La brosse envoie de l'énergie au rotor, et le rotor est la partie qui tourne. Le rotor comporte des bobines de fil appelées enroulements. Lorsque l'électricité passe par ces bobines, elle crée un champ magnétique. Ce champ exerce une pression sur le stator, qui est la partie immobile. Cette poussée fait tourner le rotor. Une pièce appelée collecteur aide le rotor à continuer à tourner.

Les moteurs à courant continu à balais sont simples et il est facile de contrôler leur vitesse. Mais ils ont un gros problème. La brosse s'use avec le temps. Il faut donc la réparer ou la remplacer. C'est pourquoi vous ne trouverez pas ce type de moteur à courant continu dans les nouveaux véhicules électriques des grands constructeurs automobiles. Ils sont parfois utilisés dans de petits projets de VE faits maison ou dans des véhicules électriques très légers parce qu'ils ne sont pas chers. Mais pour une voiture de taille normale, leur vitesse limitée et leur besoin de réparation en font un mauvais choix.

Pourquoi le moteur à courant continu sans balais est-il un bon choix ?

Le moteur à courant continu sans balais (ou moteur BLDC) est bien meilleur que le moteur à balais. Comme son nom l'indique, ce moteur n'a pas de balais. Il utilise des composants électroniques intelligents pour modifier la direction du champ magnétique dans le stator. Cela permet au moteur de durer plus longtemps et de consommer moins d'énergie. J'ai remarqué que ces moteurs sont une très bonne option. Ils nécessitent moins de réparations car ils n'ont pas de pièces qui s'usent facilement. Cette conception sans balais est une caractéristique importante.

Les moteurs BLDC ont une bonne densité de puissance. Cela signifie qu'ils peuvent produire beaucoup d'énergie tout en restant petits et légers. Ils offrent une bonne puissance de rotation (couple) et ne gaspillent pas beaucoup d'énergie. On trouve ce type de moteur CC sans balais dans les petits véhicules électriques tels que les scooters, les vélos électriques et certaines petites voitures. Leurs caractéristiques en font un bon choix pour de nombreuses utilisations. Ces moteurs bldc sont connus pour leur bon fonctionnement et sont un type de moteur populaire pour de nombreuses choses.

Comment fonctionne le moteur à induction à courant alternatif ?

Le moteur à induction à courant alternatif est très robuste et fiable. J'ai été étonné d'apprendre que Nikola Tesla a inventé ce type de moteur il y a plus d'un siècle. Un moteur à induction est particulier. Il n'a pas d'aimant permanent sur son rotor. Il utilise plutôt un champ magnétique tournant dans le stator. Ce champ crée un courant électrique dans le rotor. Ce courant crée un second champ magnétique. Lorsque les deux champs magnétiques fonctionnent ensemble, ils font tourner le rotor.

Ce type de moteur est réputé pour être très résistant et durable. Il est également peu coûteux à fabriquer. Comme il n'utilise pas d'aimants, l'entreprise n'a pas à se soucier du prix élevé des matériaux spéciaux. La célèbre Tesla Model S utilisait un moteur à induction lors de sa sortie. Ces moteurs à induction à courant alternatif sont très puissants et peuvent produire un couple important. Cependant, ils peuvent gaspiller un peu plus d'énergie à faible vitesse par rapport à d'autres types de moteurs. La conception simple du rotor et du stator signifie qu'ils sont conçus pour durer longtemps.

Pourquoi les moteurs synchrones à aimant permanent sont-ils si populaires ?

De nos jours, la plupart des nouveaux véhicules électriques sont équipés de moteurs synchrones à aimant permanent (PMSM). Je pense qu'il s'agit de la meilleure technologie pour faire avancer un véhicule électrique à l'heure actuelle. Ce moteur synchrone est doté d'aimants permanents puissants sur son rotor. Le stator crée un champ magnétique en rotation. L'aimant permanent du rotor suit ce champ. Il tourne exactement à la même vitesse. C'est pourquoi on parle de moteur synchrone.

La principale raison pour laquelle les PMSM sont si appréciés est qu'ils sont très efficaces et ont une densité de puissance élevée. Le rotor possède déjà un champ magnétique grâce à son aimant permanent. Le moteur n'a donc pas besoin de consommer plus d'électricité pour en créer un. Le moteur est donc très efficace pour économiser de l'énergie. Le véhicule peut donc parcourir une plus longue distance. Les moteurs pmsm ont également une densité de couple étonnante. Cela confère au véhicule de très bonnes performances. De nombreux véhicules électriques populaires de marques telles que Chevrolet, Hyundai et même les nouveaux modèles Tesla utilisent des moteurs synchrones à aimants permanents.

Le moteur à réluctance commutée est-il une option d'avenir ?

Le moteur à réluctance commutée (MRS) est un choix très intéressant. Je le considère comme une option moins connue pour les véhicules électriques. Comme un moteur à induction, un moteur à réluctance commutée n'a pas d'aimants permanents. Le rotor est une simple pièce d'acier qui présente des bosses, comme des dents. Le stator comporte des enroulements. Un ordinateur envoie de petites impulsions d'électricité à certains enroulements au moment voulu. Les dents du rotor sont ainsi attirées vers la partie du stator qui est sous tension. Cette action fait tourner le rotor.

L'avantage d'un MRS est qu'il est très bon marché et qu'il est construit de manière solide. Le rotor n'a pas d'enroulements ni d'aimants permanents, ce qui le rend bon marché et résistant. Mais il y a aussi des problèmes. Les MRS peuvent avoir un problème de couple irrégulier. Cela peut les faire trembler ou les rendre très bruyants. Pour les faire fonctionner en douceur, il faut une électronique de puissance très intelligente et complexe. Certaines entreprises s'intéressent au moteur à réluctance commutée pour les voitures, mais il n'est pas courant dans les véhicules électriques aujourd'hui en raison du bruit et de la difficulté des commandes. La conception du moteur à réluctance commutée est simple, mais sa commande ne l'est pas.

Comment se comparent les différents types de moteurs utilisés dans les VE ?

Il est utile d'examiner les différents types de moteurs utilisés les uns à côté des autres. Chaque type de moteur présente des avantages et des inconvénients. Un constructeur automobile doit tenir compte du coût, des performances et de l'efficacité. Il doit trouver un bon équilibre lorsqu'il choisit un moteur pour un nouveau véhicule électrique. Le choix du type de moteur est très important pour le véhicule.

Voici un tableau simple pour comparer les quatre principaux moteurs électriques utilisés dans les véhicules électriques :

Comme vous pouvez le constater, le moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) donne les meilleurs résultats en termes d'économie d'énergie et de puissance. Mais son coût est plus élevé en raison des matériaux coûteux utilisés pour l'aimant permanent. Le moteur asynchrone à courant alternatif offre un bon mélange de performances solides et de prix plus bas.

Quel type de moteur est utilisé dans les véhicules électriques célèbres ?

Il est toujours intéressant de voir ce que font les grands constructeurs automobiles. Le choix des moteurs utilisés dans leurs véhicules électriques en dit long sur la technologie.

• Tesla Model S/X (premiers modèles) : Il utilisait principalement un moteur à induction à courant alternatif. J'ai trouvé cela intéressant car cela montrait à quel point le moteur était puissant et fiable.
• Tesla Model 3/Y : Utilise des moteurs synchrones à aimant permanent (PMSM). Ce changement montre que l'on souhaitait obtenir le meilleur rendement et la plus grande distance de conduite.
• Chevrolet Bolt EV : Ce véhicule électrique populaire utilise un moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) parce qu'il a une grande puissance par rapport à sa taille et qu'il est très efficace.
• Nissan Leaf : Utilise également un moteur synchrone.
• Toyota Prius (hybride) : Utilise une sorte de moteur à aimant permanent pour aider le moteur à gaz.
• BMW i3 : Ce véhicule utilise également un type particulier de moteur synchrone.

La tendance que je constate est que de plus en plus d'entreprises utilisent des moteurs à aimant permanent (PMSM). Elles le font parce que ces moteurs sont plus performants, d'autant plus que les entreprises s'efforcent d'obtenir la plus grande distance de conduite possible avec leurs batteries. Le couple élevé des moteurs à aimants permanents permet aux voitures d'atteindre une vitesse élevée dès le départ.

Quel est le meilleur type de moteur pour un véhicule électrique ?

Les gens me posent souvent cette question. Et la vraie réponse est la suivante : il n'y a pas un seul "meilleur" moteur pour tout. Le meilleur type de moteur change en fonction de l'objectif principal de la voiture. Si une entreprise veut fabriquer un véhicule électrique simple et peu coûteux, elle peut envisager un moteur à induction ou, plus tard, un SRM. Le coût inférieur d'un moteur à induction peut rendre l'ensemble du véhicule moins cher à l'achat.

Mais si l'objectif est de fabriquer une voiture capable de parcourir la plus grande distance et d'accélérer le plus rapidement, les moteurs synchrones à aimants permanents (pmsm) constituent le meilleur choix à l'heure actuelle. La densité de puissance élevée d'un moteur synchrone à aimants permanents permet d'obtenir plus de puissance à partir d'un moteur électrique plus petit et plus léger. Cela permet d'alléger l'ensemble du véhicule et d'économiser de l'énergie. Le "meilleur" moteur est donc un équilibre entre le prix, la qualité du fonctionnement et la quantité d'énergie économisée pour un véhicule électrique donné. Les moteurs utilisent différents types de technologie pour faire avancer la voiture.

Quel est l'avenir des moteurs de véhicules électriques ?

Lorsque je pense à l'avenir, je vois beaucoup de nouvelles idées passionnantes pour la technologie des moteurs électriques. Le principal problème des moteurs à aimant permanent les plus répandus est qu'ils nécessitent des matériaux spéciaux appelés métaux des terres rares pour l'aimant permanent. Ces matériaux peuvent coûter très cher. Il peut également être difficile de se les procurer. C'est pourquoi de nombreuses entreprises créent de nouveaux modèles de moteurs. Ces moteurs utilisent moins d'aimants, voire pas du tout. Mais ils tentent toujours de conserver le rendement et la puissance élevés d'un PMSM.

Nous pourrions également voir de meilleures versions du moteur à réluctance commutée (srm). Ces moteurs pourraient être dotés de meilleurs systèmes de contrôle pour les rendre plus silencieux et plus souples. Nous pourrions également voir de nouveaux types de moteurs synchrones qui n'ont pas besoin d'aimants coûteux pour fonctionner. L'objectif principal ne change pas. Il s'agit de rendre le moteur électrique plus petit, moins lourd, moins cher et plus performant en termes d'économie d'énergie. Au fur et à mesure que les batteries s'améliorent, les moteurs s'améliorent également. Les véhicules électriques du futur seront donc encore meilleurs que ceux que nous conduisons aujourd'hui. Les moteurs sont un élément très important de ce changement.

Principaux points à retenir

• Le moteur électrique est comme le cœur d'un véhicule électrique. Il utilise l'électricité pour créer des mouvements et détermine la sensation de conduite de la voiture.
• Il existe quatre principaux types de moteurs électriques : CC sans balais (BLDC), induction CA, synchrone à aimant permanent (PMSM) et à réluctance commutée (SRM).
• Moteurs à courant continu brossé sont un ancien type de technologie. Elles ne sont pas utilisées dans les nouvelles voitures électriques que vous pouvez acheter aujourd'hui.
• Moteurs à induction à courant alternatif sont robustes, fiables et peu coûteux à fabriquer. Tesla était réputé pour les utiliser.
• Moteurs synchrones à aimant permanent (PMSM) sont le choix le plus courant à l'heure actuelle. Ils sont les meilleurs pour économiser l'énergie et offrent une grande puissance pour leur taille. Cela permet à la voiture de rouler plus longtemps et d'être plus performante.
• Le "meilleur" moteur est différent pour chaque voiture. Il s'agit d'un équilibre entre le prix, les performances de l'appareil et les économies d'énergie réalisées.