Le véhicule électrique est-il un frein à l’innovation ?

Contrairement à un moteur thermique, un moteur électrique parait beaucoup moins complexe. En effet, dans un moteur électrique, pas de soupape, arbre à cames, système d’injection d’air ou de carburant ou encore d’échappement sur lesquels il est possible d’innover pour améliorer les performances ou l’efficience.

On peut alors se demander si le véhicule électrique ne risque pas de sonner le glas de l’innovation technique dans l’automobile ?

1. Une tendance à la « standardisation » de l’architecture automobile

   Lorsqu’on analyse la conception des véhicules électriques, on remarque nettement une tendance à la généralisation des roues arrière motrices car la propulsion offre beaucoup d’avantages :

   -        Sur tout véhicule, les freins arrière sont toujours plus gros qu’à l’avant, même si la voiture est une traction, pour une raison simple : avec une puissance de freinage plus forte à l’arrière, le risque de tête-à-queue est grandement diminué. Par ailleurs, grâce au système de « frein régénératif », lors d’une phase de freinage, le moteur d’une voiture électrique freine également le véhicule. Si le moteur est relié aux roues arrière, il est alors possible d’installer des freins plus petits à l’arrière du véhicule, ce qui représente un vrai gain de poids (paramètre très important quand on parle d’une voiture électrique) et de coût.

   -        Les moteurs électriques étant plus compacts qu’un moteur thermique, de manière générale, si l’avant du véhicule est exempté de transmission, un espace est alors libéré sous le capot avant (d’autant plus qu’une voiture électrique ne présente pas de boîte de vitesses, libérant d’autant plus d’espace), offrant donc la possibilité d’ajouter un second coffre à l’avant.

   -        Comme pour tout véhicule, même thermique, la propulsion offre également la possibilité d’un diamètre de braquage plus court (les roues avant n’étant pas limitées par les arbres de transmission). Les voitures électriques ayant souvent une vocation de citadine, un rayon de braquage plus court représente alors un avantage pour se faufiler dans les rues.

   C’est pourquoi la grande majorité des nouvelles plateformes spécifiquement conçues par les constructeurs pour les véhicules électriques présente une architecture prévue pour la propulsion.

   Du point de vue motorisation, également, alors qu’il existe plusieurs technologies de moteurs, la grande majorité des constructeurs ont choisi d’utiliser le principe de la machine synchrone à aimants permanents, pour son absence d’entretien (présentant alors peu de risque de souci de fiabilité) ainsi que son meilleur rendement.

   Comme nous l’avons rapidement évoqué précédemment, un autre point commun de la grande majorité des véhicules électriques est l’absence de boîte de vitesses. En effet, mis à part quelques exceptions (Porsche Taican ou Tesla Model S Plaid), une voiture électrique présente seulement un réducteur, permettant d’adapter la vitesse du véhicule en fonction de la vitesse de rotation du moteur.

   Enfin, beaucoup moins connu mais important également : le système de refroidissement du moteur tend également à se standardiser. Le risque le plus important pour un véhicule électrique étant le risque d’échauffement et donc d’emballement thermique de la batterie, toutes les voitures embarquent donc un système de refroidissement des batteries et du moteur, notamment le stator, pour maîtriser sa température de fonctionnement. Aussi, les 3/4 des constructeurs ont-ils choisi un refroidissement par antigel, plutôt que par huile. Cependant, paradoxalement, si la plupart des véhicules sont refroidis par antigel, plus de la moitié des voitures électriques roulantes sont refroidies par huile. Ceci est tout simplement dû au fait que Tesla, 1^e marque de voitures électriques, en termes de vente, a choisi le refroidissement par huile.

   Des possibilités d’évolution et d’innovation existent cependant encore

   Comme nous l’avons vu dans de précédents articles, il existe pourtant différentes technologies de motorisation et de batteries qui coexistent, impliquant donc des dizaines de combinaisons différentes, voire des centaines si on prend également en compte les différentes architectures de batteries.

   En plus de sa conception (assemblage de cellules cylindriques, prismatiques ou encore lamellaires), la forme de la batterie est également très importante. De ces deux paramètres dépendent directement la taille et la capacité de la batterie, et donc l’autonomie et le poids du véhicule. Une autre source d’innovation possible se situe également sur le système même de refroidissement des batteries : intégré directement dans celle-ci ou non. Tesla et la grande majorité des constructeurs chinois intègrent, par exemple, le refroidissement au cœur même de la batterie, entre les cellules.

   Le choix de la tension de la batterie du véhicule est également un point d’évolution possible : plus la tension est élevée, moins il y a de pertes Joules dans les faisceaux et moins il y a d’échauffement lors des phases de charge. Là aussi, actuellement, nous pouvons distinguer sur le marché des batteries de 400V, 600V en même encore 800V (Tesla Cybertruck ou Porsche Taican).

   Le système de climatisation ou de chauffage peut aussi être source de différentes évolutions technologiques. Si certains constructeurs choisissent d’installer une climatisation « classique », d’autres, en revanche, préfèrent installer une pompe à chaleur, pour une meilleure efficience.

   Bien qu’une standardisation de la production des véhicules électriques à propulsion semble se profiler à l’horizon, concevoir des voitures traction reste, bien évidemment, toujours une possibilité. Ce type de conception étant, d’ailleurs, en règle générale moins cher à produire, c’est généralement le modèle de conception choisi par les constructeurs pour concevoir un véhicule électrique peu cher.

   Enfin, comme nous l’avons également évoqué précédemment, bien que quasiment tous les véhicules électriques ne présentent aucune boîte de vitesses, rien n’empêche, techniquement, d’en installer une. La Porsche Taican ou encore la Tesla Model S Plaid, par exemple, utilisent une boîte à deux vitesses afin d’augmenter leurs performances.

2. Le cas « Tesla »

   En termes de véhicules électriques, si, comme nous venons de le voir, l’innovation reste encore de rigueur, Tesla fait généralement consensus dans le fait d’être à l’origine de nombreuses d’entre elles et fait office de précurseur ou de « maitre étalon ». Lorsque Tesla commercialise un nouveau véhicule, les innovations qu’il présente se retrouve ensuite, en règle générale, sur les nouveaux véhicules des autres constructeurs.

   Outre la boîte de vitesses ou la batterie de traction de 800V, comme nous l’avons évoqué, Tesla est également à l’origine de nombreuses innovations :

   -        La Model S, par exemple, ne présente aucun différentiel arrière ; Tesla ayant opté pour une conception à base de deux moteurs entrainant chacun un demi-arbre arrière. L’électronique permettant ensuite d’offrir une multitude de possibilités en termes de gestion de chacun des demi-arbres.

   -        Tesla a également innové dans la conception de la batterie. Celle-ci est désormais conçue comme un élément à part-entière du véhicule et fait partie intégrante de son châssis. Ce mode de conception permet de limiter le nombre de pièces composant la structure de la voiture et augmente également la taille des batteries. Cependant, la batterie devenant un élément du châssis, elle ne se déforme pas et devient alors non démontable et non réparable : en cas de dysfonctionnement de la batterie, la voiture complète doit alors être remplacée.

   -        Tesla, se sachant désormais précurseur, n’hésite d’ailleurs plus à se comporter comme tel. Ainsi, la marque a été jusqu’à envoyer les plans d’architecture de ses propres véhicules à tous ses concurrents afin que ceux-ci s’en inspire. Cela a été le cas, par exemple, avec le récent Cybertruck, où Tesla a invité tous ses concurrents à passer du 12V au 48V pour faire fonctionner tous les équipements électriques du véhicule comme le chauffage, les vitres, les essuie-glaces ou encore l’autoradio, dans le but de limiter les échauffements, les pertes d’énergie dans les faisceaux et d’utiliser des câbles plus fins (donc également plus légers). Si Tesla n’hésite pas à inciter les autres constructeurs à le suivre c’est dans un but précis : si tous les constructeurs suivent ses tendances, la technologie va alors se démocratiser et devenir moins onéreuse car produite à grande échelle par les fournisseurs. Tesla sera donc en mesure de baisser ses tarifs et vendre plus de véhicules.

   Aussi, malgré l’apparente simplicité d’un véhicule électrique, il reste encore beaucoup d’axes de développement et de possibilités pour un constructeur lui permettant de montrer son inventivité et de continuer à innover. Aussi, si vous investissez dans l’achat d’un véhicule électrique, qu’il soit neuf ou d’occasion, sachez qu’en cas de bris de glace, tous les Experts-verriers Glasseo sont habilités à intervenir sur votre véhicule, en toute sécurité, et ont été formés pour réaliser un travail de qualité.