Cet excellent rendement du Groupe Motoproulseur explique en partie le très bon bilan écologique du Véhicule Electrique du puits à la roue.
Ce rendement est à comparer aux 25% de rendement d'un moteur thermique.
cartographie de rendement d'un GMP (moteur + onduleur) synchrone AP haut couple permettant de limiter la vitesse de rotation à 6500 t/mn
Cartographie de rendement d'un GMP (moteur + onduleur) synchrone à aiments permanents Powerphase 125
Moteur synchrone à aimants permanents UQM
cartographie de rendement d'un GMP (moteur + onduleur) asynchrone
GMP : Motorisation électrique et onduleur.
Aspects techniques.
Les premiers moteurs électriques à être utilisés sur les véhicules électriques furent les moteurs à courant continu (DC motor). Ce choix était logique il y a 30 ans, car c'était le moteur le plus facile à piloter en vitesse.
Néanmoins, l'utilisation de ce type de moteur électrique pose plusieurs problèmes :
- rendement limité (90%)
- pertes thermiques situées au rotor, donc difficiles à évacuer (l'échauffement fait encore plus diminuer le rendement).
- usure des balais.
Ce fut pourtant le moteur qui était utilisé sur les modèles de PSA des années 90.
La seconde génération de motorisation des automobiles électriques utilisa des moteurs à induction ou asynchrones. La sophistication croissante des onduleurs a permis d'utiliser ces moteurs très robustes, compacts et fiables (aucun entretien). Néanmoins, par principe, le moteur asynchrone induit par définition un glissement magnétique (friction) pour qu'il y ait création de couple. Ce glissement implique des pertes obligatoires au niveau du rotor. La cartographie de rendement ci-contre montre un rendement qui plafonne à 82%, et qui chute rapidement à 75% sur une plage de fonctionnement plus étendue.
Bien que plus délicats à piloter et potentiellement moins robuste, le choix du moteur synchrone s'est finalement imposé. Historiquement cantonné à la fonction d'alternateur, le moteur synchrone offre le meilleur rendement.
Deux familles de moteurs synchrones sont en compétition :
- rotor bobinés. Ils utilisent des bobinages pour créer le champ rotorique. le champ rotorique peut être modulé électroniquement, ce qui permet un pilotage facilité à haute vitesse (en défluxage). Il nécessitent un contact électrique avec le rotor (avec une pièce tournante).
- rotor à aimants permanents : aucune alimentation électrique du n'est nécessaire pour le rotor. Il y a donc gain de maintenance, compensé par un risque potentiel de désaimantation en phase de défluxage. Par ailleurs, ces moteurs utilisent en général des aimants à terres rares, qui font l'objet de toutes les convoitises sur le marché des matières premières.
Le marché du Véhicule Electrique (ou hybride rechargeable) se partage entre ces deux technologies :
- Peugeot Ion, Toyota Prius : Moteur Synchrone à aimant permanent. Inconvénient : la Chine a le quasi monopole des terres rares utilisés avec ces moteurs.
- Renault-Nissan et Bolloré utilisent un Moteur Synchrone à rotor bobiné, plus volumineux et lourd, et nécessitant de l'électronique supplémentaire (hacheur)... mais pas de terres rares.
Une évolution consiste à fournir des moteurs à fort couple permettant de diminuer les contraintes du réducteur de vitesse (plage de vitesse limitée à 0-6500t/mn contre 0-10000t/mn habituellement). Sur la cartographie ci-dessous, on constate que le rendement reste supérieur à 90% sur une grande plage d'utilisation. Un réducteur dont la vitesse de rotation est contenue sous 6000 t/mn rentre dans les spécifications automobile conventionnelles, avec des pertes limitées dans la plage haute de vitesse.
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