Tendances technologiques de l'électromobilité : Ce qui va changer en 2023 pour les voitures électriques

La propulsion électrique semble d'emblée moins complexe qu'un moteur thermique. A première vue, c'est correct, car la technique coûteuse des moteurs et des boîtes de vitesses n'est plus nécessaire. Bien entendu, il est également possible de renoncer au post-traitement des gaz d'échappement. D'autre part, la chaîne cinématique électrique comprend une électronique de puissance complexe et une gestion thermique et de charge toute aussi complexe.

Il existe différentes possibilités de réaliser le moteur électrique et l'électronique de puissance : séparément ou en un seul bloc. Pour réduire les coûts, de nombreux constructeurs automobiles misent sur des blocs de propulsion complets. Ces blocs contiennent également une boîte à un ou deux rapports en plus de la machine électrique (400-800 V) et l'électronique de puissance. Dans le domaine des véhicules utilitaires, les systèmes de freinage, y compris la fonction de récupération, font parfois même partie du bloc de propulsion, c'est-à-dire un essieu électrique complet. Les constructeurs de sportives, en particulier, utilisent une machine électrique par essieu et réalisent ainsi un véhicule à transmission intégrale. L'avantage : l'électronique peut actionner les moteurs individuellement en fonction de la charge, de la situation de conduite et de l'environnement et, de cette manière, répartir précisément les couples (sur chacune des roues > fonctionnalité Torque Vectoring / Contrôle vectoriel de couple en français). Des moteurs synchrones à excitation permanente sont utilisés sur l'essieu moteur. Pour les versions à transmission intégrale, un moteur asynchrone y apporte son soutien. De nouvelles technologies, comme les semi-conducteurs en carbure de silicium ou le bobinage spécial en épingle à cheveux (Hairpin) sur le stator, améliorent les performances du moteur.

Mis à part la réduction du poids et des coûts, la densité énergétique est le facteur déterminant pour les batteries. Actuellement, ce sont surtout les batteries lithium-ion qui sont utilisées. La technique est au point, la durée de vie est bonne, elles fonctionnent de manière sûre et fiable. Mais il y a aussi des inconvénients : les batteries li-ion sont relativement lourdes et les temps de charge sont relativement longs. Les technologies de charge rapide doivent encore s'établir, ce qui dépend aussi des performances de l'infrastructure de réseau. Les coûts aussi sont relativement élevés. Toutefois, ils diminueront en raison de la montée en puissance de la production. De plus, les batteries li-ion contiennent des matériaux pouvant être nocifs pour l'environnement s'ils ne sont pas recyclés correctement. Mais les procédés de recyclage évoluent également de manière constante.

Les batteries solides sont des alternatives prometteuses aux batteries li-ion. Elles n'utilisent pas d'électrolyte liquide. Avantages : une densité énergétique plus élevée et une sécurité accrue. Des batteries au sodium-ion et au zinc-air sont également en cours de développement. Une batterie qui éveille de l’intérêt est celle que l'on appelle la batterie SALD (SALD est l’acronyme de Spatial Atom Layer Deposition). Des nanotechnologies sont utilisées sur la base de la technique li-ion. Les voitures électriques devraient ainsi à l'avenir avoir une autonomie bien supérieure à 1 000 km. Le temps de charge serait cinq fois plus rapide. Il se passe donc beaucoup de choses en matière de technologie de batterie !

En combinaison avec le climatiseur du véhicule, les voitures électriques disposent donc d'un système de gestion thermique très complexe et sophistiqué avec plusieurs circuits de refroidissement et différents fluides de refroidissement. C'est pourquoi HELLA relie, par le biais du module appelé Coolant-Control-Hub (CCH), les circuits de refroidissement de la batterie, du moteur électrique et de l'habitacle du véhicule en un seul bloc. Grâce à cette centralisation, le module CCH assure une plus grande efficacité, des temps de charge plus réduits ainsi qu'une plus grande autonomie. Les énergies thermiques peuvent, par conséquent, être réparties de manière optimale.

Sur les voitures électriques modernes, on utilise des appareils de chauffage électriques à basse ou à haute tension, à air ou à eau pour chauffer l'habitacle et pour le conditionnement des batteries haute tension. Dans le cas du chauffage à air, l'air passe, comme dans le cas d'un sèche-cheveux, devant des filaments de chauffage qui le réchauffent. Des éléments de chauffage PTC (Positive Temperature Coefficient ou, en français, Coefficient de Température Positif) sont utilisés à cet effet. Dans le cas d'un appareil de chauffage à eau, l'eau est chauffée dans un circuit – également électrique – et la chaleur est ainsi diffusée dans l'habitacle du véhicule.

Une solution plus efficace consiste à utiliser également une pompe à chaleur. Un chauffage auxiliaire PTC n'est utilisé qu'en cas de besoin de chauffage élevé ou rapide. La pompe à chaleur extrait de l'énergie thermique même de l'air extérieur froid en hiver. Il est ainsi possible de transformer jusqu'à trois kilowattheures d'énergie en chaleur à partir d'un kilowattheure provenant des cellules de la batterie de la voiture électrique. Et il est possible d'être encore plus efficace : le moteur électrique et les batteries elles-mêmes produisent aussi de la chaleur, bien que dans une moindre mesure. Cette chaleur résiduelle peut également être utilisée en complément pour le chauffage de l'habitacle.

Le processus de charge est bien sûr spécifiquement dédié aux véhicules électriques : l’actuateur de volet de charge électronique (eLA) de HELLA, par exemple, assiste le processus de charge. L'eLA permet également d'intégrer des fonctions spéciales individuelles pour plus de confort et de sécurité. Des éléments lumineux innovants permettent de visualiser l'état de la batterie ainsi que le mode de charge. Les voitures électriques ont en plus un effet secondaire positif : elles n'émettent que très peu de bruit. Toutefois, cela peut entraîner des risques pour la sécurité des piétons et des cyclistes, en particulier dans les zones urbaines. Les véhicules sont tout simplement si silencieux qu’on ne les entend pas. C'est pourquoi le système d'alerte acoustique AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) de HELLA assure une présence acoustique accrue dans le trafic routier à faible vitesse. Il simule quasiment le bruit de moteur d’un véhicule thermique. L'AVAS contribue ainsi à la sécurité routière, les véhicules sont perçus.

En principe, les pneus des voitures thermiques et des voitures électriques ne sont pas différents. Le cahier des charges contient les mêmes exigences. Par exemple, une bonne adhérence sur le mouillé et une bonne performance de freinage sont tout aussi importantes. Il est toutefois possible de formuler quatre propriétés spécifiques jouant un rôle particulier et dédiées aux voitures électriques.

-un comportement de roulement silencieux, le véhicule électrique lui-même ne générant pratiquement aucun bruit de roulement -une résistance élevée au couple et à l'abrasion. Le couple parfois très élevé des véhicules électriques est immédiat et direct -la résistance au roulement, plus elle est faible, plus l'autonomie est grande -l'indice de charge, c'est-à-dire la capacité de charge du pneu, que certains fabricants de pneus adaptent en raison du poids plus élevé du véhicule

Dans le cas de la voiture électrique, il y a moins d’éléments de propulsion qui doivent être régulièrement contrôlés et entretenus. L'huile de moteur et de boîte est également supprimée, même si des huiles non conductrices sont utilisées pour la lubrification et la dissipation de la température dans les unités de propulsion électriques. La gestion thermique est toutefois essentielle et fera l'objet d'une attention particulière à l'avenir dans le secteur de la maintenance automobile. Les experts parlent également de la nouvelle "vidange d’huile" pour la maintenance des voitures électriques lorsqu'il s'agit de la maintenance du système de gestion thermique et du changement des fluides de refroidissement. De plus, on peut supposer que les éléments de train de roulement par exemple, tels que les roulements ou les amortisseurs, sont soumis à une usure plus importante. Les voitures électriques sont tout simplement plus lourdes et disposent en partie d'une puissance plus élevée.

Pour maîtriser la "technique électrique", les collaborateurs des ateliers automobiles doivent suivre une formation continue appropriée. Diverses qualifications sont nécessaires pour pouvoir intervenir sur des véhicules à haute tension. HELLA propose à cet effet des formations complètes. A cela s'ajoute un équipement d'atelier approprié. En cas de doute, cela commence par le pont élévateur qui doit supporter un poids plus important, le poste de travail doit également être équipé de mesures de sécurité appropriées et nécessaires. Par conséquent, les ateliers de la réparation automobile ne manqueront pas de travail. Au contraire : de nouvelles tâches captivantes, pleines de "haute tension", les attendent !