Le moteur d'une voiture transforme le carburant consommé en énergie de déplacement.

Le moteur électrique transforme le courant délivré par la batterie en un champ électromagnétique qui fait tourner un rotor entraînant la traction du véhicule électrique.

Le rendement du moteur permet de mesurer les pertes inhérentes à la transformation du carburant consommé en énergie de déplacement.

Cette valeur est importante pour déterminer la consommation électrique et l'autonomie du véhicule électrique.

Le rendement d'un moteur est le rapport entre l'énergie utile et l'énergie totale consommée.

Le rendement d'un moteur est souvent exprimé par un pourcentage.

Sur un véhicule électrique, le rendement du moteur synchrone est estimé à 90 %.

Cela signifie que 90 % de l'électricité consommée par le moteur synchrone est consacrée à la propulsion du véhicule électrique et que seul 10 % de l'électricité consommée par le moteur synchrone n'a pas été consacré à la propulsion du véhicule électrique, ce qui est très peu.

Le freinage régénératif qui recharge la batterie dans certaines phases de conduite n'est pas pris en compte dans le rendement de 90% du véhicule électrique.

Certains spécialistes estiment le rendement voisin des 98% en intégrant l'énergie provenant du freinage régénératif.

A partir du chiffre du rendement, on peut mesurer l'autonomie du véhicule électrique et sa consommation d'électricité.

Plus le rendement du moteur électrique est élevé, moins le véhicule électrique a besoin de  kilowatts d'énergie à chaque recharge pour parcourir le nombre de kilomètres désirés.

Mathématiquement, le calcul du rendement d'un moteur électrique est une division de la quantité d'énergie utile par la quantité d'énergie consommée au départ.

En pratique, les constructeurs automobiles et les experts dans les performances mécaniques estiment le rendement des véhicules électriques en prenant plusieurs paramètres en compte, de manière à obtenir un chiffre au plus près de la réalité.

Le processus de mesure du rendement nécessite un test des conditions de charge et de l'efficacité des batteries pour savoir combien d'énergie est injectée.

La voiture électrique, évaluée sur sa vitesse moyenne et sa récupération d'énergie, roule dans des situations du quotidien, des trajets cohérents, pour connaître le nombre de kilomètres parcourus avec une seule recharge.

Le rapport obtenu entre les deux valeurs observées est le rendement.

Le fonctionnement d'un moteur électrique diffère selon le type de technologie utilisée pour produire le champ électromagnétique.

On parle de « moteur synchrone » et « de moteur asynchrone » afin de désigner les deux catégories de moteurs électriques utilisés par l'industrie automobile.

Le moteur électrique synchrone fonctionne avec une pièce statique, le stator, et une partie rotative, le rotor. L'électricité de la batterie traverse le stator où elle est transformée en champ électromagnétique. Le rotor (qui intègre une bobine de cuivre ou un aimant permanent) suit le champ magnétique, et se met à tourner sur lui-même, à une vitesse proportionnelle à la fréquence du courant électrique. La technologie synchrone est la plus utilisée actuellement dans le domaine automobile.

Dans le moteur asynchrone, le rotor et le stator ne fonctionnent pas de manière proportionnelle. Le stator « attire » le rotor dans sa rotation avec un léger décalage. La vitesse du champ magnétique tournant est toujours supérieure à celle du rotor.

Employés dans le domaine de l'industrie automobile, les moteurs électriques synchrones peuvent être constitués de deux technologies différentes : les rotors à aimants ou les rotors bobinés.

La catégorie des rotors à aimants intègre, au niveau du rotor, des aimants dits « permanents ».

Des bobines présentes dans le stator activent sa sensibilité à la force magnétique, et engendrent sa rotation, et donc la traction du véhicule électrique. Cette technique a pour avantage une certaine densité de puissance et un excellent rendement à basse vitesse.

Dans un véhicule à rotors bobinés, une bobine de cuivre remplace l'aimant permanent. Cette technique induit un très bon rendement, et ce jusqu'à des vitesses supérieures à 100 kilomètres heure.

Les propriétés physiques du moteur électrique asynchrone expliquent pourquoi son rendement est légèrement inférieur à celui du moteur électrique synchrone : le « glissement », le phénomène de décalage entre rotor et stator est responsable du différentiel entre les deux technologies. Les « moteurs électriques asynchrones » affichent ainsi un rendement de l'ordre de 75 à 80 % contre 90 % pour les «moteurs électriques synchrones ».

Dans le domaine automobile, les experts considèrent que le rendement d'un moteur électrique est 3 à 4 fois supérieur à celui d'un moteur thermique essence ou diesel de puissance équivalente.

Le rendement maximal exprimé pour un moteur électrique correspond à la situation d'utilisation idéale de l'énergie des batteries pour aboutir au meilleur régime moteur.

Le rendement réel d'un moteur est toujours inférieur au rendement maximal et dépend des conditions (atmosphériques, de circulation, de conduite) dans lesquelles évolue le véhicule électrique.

Au volant, l'éco-conduite, tirant parti de la récupération d'énergie, réduit les kilowatts consommés, mais non utiles, et rapproche le moteur de son rendement maximal.

Les constructeurs et les industriels exploitent de nombreuses pistes pour améliorer le rendement des moteurs électriques pour voitures électriques.

Dimensionnement des pièces, utilisation de matériaux d'excellente qualité et autre augmentation des flux d'air permettent de diminuer les pertes d'énergie. Celles-ci sont dues aux frottements des pièces et à la transformation d'une partie de l'énergie en chaleur.

Source : Renault