Les voitures électriques deviennent-elles gourmandes en énergie ?

Peu de temps auparavant, les moteurs à combustion interne produisant 150 à 200 ch étaient considérés comme des véhicules hautes performances, portant souvent des étiquettes comme GTi, TypeR et S.

Dans le domaine ICE, les voitures démarrent généralement avec des chiffres de puissance modestes, et les augmentations de puissance vers une puissance plus élevée sont généralement progressives. L’essor des véhicules électriques est sur le point de changer radicalement cette dynamique.

Même si les véhicules électriques offrent une gamme de modèles plus restreinte que les voitures ICE, leurs puissances atteignent déjà des sommets extraordinaires. Qu’est-ce qui motive cette tendance ? Des performances aussi extrêmes sont-elles justifiées ? Explorons.

Le scénario EV

Les véhicules électriques d’entrée de gamme développent désormais entre 150 et 200 chevaux. Nous voyons des berlines familiales, comme les Tesla Model S Plaid et Lucid Air, générer des niveaux de puissance qui rivalisent avec ceux d’une voiture de Formule 1. Même la Tesla la moins performante, la Model 3, produit 325 chevaux avec des chiffres de couple similaires à ceux d'un moteur V8 atmosphérique de 4,2 litres.

Les véhicules électriques ont réussi à démocratiser le couple, la puissance et les performances globales. Dans toute l’histoire de l’industrie automobile, ce niveau de capacité n’a jamais été accessible aux acheteurs à revenus moyens.

Je veux souligner ici l’importance du couple. S'il était autrefois possible de trouver des puissances élevées à des prix raisonnables dans le passé, un couple élevé était toujours d'un coût prohibitif. Générer un couple important dans un moteur à combustion interne nécessite généralement une cylindrée importante, une induction forcée ou une combinaison des deux, caractéristiques généralement réservées aux véhicules de luxe hors de portée de la plupart des consommateurs.

Dans le monde des véhicules électriques, le couple maximal est une propriété inhérente au moteur. Il est abondant et, surtout, disponible immédiatement. Vous en avez besoin de plus ? Il suffit d'installer un moteur supplémentaire sur l'essieu opposé et l'exigence est remplie.

Avez-vous besoin de plus de couple dans un ICE ? Vous devez ajouter plus de cylindres. Si vous surmontez la barrière des 4 cylindres, les choses commencent à devenir plus chères car vous avez besoin de plus de tout. Dans un V6, il faut généralement 4 arbres à cames, 24 soupapes, peut-être deux turbos. Vous voyez l'image.

Mais pourquoi le couple est-il si important ? Eh bien, le couple vous indique la quantité de puissance dont vous disposez à un régime donné et ceci est très important dans une application de poids élevé, comme une voiture, car il vous informe également de l'élasticité du moteur/moteur et de sa capacité d'accélération intermédiaire telle que 30-70 km/h, 60-100 km/h, etc.

Pour le conducteur de tous les jours, le couple est la première chose appréciée. Dans le tableau suivant, les moteurs ICE et EV sont comparés en termes de puissance à 1 500 tr/min. Cela explique facilement la différence réelle d’accélération entre les deux types de propulsion.

Quelle puissance est nécessaire ?

Il n’existe pas de solution unique et définitive à cette enquête. Cependant, nous pouvons établir des scénarios spécifiques pour évaluer la production d’énergie requise. Nous avons sélectionné trois calculs : la puissance nécessaire pour maintenir une vitesse constante de 130 km/h, limite standard sur autoroute ; la puissance nécessaire pour atteindre la vitesse maximale d'un véhicule électrique spécifique ; et la puissance maximale théorique dérivée des capacités de puissance maximales du véhicule.

La demande d’énergie à 130 km/h constitue un indicateur clé de l’efficacité totale du véhicule, les performances aérodynamiques étant un facteur critique dans cette équation.

Bien que l’aérodynamisme influence également la vitesse de pointe, les données ultérieures illustrent également avec quelle prudence les vitesses maximales de ces véhicules sont plafonnées.

Le tableau final est purement un exercice conceptuel. Les vitesses de pointe théoriques indiquées supposent des profils aérodynamiques inchangés, une condition qui peut ne pas être vraie dans des contextes pratiques. De plus, en réalité, les moteurs électriques ne peuvent maintenir leur puissance maximale que pendant quelques secondes.

Le défi du freinage

Une puissance et un couple élevés sont certainement souhaitables, surtout lorsqu'ils s'accompagnent d'une légère augmentation des coûts (à la fois en termes de fabrication et de consommation d'énergie), mais l'aspect le plus problématique d'une puissance élevée est son contrôle. Un objet qui accélère rapidement doit également pouvoir décélérer rapidement.

Les véhicules électriques combinent une vitesse élevée avec une masse importante, créant un défi de taille pour leurs systèmes de freinage. Heureusement, les véhicules électriques sont équipés de deux mécanismes de freinage distincts.

La première réponse vient du moteur lui-même. Pour des taux de décélération allant jusqu'à 0,3 G, les freins hydrauliques conventionnels restent généralement inactifs. Lorsqu'une décélération plus importante est requise, les freins hydrauliques s'enclenchent. La principale difficulté – et le plus gros casse-tête – réside dans la fusion de ces freins.

Atteindre le bon équilibre entre les deux systèmes de freinage nécessite un réglage méticuleux pour offrir à la fois les performances et la sensation de pédale qu'attendent les conducteurs. En termes de performances, la technologie moderne permet une puissance de freinage maximale en utilisant des matériaux synthétiques de pointe tels que des rotors en carbone-céramique. Même si les véhicules électriques lourds bénéficieraient clairement de cette capacité, le prix élevé continue de limiter une mise en œuvre à grande échelle.

Remarques finales

Il est évident que les niveaux de puissance des véhicules électriques grand public ont considérablement augmenté. L’énorme couple que génèrent les moteurs électriques à l’arrêt confère aux véhicules électriques des caractéristiques d’accélération comparables à celles des supercars, tant à mi-régime qu’à partir d’une vitesse nulle.

Ces progrès découlent de l’architecture relativement simple d’un moteur électrique par rapport à un moteur à combustion interne, ainsi que de la relative facilité d’augmenter la puissance du moteur. Cependant, les voitures électriques ont tendance à peser plus que leurs équivalents ICE, ce qui a un impact négatif sur les performances de freinage, en particulier dans les situations dynamiques.

Les voitures électriques disposent d'un freinage par récupération pour faciliter l'effort crucial de réduction de la vitesse du véhicule, mais la sensation et les performances de freinage pourraient certainement être améliorées.

Les tableaux ci-dessus montrent clairement que la puissance des voitures électriques, compte tenu de leurs vitesses de pointe limitées, est exagérée. Peut-être que dans les années à venir, lorsque les voitures électriques deviendront plus légères grâce à des technologies de batteries avancées, nous assisterons à une réduction de la puissance des véhicules électriques. Après tout, qui a besoin de 1 000 ch sur la voie publique ?