L'utilité d'une boîte de vitesses sur les voitures électriques
Plan de l'article :
C'est une idée reçue, l'idée de mettre une boîte de vitesses sur une voiture électrique n'aurait pas de sens. En effet, avec la plage étendue des moteurs à électrons, il est loin d'être indispensable d'en intégrer une.
Toutefois, et malgré l'idée que le moteur électrique offre toute sa puissance de manière linéaire, il y a bien une courbe avec une montée, une crête et une descente. Comme n'importe quel moteur, la courbe de puissance garde cette allure de colline (contrairement à la courbe de couple qui est un peu plus atypique au départ).
Cela induit donc de manière logique qu'à des vitesses plus élevées nous perdons en rendement, car il ne faut pas être à des régimes où les courbes de puissance et de couple s'épuisent.
C'est d'ailleurs pour cela que les conducteurs de voitures électriques roulent souvent comme des escargots sur autoroute, à ces vitesses on cumule des contraintes aérodynamiques importantes et un rendement moteur qui chute lui aussi d'autant plus vite.
Et si les législations sont assez restrictives avec les 130 km/h, certains pays plus souples autorisent des rythmes plus élevés qui deviennent alors problématiques pour les consommations.
Les constructeurs choisissent donc un rapport de démultiplication final qui sera le plus adapté aux vitesses moyennes des utilisateurs, avec un ratio déterminé (le seul rapport sur lequel peut rouler la voiture) qui prend en compte l'accélération, la vitesse de pointe et la consommation à la vitesse moyenne des conducteurs.
Le souci est que si il y a trop de variations entre les différents pays, il faut une auto qui soit polyvalente, surtout quand on propose par exemple une routière de luxe.
Boîte de vitesses déjà présente à votre insu ?
C'est en quelque sorte le cas ... En effet, sur les voitures électriques à transmission intégrale il y a deux moteurs et donc deux essieux moteurs (qui propulsent et sont dotés de cardans).
Généralement, chaque moteur à un rapport de pont (démultiplication entre moteur et roues) différent de l'autre, ce qui induit que ce genre de voiture a deux rapports distincts, chacun ayant toutefois son propre moteur. Selon les vitesses en jeu, le calculateur va privilégier l'un des deux moteurs (un sera réglé pour les vitesses basses et l'autre pour les vitesses élevées). Et il n'y a que quand vous êtes en pleine charge (=accélération max) que les deux moteurs seront sollicités à leur maximum.
Vient alors la (vraie) boîte de vitesses ...
Entre alors en place la fameuse boîte de vitesses. Car si la plage de régime est étendue, à partir d'une certaine vitesse (et en dessous d'une certaine) on commence à entamer une zone assez moche des courbes de puissance et de couple. On a donc un moteur qui consomme beaucoup pour une efficacité qui reste moyenne (efficience moins bonne).
Audi et Porsche ont commercialisé des produits jumeaux (Taycan / E-Tron GT) qui reprennent une boîte à deux rapports par exemple, et l'équipementier ZF estime qu'il serait idéal de pousser à trois, au delà c'est inutile et on le comprend quand on voit la plage couverte par une électrique avec une seule vitesse.
En mixte l'économie pourrait se situer à 5% (valeur très peu parlante et approximative) et jusqu'à une fourchette de 10 à 20% sur autoroute (d'autant plus que l'on va vite rouler, petite pensée à l'autobahn ...) selon l'équipementier ZF, et certaines marques comme MG poussent même à un potentiel jusqu'à 30% à haute vitesse grâce à l'association de deux moteurs électriques fonctionnant sur une seul et même boîte.
La marque chinoise annonce une efficience améliorée à toutes les vitesses puisque ce dispositif permet aussi d'optimiser l'efficience aux très bases vitesses (un moteur électrique a un mauvais rendement régime faible), avec une efficacité globale estimée à 10% supplémentaire.
Avec deux moteurs couplés à une boîte de vitesses on gagne donc à la fois en efficience et en performances. Et il faut aussi noter que c'est un bénéfice à retrouver aussi du côté de la récupération d'énergie, avoir deux moteurs et plusieurs ratios permet d'améliorer l'énergie cinétique récupérée.
Bref, les économies sont finalement assez consistantes pour motiver l'élaboration d'une transmission à plusieurs rapports.
Sur une consommation de 25 kWh/100km, cela pourrait la réduire à 20 si on prend 20% de réduction comme exemple, ce qui ne serait pas si ridicule ...
A lire aussi : fonctionnement de la boîte de vitesses MG pour voiture électrique
Certains vont plus loin avec la combinaison de deux moteurs sur un même essieu associé à une boîte de vitesses, avec comme exemple MG avec certains de ses véhicules dont le Marvel R.
Ici sans boîte de vitesses, le rendement pourrait être amélioré à 150 km/h
Avec une boîte de vitesse je peux décaler ma courbe et avoir le meilleur rendement possible à cette allure. Le gain reste modéré mais il existe bel et bien
L'intérêt est d'autant plus grand qu'il s'agit d'une voiture lourde et peu aérodynamique, il faut d'autant plus rester sur la plage de régime efficiente. Sur les petites voitures à puissance modeste (et au coût de revient réduit), alors l'intérêt est très discutable.
Le problème ?
Le, ou plutôt les problèmes, est qu'il n'y a pas vraiment d'équipementier qui propose encore ce genre de technologie et l'offre existante n'est pas adaptée (boîte pour moteurs thermiques). Enfin, le besoin de réduire les coûts et de fiabiliser l'offre ont dissuadé la majorité des marques, sans compter que les vitesses moyennes restent faibles chez les conducteurs lambdas.
tesla avait insisté à vouloir intégrer un boîte à deux rapports sans y arriver, les contraintes de couple et la nécessité de réduire l'inertie de l'ensemble (déperdition énergétique) les ont fait abandonner (leur essais menaient à une casse rapide).
On risque donc de voir apparaître, et c'est déjà le cas, ce type de transmission sur les berlines routières premium dans un premier temps. Car ces derniers ont un savoir faire qui reste de pointe. Je pense notamment à ZF.
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