Voiture électrique prêt pour la route
On estime que 200 000 voitures électriques circuleront en Europe en 2000. Il faudra encore surmonter de grands obstacles, car il y a beaucoup de problèmes techniques (voir Elhuyar. Dans le numéro 40 de Science et Technique, octobre 1990 L'automobile électrique: un article sans fin), les principaux fabricants présentent leurs prototypes: Peugeot Mod. 106, Citroen “AX”, Renault “Elecktro Clio”, Fiat “Cinquecenta Elettra”, Opel “Astra Impuls”, Mercedes 190-4, etc.
Même si Fiat vend sa voiture électrique en Italie à environ deux millions et demi de pesetas, les autres marques ne sont pas vendus jusqu'en 1995. La société PSA, appartenant au groupe Peugeot, prévoit la fabrication à la fin de cette décennie de 50 mille véhicules par an, tandis que Fiat prévoit la fabrication de 70.000 voitures, avec un total de 200.000 véhicules électriques en Europe.
Initialement, il s'agit de véhicules principalement urbains et suburbains, avec une autonomie moyenne de 50 km/h de 100 km, avec une vitesse maximale de 100 km/h.
Les trois premiers pas
La prolifération de voitures électriques dans les villes nécessitera trois étapes. Le premier est expérimental et durera jusqu'en 1995. Au cours de cette période, la fiabilité des nouvelles batteries sera testée afin qu'elles aient le maximum de volume et d'énergie avec le moins de poids possible. D'autre part, les systèmes de charge des batteries seront également testés en cas de manque de courant (installation de prises électriques dans les parcs).
La deuxième étape aura lieu entre 1995 et 2000. Les modèles électriques automobiles actuels et les premiers véhicules «légers» conçus spécifiquement pour la propulsion électrique seront fabriqués.
La troisième étape se produira vers l'an 2000 et la voiture électrique sortira de la ville, en concurrençant les voitures à essence avec la charge automatique des batteries. Ce seront des voitures thermiques/électriques et le conducteur choisira le moteur électrique ou à essence.
Moteur électrique
Le moteur électrique est pratiquement inutile. Parce que sans polluer l'air a un rendement énergétique imbattable. Il se compose de deux pièces principales: le stator fixe et le rotor mobile qui le contient. Lorsque le courant électrique circule dans le stator, des forces électromagnétiques sont générées qui font tourner la bobine dans le rotor. Le mouvement de rotation du rotor est transmis par une boîte de vitesses aux roues. La transmission est beaucoup plus simple que le moteur d'explosion, car le mouvement linéaire en arrière ne doit pas devenir un mouvement de rotation avec des manivelles et des manivelles.
Le moteur électrique est très silencieux, en l'absence d'explosion à l'intérieur, et le véhicule n'est entendu que par le bruit que dégagent les pneus au sol. De plus, en l'absence de pièces en rotation, vous pouvez parcourir des millions de kilomètres sans vous réchauffer. En outre, le rotor joue la fonction d'arbre de transmission et comme seule l'énergie est perdue sous forme de chaleur dans le système d'engrenages, la performance est généralement supérieure à 80%. Dans le moteur à explosion, seulement 30% de l'énergie totale dépensée est utilisée sur les roues, tandis que le reste est gaspillé en friction et gaz brûlés.
La seule option dans le moteur électrique est de réaliser courant continu ou courant alternatif. Chacun a ses avantages et inconvénients. Le courant continu est flexible et n'a besoin que d'un variateur électronique pour moduler l'intensité des courants des circuits d'alimentation au stator et au rotor. Cependant, vous avez besoin de pièces usées (brosse ou charbon). Ils doivent être placés pour fournir de l'électricité au rotor et remplacés par une usure d'environ 30.000 km.
Les moteurs à courant alternatif ne contiennent pas de pièces en mouvement et peuvent parcourir plus de 150.000 km sans aucune réparation ou remplacement, mais nécessitent un aspect électronique plus sophistiqué. Ils ont besoin d'une part d'un cadre pour transformer le courant continu de la batterie en alternatif et d'autre part d'un microprocesseur pour gouverner depuis le stator l'excitation du champ magnétique et le courant induit. Actuellement, l'électronique de contrôle du moteur en courant alternatif vaut trois fois plus que le moteur lui-même et dans le moteur à courant continu les coûts de contrôle et d'un même moteur sont similaires.
Mercedes propose une autre solution pour son modèle 190-4. Placez le rotor à l'extérieur du stator, obtenant ainsi une plus grande force motrice avec une vitesse de rotation inférieure. Les roues ont la même vitesse que le moteur et en l'absence de boîte de vitesses dans la transmission, la performance est supérieure à 90%.
Batterie de batterie
Cependant, les problèmes les plus graves seront obtenir des batteries légères et petites. L'énergie électrochimique a été stockée jusqu'à récemment dans des batteries au plomb, mais le rapport énergie/masse 32 Wh/kg est trop petit par rapport au rapport 13.300 Wh/kg que possède l'essence. Une batterie minimum de 730 kg de plomb est donc nécessaire pour que le véhicule ait une autonomie de 100 km/h. C'est pourquoi, pour qu'on donne des électrons et l'autre des électrons, il faut un couple d'éléments léger et stable pour rendre la batterie adéquate. Mais la recherche n'est pas facile, car les réactions d'oxydation-réduction de la batterie endommagent les matériaux des électrodes.
Le rapport lithium/fluor atteindrait 3000 Wh/kg (8 kilos de batteries seraient suffisants pour parcourir une distance de 100 km), mais le lithium et le fluor sont trop actifs pour rendre une batterie stable et durable (sans corrosion).
Bien qu'il soit théoriquement possible de sélectionner 5000 paires d'éléments chimiques du tableau périodique pour former la batterie, en pratique, seuls quelques uns peuvent être utilisés. Le couple nickel/cadmium est l'un des plus réussis, puisqu'en plus d'avoir une durée de 150.000 km, il a un rapport 58 Wh/kg, c'est-à-dire pèse la moitié des batteries actuelles.
L'autre partenaire à succès est le sodium et le soufre. Moins cher que Ni/Cd, il a un rapport de 81 Wh/kg, mais ce type de batteries fonctionne à 300ºC et 10% de l'énergie est utilisée pour chauffer avant de lancer le véhicule. Plusieurs maisons en Suède et aux États-Unis essaient d'obtenir des batteries Na/S électrolyte solide (et non liquide).
Un autre type de batteries est le lithium et le fer sulfureux, qui fonctionne aussi à haute température (450 ºC) et a une relation énergétique similaire à celle du sodium/soufre avec un électrolyte solide. Cette batterie a besoin d'un grand système de refroidissement, sinon des températures de 2000 °C seraient atteintes.
Deux types de voitures
À la fin de l'ère expérimentale dans quelques années, les voitures électriques seront en vente, mais à la vue des prototypes qui ont été présentés maintenant, on peut observer deux voies. La robe est européenne et se caractérise par une petite voiture et carrosserie légère. Voici le modèle “Citela” présenté par PSA. Il a une longueur de seulement trois mètres et dans le corps a seulement un châssis métallique. Ainsi, avec la batterie ne pèse que 800 kilos. Pour la sécurité, les batteries sont attachées au châssis pour rendre l'ensemble plus rigide. Cependant, “Citela” n'est pas une voiture pour marcher rapidement. La vitesse moyenne est de 50 km/h et dispose de batteries de 240 kilos de Ni/Cd avec une autonomie de 110 kilomètres dans la ville.
L'autre voie est celle choisie aux États-Unis et au Japon. Ils ont été projetés avec modération voitures normales mais de forme très aérodynamique. Le modèle FEV (Future Electric Vehicle) de Nissan a une longueur de quatre mètres et le modèle «Impact» de General Motors a des performances équivalentes aux voitures à moteur à explosion. Au repos, ils atteignent une vitesse de 100 km/h en 8 secondes, mais avec une vitesse maximale de 130 et 110 km/h respectivement et une vitesse moyenne relativement inférieure. Le modèle Impact offre une autonomie de 88 km/h sur 190 km.
Une autre solution conçue pour les automobilistes est la construction d'un véhicule à deux moteurs. Il aurait moteur à explosion et moteur électrique. Il fonctionnerait avec batterie et moteur électrique sans pollution urbaine et avec moteur à essence hors de la ville. Le modèle “Garçon” de Volkswagen fonctionne comme ça. Lorsque la vitesse est supérieure à 60 km/h, le moteur à explosion s'allume et à basse vitesse le moteur électrique. Dans le modèle audio “100 Duo” la traction avant est réalisée par le moteur à explosion et le moteur électrique arrière.
La société PSA propose une nouvelle voie dans ce couple de moteurs à explosion et électriques. Un moteur diesel ferait de dynamo (c'est-à-dire de charger la batterie) et la voiture fonctionnerait toujours avec batterie et moteur électrique, obtenant une vitesse moyenne de 100 km/h et une autonomie de 750 km. Une autre alternative serait le remplacement du moteur diesel par une turbine à gaz, mais pour cela, il pourrait y avoir de plus grandes barrières techniques.
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