Voici pourquoi il existe deux puissances sur les véhicules électriques

Lors du programme Scania Winter 2025, la firme suédoise a invité Ove Spontón, conseiller technique auprès de la direction du développement des chaînes de traction Scania. Il a expliqué toutes les subtilités des mesures de performances des véhicules électriques routiers.

Vous aurez certainement remarqué à la lecture des fiches techniques ou des PEM de trm24.fr que les valeurs de couple et de puissance des véhicules électriques ne reprennent pas les mêmes critères que les moteurs thermiques. Si on parle bien de force (en Nm) et de puissance (en kW) dans tous les cas, la façon dont ces valeurs sont atteintes diffère radicalement. Ajoutez-y d’autres subtilités dans les fiches techniques des véhicules électriques comme la notion de puissance en crête et puissance en continu. Ove Spontón, Conseiller technique auprès de la direction du développement des chaînes de traction Scania s’est livré à une explication de texte lors de la dernière session Scania Winter 2025.

Rappelons l’importance, pour un véhicule industriel de vaincre l’inertie au démarrage, ce qui requiert une grande force (ou couple). Elle est aussi déterminante lorsque l’on doit monter une côte pour contrer, la encore, la résistance à l’avancement. Uve Spontón relève ainsi que certains modèles, comme l’Iveco S-eWay qui affichent la plus forte puissance en crête (840kW) soient très en retrait en matière de couple moteur (1800Nm contre 2400Nm pour Volvo ou 3400Nm pour Scania -dans les deux derniers cas avec les variantes à 3 moteurs-). En fait, tout dépend de l’architecture moteur : « l’enjeu de la chaîne de traction électrique est l’encombrement, en particulier en largeur, de celle-ci dans le châssis du camion » explique-t-il. Le diamètre, et le nombre de pôles N et S associés, détermine pour une même vitesse de flux magnétique tangentiel le régime de rotation du rotor.

Pourquoi trouve-t-on des boites de vitesses sur les camions électriques ?

Pour des raisons d’insertion dans les châssis ou sous les cabines, certains constructeurs « miniaturisent » les moteurs et y associent une transmission à 2, 4, 5, 6 voire 12 rapports. Cela constitue également un gain en termes de standardisation industrielle (évident dans le cas de la Volvo I-Shift). Uve Spontón confirme que « le couple du moteur électrique n’affecte en aucune manière la mobilité du véhicule. C’est juste le résultat d’un choix technique et d’une plage de vitesse du moteur électrique ». Voilà pourquoi certaines marques (comme Mercedes-Benz ou ZF) éludent cette question et évoquent le couple disponible à la roue, facteur effectivement déterminant en termes de traction mais hélas peu parlant pour le conducteur.

Relevons par ailleurs, que la contrainte de compacité explique également l’intérêt porté au 800V : outre les bénéfices sur la réduction des besoins en cuivre, l’effet Joule et la capacité à supporter la charge rapide ; cela permet d’étendre la plage de régimes du moteur. Ce qui est tout bénéfice pour en limiter la taille et optimiser la transmission. Uve Spontón tord le cou à une légende urbaine : le rendement des machines tournantes électrique n’est pas au maximum sur tous les régimes de rotation. D’où le recours à plusieurs démultiplications. On peut obtenir les mêmes performances de couple et de vitesse avec deux machines tournantes différentes, le tout étant d’adapter les transmissions en conséquence. Pour les autobus urbains, dont l’écart de masse en vide et charge est limité tout comme les plages de vitesses (de 0 à 50 voire 70km/h) cette contrainte est moins vraie.

La domination des moteurs à courant alternatif expliquée

Uve Spontón, se livre à une comparaison entre moteurs à courant continu (DC) et alternatifs (AC). Selon lui, le fait que les moteurs à courant continu soient faciles à construire est contrebalancé par un rapport poids-puissance moins intéressant et une durée de vie potentiellement plus courte. Il relève aussi, point crucial, une plus grande difficulté à refroidir ces machines tournantes à courant continu. Dommage, car cette architecture permettait d’exploiter de façon plus directe l’énergie électrique stockées dans les accumulateurs. De fait, les moteurs à courant alternatif (AC) dominent le marché. Dans ce cas, le stator crée un champ magnétique dont la vitesse est liée à la fréquence du courant. Le nombre de pôles est lié aux bobinages du stator. Dès que ceux-ci sont alimentés par le courant alternatif, le champ magnétique va se mettre à tourner. Le rotor conditionne quant à lui les caractéristiques principales de la machine tournante.

Avantage sur les moteurs à combustion interne : les régimes de puissance et d’efficience énergétique correspondent ce qui simplifie la définition des rapports de transmission. Autre atout, les rendements à charge partielle sont intéressants. Troisième bénéfice, le plateau de couple, quasi immédiat est constant sur une large plage de vitesses de rotation, étant « limité principalement par le courant maximal disponible ». Au démarrage ; la tension générée par le moteur atteint le niveau de celle de la batterie. Au fur et à mesure de l’accélération du régime de rotation, il faut ensuite procéder à un affaiblissement du champ magnétique. C’est la puissance constante.

La question des pertes thermiques et de la puissance en continu

Contrairement à une autre idée reçue, il y a bien des pertes thermiques au niveau des machines tournantes électriques. Elles sont moindres que pour les moteurs à combustion interne, mais elles existent et ne sont pas négligeables. Cette chaleur doit être évacuée par un circuit de refroidissement. La puissance en continu se définit comme la puissance maximale que l’on peut demander (sans interruption de charge moteur) à la machine tournante en tenant compte de ses capacités de refroidissement. Elle fait partie intégrante des mesures de performances suivant le protocole de test R85. Après 30 minutes à pleine puissance, la température doit être stabilisée et sous le maximum autorisé par construction. Uve Spontón précise « sur un appel de puissance 50% supérieur à la puissance en continu, la température maximale de fonctionnement est atteinte (…) 3 minutes après le départ à froid.» Et il ajoute « dans les usages sévères, des puissances en crête de 25% supérieures aux puissances en continu promettent bien plus qu’elles ne peuvent tenir, de façon fiable, dans ces contextes ». Il conclut « la puissance en continu détermine les vraies performances à l’usage ». Moralité, pour les utilisateurs d’un véhicule industriel, la puissance en continu est bien plus importante que la puissance en crête tant vantée par les publicités.

Sur le sujet de l’efficience des machines tournantes électriques, Uve Spontón confirme indirectement l’intérêt et la pertinence des travaux en cours de l’IFP Energies nouvelles sur le rendement des chaînes de traction et leur pilotage logiciel. Selon lui, « 1% de gain en efficacité se traduit par un gain de 3% en autonomie ». Précieux lorsque l’on dispose de peu d’énergie à bord.