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Oct 01, 2023

Pourquoi plus de tension donne de meilleurs véhicules électriques

La plupart des véhicules électriques utilisent une architecture électrique de 400 volts. Voici pourquoi plus de 800 volts est l'avenir. Avec l'avènement de l'ère électrique, un tout nouveau lexique permet aux passionnés d'automobile de se familiariser.

La plupart des véhicules électriques utilisent une architecture électrique de 400 volts. Voici pourquoi plus de 800 volts est l'avenir.

Avec l’avènement de l’ère électrique apparaît un tout nouveau lexique avec lequel les passionnés d’automobile peuvent se familiariser – kilowattheures, MPGe, SAE J1772 – mais peu semblent aussi mal compris ou aussi rarement discutés que les véhicules électriques de 400 ou 800 volts. Il semble y avoir une compréhension générale selon laquelle plus de volts équivaut à de meilleures voitures, même dans les cercles des constructeurs. (La preuve de cela peut être trouvée avec le concept Charger Daytona de Dodge ; Dodge a annoncé que son architecture Banshee de 800 volts rendrait le véhicule électrique "... plus rapide qu'un Hellcat dans toutes les mesures de performances clés". La société n'a jamais précisé comment cela fonctionnerait exactement, cependant.)

Au-delà de « plus, c'est mieux », cela devient flou. Même les constructeurs automobiles ont du mal à l'expliquer. C'est compréhensible, car mesurer l'impact direct sur les performances de tensions plus élevées n'est pas simple : vous ne pouvez pas brancher une Nissan Leaf sur une prise haute tension. pylône et attendez-vous à faire sauter les portes d'une Lotus Evija, mais cela compte toujours.

Pour comprendre comment la tension pourrait rendre une voiture plus rapide, nous devons d’abord comprendre ce qu’est la tension. C'est un concept assez simple en soi, mieux décrit comme l'énergie potentielle électrique. L'analogie en génie électrique 101 la plus simple et la plus fréquemment utilisée consiste à comparer la tension à une boucle hydraulique : si un système de pompe à eau est un circuit, la tension est équivalente à la pression dans les tuyaux. L’ajout d’une pompe plus puissante ou d’un réservoir d’eau plus grand augmenterait la pression dans les canalisations.

De même, ajouter une tension plus élevée à une alimentation électrique signifie qu’elle pousse plus d’énergie, ou la même quantité d’énergie avec moins de courant. Moins de courant, dans notre analogie avec l'eau, signifierait que nous pourrions utiliser un tuyau de plus petit diamètre ; ajouter plus de courant signifierait utiliser un tuyau plus gros. Mathématiquement, c'est très simple et défini par la loi d'Ohm : la tension est égale à la résistance multipliée par le courant. Les constructeurs automobiles tentent déjà de minimiser la résistance, c'est pourquoi la tension et le courant sont les deux variables avec lesquelles il faut jouer : plus l'un signifie moins l'autre, et vice versa.

En termes de véhicules électriques, une architecture à tension plus élevée a besoin de moins de courant pour transmettre la même quantité de puissance au moteur. Cela présente de nombreux avantages. Un courant plus faible signifie que moins de fils peuvent être utilisés, ce qui conduit à un faisceau de câbles beaucoup plus léger. La réduction du courant réduit également la chaleur, car le courant est le principal générateur de chaleur dans l’électronique. Une chaleur plus faible signifie une durée de vie plus longue pour les appareils électroniques et les batteries. Et surtout, pour les agences de publicité d'un fabricant de véhicules électriques, un système à tension plus élevée, à courant plus faible et à chaleur plus faible permet des temps de charge beaucoup plus rapides. La génération de chaleur lors d’une charge rapide est généralement le facteur limitant la vitesse de charge.

Notez cependant que l’ajout de tension ne modifiera pas directement la puissance du moteur. Les moteurs électriques sont conçus pour fonctionner de manière plus efficace et plus puissante à une tension spécifique, et mettre plus de tension dans un moteur non conçu pour gérer ces charges le rendra en réalité moins puissant. Le moteur doit être construit en tenant compte de la tension.

Les premiers véhicules électriques avaient tendance à utiliser des tensions basses, car ils étaient limités par la technologie des batteries de leur époque. La plupart des voitures électriques, depuis l'aube des voitures motorisées à la fin du XIXe siècle jusqu'à la Citicar des années 70, utilisaient des architectures inférieures à 100 volts (généralement des systèmes de 48 ou 72 volts) car elles reposaient sur un câblage en série. ensemble des batteries au plomb de 6 ou 12 volts. (Les circuits en série additionnent les tensions des batteries, ce qui n'est pas le cas des circuits parallèles.) Les contraintes d'espace et de poids sont rapidement devenues un problème avec les grosses et lourdes batteries au plomb, et la construction de systèmes à plus haute tension était donc, pour la plupart, peu pratique.

Alors que les véhicules électriques connaissaient une seconde résurgence à la fin des années 90, la technologie et l’emballage des batteries ont évolué. Le GM EV1, qui utilisait des batteries au plomb dans sa première itération – les véhicules de deuxième génération utilisaient des batteries nickel-hydrure métallique (NiMH) – a néanmoins réussi à alimenter son châssis en 312 volts. La plupart des premiers véhicules électriques de cette époque oscillaient dans la plage de 300 à 400 volts, même après le passage des batteries au plomb à des batteries NiMH ou nickel-hydrogène beaucoup moins lourdes et plus denses en énergie. L'une des premières voitures à batterie lithium-ion, la Nissan Altra, visait encore plus bas, avec une architecture de 247 volts.