Véhicules électriques
Les voitures électriques sont propulsées par un ou plusieurs moteurs électriques. L’énergie pour le moteur provient généralement d’une batterie, on parle alors de voiture électrique à batterie ou BEV (Battery Electric Vehicle).
Les moteurs électriques présentent de nombreux avantages par rapport aux moteurs thermiques. Comme ils sont légers et compacts, les moteurs électriques peuvent être installés de manière flexible sur les essieux avant et arrière. Leur large plage de vitesses rend une boîte de vitesses manuelle superflue dans la plupart des cas. L’embrayage pour le démarrage est également totalement supprimé car à l’arrêt, les moteurs électriques peuvent générer du couple sans tourner à vide. Ce couple régulier, qui ne génère pratiquement pas de vibrations ou de bruit, peut être sollicité en quelques millisecondes et même être inversé par le système de commande pour freiner le véhicule. Dans ce mode de freinage régénératif, le moteur fonctionne comme un générateur qui récupère l’énergie générée au freinage et la réinjecte dans la batterie.
L’efficacité est le plus grand atout des voitures électriques: si on recharge une voiture électrique avec dix francs de courant, plus de sept francs de courant sont transmis aux roues. Pour le moteur thermique, c’est l’inverse: sur dix francs d’essence, plus de sept sont transformés en chaleur perdue.
Véhicules à pile à combustible
Les véhicules à pile à combustible ou FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) sont des voitures électriques qui sont ravitaillées avec un combustible plutôt que directement avec de l’électricité. Il existe certes différents types de piles pour des substances telles que le méthanol ou le méthane, mais le type le plus important est de loin la pile à combustible à hydrogène.
Dans la voiture à pile à combustible, l’hydrogène provenant d’un réservoir à haute pression est combiné à l’oxygène de l’air pour produire de l’électricité. Le seul déchet est l’eau. Une petite batterie offre de la capacité de stockage pour le freinage régénératif et soutient la pile à combustible lors des fortes accélérations, mais elle est beaucoup plus petite que dans une voiture électrique à batterie.
L’avantage de l’hydrogène par rapport aux batteries réside dans le poids et le temps de remplissage. En particulier pour les voitures à grande autonomie, les batteries lithium-ion sont très lourdes, ce qui entraîne une augmentation de la consommation et une diminution de la charge utile. Ce gaz extrêmement volatile et inflammable présente toutefois d’autres obstacles techniques. Pour que les réservoirs n’occupent pas trop de place dans la voiture, l’hydrogène doit être comprimé à 700 bars. De plus, environ 40 % de l’énergie est perdue lors de la production d’hydrogène et environ 50 % lors de la transformation dans la pile à combustible: au final, une voiture à pile à combustible consomme environ trois fois plus d’électricité par kilomètre qu’une voiture électrique à batterie.
Véhicules hybrides
Les véhicules hybrides combinent plusieurs technologies de propulsion afin d’augmenter leur efficacité ou leur puissance. Il existe différentes versions de propulsion hybride. Dans une voiture, elle se compose en principe d’un moteur thermique avec un réservoir de carburant et d’un moteur électrique avec une batterie. On distingue les micro-hybrides, les mild-hybrides et les full-hybrides.
Ces trois concepts disposent d’un système d’arrêt-démarrage automatique et récupèrent une partie de l’énergie de freinage grâce au système de freinage régénératif. Contrairement au micro-hybride, le moteur électrique du mild-hybride et du full-hybride assiste le moteur thermique pendant la conduite et permet ainsi d’économiser du carburant. De plus, le moteur électrique peut être utilisé pour augmenter la puissance, par exemple pour ponter les changements de vitesse ou pour assister le turbocompresseur (mode dit «boosting»). Par rapport au micro-hybride et au mild-hybride, le full-hybride peut parcourir de faibles distances de 1 à 5 kilomètres en tout électrique.
Plug-in-Hybrid
Les voitures équipées d’une motorisation hybride rechargeable, abrégée PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), sont conçues pour parcourir de grandes distances en mode purement électrique. En règle générale, elles ont une autonomie de 30 à 80 kilomètres avant que le moteur thermique ne prenne le relais. Comme leur nom l’indique, les PHEV sont équipés d’un connecteur pour recharger leur batterie sur le réseau électrique. Ils sont donc capables d’effectuer des trajets quotidiens sans consommer de carburant, à condition d’être rechargés quotidiennement.
Prolongateur d’autonomie
Le prolongateur d’autonomie n’est rien d’autre qu’un générateur qui permet d’augmenter l’autonomie d’une voiture électrique en cas de besoin. Il s’agit généralement d’un petit moteur thermique, mais qui n’est relié mécaniquement qu’à un générateur et non au système de propulsion. On parle également ici d’une propulsion hybride en série.
Véhicules thermiques
Véhicules à essence
Les véhicules à essence utilisent la chaleur de combustion de l’essence dans le moteur à explosion pour entraîner leurs roues. L’essence est un produit pétrolier raffiné et se compose, selon le mélange, de centaines de composants. L’essence est finement pulvérisée et mélangée à l’air dans le moteur. Le mélange est ensuite comprimé et enflammé par une étincelle. La combustion qui en résulte génère une très forte pression, qui est utilisée pour entraîner un piston. Enfin, les gaz d’échappement chauds sont expulsés du moteur et le processus recommence. En raison de ces quatre étapes (aspiration, compression, travail, échappement) ce type de moteur est appelé «moteur à quatre temps».
Véhicules diesel
Un moteur diesel est, comme le moteur à essence, un moteur thermique interne. Le diesel est également un produit pétrolier raffiné, mais il est composé de molécules plus lourdes que l’essence et contient donc plus d’énergie par litre. La différence primaire entre les deux moteurs est la manière dont le carburant est amené et enflammé. Contrairement au moteur à essence, où l’essence est mélangée avant la compression, dans le moteur diesel, l’air est fortement comprimé avant l’ajout du carburant. Dans le moteur diesel, le niveau de compression est si élevé que l’air est suffisamment chaud pour enflammer le diesel injecté, sans qu’une étincelle soit en plus nécessaire pour l’allumage.