Les moteurs électriques évoluent rapidement. Moteurs à flux axial, technologies sans terres rares, rendements améliorés : les constructeurs et équipementiers développent de nouvelles générations de motorisations. Voici les innovations marquantes et ce qu’elles changent pour les véhicules électriques.
Sommaire
Les types de moteurs électriques
Le moteur synchrone à aimants permanents
C’est le type le plus répandu dans les véhicules électriques actuels. Il utilise des aimants permanents (contenant des terres rares) pour générer le champ magnétique.
| Avantage | Inconvénient |
|---|---|
| Rendement élevé (95-97 %) | Coût des terres rares |
| Compact et léger | Dépendance aux matériaux chinois |
| Couple disponible dès le démarrage | Recyclage des aimants difficile |
Le moteur asynchrone (induction)
Tesla utilise ce type de moteur sur certains modèles. Il n’a pas d’aimants permanents.
| Avantage | Inconvénient |
|---|---|
| Pas de terres rares | Rendement légèrement inférieur |
| Robuste et fiable | Plus volumineux |
| Coût réduit | Échauffement à basse vitesse |
Le moteur synchrone à rotor bobiné
Renault et BMW utilisent cette technologie. Le rotor est alimenté électriquement, sans aimants permanents.
| Avantage | Inconvénient |
|---|---|
| Pas de terres rares | Système de balais (usure) |
| Rendement modulable | Complexité |
| Récupération d’énergie optimisée | Coût de fabrication |
Le moteur à flux axial
Nouvelle génération de moteur où le flux magnétique est parallèle à l’axe de rotation. Plus compact et plus léger que les moteurs classiques à flux radial.
Les innovations récentes
Le moteur à flux axial YASA (Mercedes)
Mercedes a acquis YASA, spécialiste britannique des moteurs à flux axial. Ces moteurs équipent l’AMG.EA, la future plateforme électrique haute performance de Mercedes.
| Caractéristique | Moteur classique | Moteur YASA |
|---|---|---|
| Poids (pour 200 kW) | 80-100 kg | 25-35 kg |
| Diamètre | 30-40 cm | 15-25 cm |
| Rendement | 95 % | 97 % |
| Densité de puissance | 2-3 kW/kg | 6-8 kW/kg |
Le moteur e-Axle Valeo-Siemens
Valeo et Siemens ont développé l’e-Axle, un système intégrant moteur, réducteur et électronique de puissance dans un bloc compact. Ce système équipe plusieurs véhicules européens et asiatiques.
| Puissance disponible | Application |
|---|---|
| 80-120 kW | Citadines électriques |
| 150-200 kW | Compactes et berlines |
| 250-350 kW | SUV et véhicules premium |
Le moteur sans terres rares de Renault
Renault développe un moteur synchrone à rotor bobiné qui n’utilise pas de terres rares. La nouvelle génération est produite en France (usine de Cléon) et équipe les véhicules de la plateforme AmpR.
Les avantages :
- Indépendance vis-à-vis de la Chine (qui contrôle 60 % des terres rares)
- Coût de production réduit
- Impact environnemental moindre
Le moteur BluENAV pour la marine
BluENAV (France) développe des moteurs électriques pour les bateaux. La technologie peut être adaptée à l’automobile, notamment pour les utilitaires et camions.
Les acteurs du marché
Les équipementiers
| Équipementier | Spécialité |
|---|---|
| Valeo | e-Axle, électronique de puissance |
| Nidec | Moteurs compacts, production de masse |
| BorgWarner | Motorisations intégrées |
| ZF | Transmissions et moteurs électriques |
| Bosch | Moteurs, électronique |
Les constructeurs automobiles
| Constructeur | Approche |
|---|---|
| Tesla | Moteurs internes, innovation continue |
| Renault | Moteur sans terres rares en interne |
| Mercedes | Acquisition de YASA (flux axial) |
| BYD | Intégration verticale (moteurs + batteries) |
| Porsche | Moteur PSM haute performance |
Les start-ups et laboratoires
Plusieurs start-ups développent des moteurs innovants :
- YASA (racheté par Mercedes)
- Mahle (bobinage sans aimant)
- Linear Labs (moteur HET)
- AxFlow (flux axial)
L’impact sur les performances
Le rendement
Les nouveaux moteurs atteignent des rendements de 97-98 %, contre 95-96 % pour la génération précédente. Ce gain se traduit par :
- Autonomie accrue (+5 à +10 %)
- Moins de chaleur à dissiper
- Composants de refroidissement plus compacts
La puissance spécifique
| Génération | Puissance/poids |
|---|---|
| Moteurs 2018-2020 | 2-3 kW/kg |
| Moteurs 2022-2024 | 4-5 kW/kg |
| Moteurs flux axial | 6-8 kW/kg |
Un moteur plus léger améliore la répartition des masses et les performances dynamiques.
Le couple
Les moteurs à flux axial délivrent un couple élevé dès le démarrage. Cela améliore les accélérations sans nécessiter de réducteur complexe.
Le bruit
Les nouveaux moteurs sont plus silencieux grâce à :
- Meilleur équilibrage des rotors
- Électronique de commande optimisée
- Matériaux amortissants
Les perspectives d’avenir
À court terme (2024-2026)
- Généralisation des moteurs sans terres rares
- Adoption des moteurs à flux axial sur les modèles haut de gamme
- Intégration accrue (moteur + réducteur + électronique)
À moyen terme (2027-2030)
- Moteurs à flux axial sur les véhicules de grande série
- Rendements proches de 99 %
- Miniaturisation permettant de nouvelles architectures (moteurs dans les roues)
Les défis
| Défi | Enjeu |
|---|---|
| Coût de production | Rendre les technologies accessibles |
| Refroidissement | Gérer la densité de puissance accrue |
| Recyclage | Récupérer les matériaux des moteurs |
| Fiabilité | Valider les nouvelles technologies sur le long terme |
Les moteurs dans les roues
Plusieurs projets développent des moteurs intégrés directement dans les roues. Cette architecture supprime la transmission et offre une liberté de design, mais pose des défis de masse non suspendue et de robustesse.
FAQ
Quelles sont les nouveautés des moteurs électriques ?
Les innovations majeures concernent les moteurs à flux axial (plus légers et compacts), les moteurs sans terres rares (indépendance vis-à-vis de la Chine) et l’intégration des composants (e-Axle).
Qu’est-ce qu’un moteur à flux axial ?
Un moteur à flux axial a un flux magnétique parallèle à l’axe de rotation, contrairement aux moteurs classiques où le flux est radial. Cette architecture permet un moteur plus plat, plus léger et plus efficace.
Les moteurs électriques ont-ils besoin de terres rares ?
Les moteurs à aimants permanents utilisent des terres rares (néodyme, dysprosium). Les moteurs asynchrones et les moteurs à rotor bobiné s’en passent. La tendance est à la réduction ou l’élimination des terres rares.
Quel constructeur est le plus avancé en motorisation électrique ?
Tesla innove continuellement sur ses moteurs. Mercedes (via YASA) et Renault développent des technologies différenciantes. BYD intègre toute la chaîne de valeur en interne.
Les nouveaux moteurs améliorent-ils l’autonomie ?
Oui. Un meilleur rendement (97-98 % vs 95 %) se traduit par 5-10 % d’autonomie supplémentaire. La réduction du poids des moteurs allège aussi le véhicule.
Ce qu’il faut retenir
Les nouveaux moteurs électriques gagnent en rendement (jusqu’à 98 %), en compacité et en légèreté. Les technologies à flux axial et sans terres rares se développent. Mercedes (YASA), Renault (moteur sans terres rares) et Valeo (e-Axle) sont en pointe.
Ces innovations améliorent l’autonomie des véhicules, réduisent la dépendance aux matériaux critiques et ouvrent la voie à de nouvelles architectures (moteurs dans les roues).
