Moto, side-car, trike, quad... électrique

Tout ce que vous auriez aimé savoir sur les
motos électriques, sans jamais oser le demander.

   Pratiquement tous les constructeurs d’automobiles et de motocyclettes du monde, du moins sur Terre, sont tombés d’accord, en ce qui concerne les questions écologiques, pour cesser de produire des moteurs thermiques pour leurs voitures ou bien leurs motos, scooters et cyclos et de remplacer ceux-ci par des moteurs électriques, à partir de 2024 (dans moins de deux ans au moment de l'écriture de ce que vous lisez), et jusqu’à 2030 (dans huit ans).
   Avant de vous parler des quads électriques, je voudrais vous narrer ce qui me rapproche de l’électricité. J’imagine que feu mon papa, Germain, mécanicien automobile et excellent bricoleur dans divers métiers, de la mécanique forcément à la plomberie en passant par la soudure à l’arc ou l’électricité domestique, n’aura jamais connu le moteur électrique monté sur une voiture, une moto ou tout autre véhicule ou engin de chantier, vu qu’il était le responsable de l’atelier mécanique d’une entreprise du bâtiment, si j’excepte les dynamos, alternateurs ou encore démarreurs de plusieurs sortes de véhicules, avant de prendre sa retraite et de décéder.
   Par contre, pour ma part, j’ai étudié l’électricité industrielle au lycée technique de la Chauvinière, au nord de NANTES, de 1969 à 1972, sans jamais avoir eu à pratiquer l’activité ensuite, lors de mes années de travail, aux Chantiers de l’Atlantique d’abord, en 1972 ou chez ORANGE (ex-P.T.T), de 1973 à 2015.
   M’étant pris de passion pour la moto, en 1970, durant ma classe de première F3, que j’ai redoublée car mon casier, en salle d’études de l’internat, n’était quasiment rempli que de journaux mensuels ou hebdomadaires ayant trait à la moto, en plus de m’être passionné également pour la photo noir et blanc et de passer beaucoup de mes soirées dans le labo-photo de l’internat du même lycée, le résultat aura été sans appel. Comme c’était à prévoir, j’ai redoublé ma classe de première et j’ai bien évidemment loupé mon bac F3.
   C’est lors du redoublement de ma 1°F3 que j’ai contacté une moto-école qui donnait des premières leçons de conduite, afin de bien connaître la machine, sur un parking contigu à l’internat, près des cuisines, puis en ville ensuite ou sur des routes proches.
   Mais j’ai toujours eu un côté pragmatique. Lors du redoublement de ma classe de première, j’ai créé un organisme qui cherchait du boulot à tous ceux qui avaient quitté le lycée ou le collège associé et qui étaient sans emploi, ce que je redoutais qu’il m’arrivât. J’avais dénommé cet organisme “Comité de Débouchés”. Avec quelques autres lycéens ou collégiens volontaires, nous proposions aux entreprises de la région, dont le métier était enseigné au lycée ou au collège techniques associés, par courrier postal, puisque Internet n’avait pas encore été inventé, les noms d’élèves qui avaient quitté le lycée ou le collège associé et qui recherchaient un emploi. C’était l’A.N.P.E avant l’heure !
   Cet organisme, que je présidais, suite à un vote lors d’une assemblée générale, disposait également d’un panneau d’affichage sous le préau et j’y apposais les affiches qui concernaient des concours d’entrée dans des sociétés publiques, telles que E.D.F ou P.T.T entre autres.
   C’est ainsi que, en Mai 1972, j’ai apposé une affiche pour un concours d’entrée aux P.T.T, comme appelé à l’époque, ORANGE désormais, concours de niveau bac, afin de devenir TINT, soit Technicien des INstallations des Télécommunications. L’avenir du métier est technicien supérieur (TSINT), par ancienneté ou chef technicien, CTINT, par concours puis, pourquoi pas inspecteur. Je n'ai revendiqué aucune promotion en 42 ans de carrière et j'ai fini contremaître. Deux autres garçons de ma classe, Daniel POITRAL et Loïc PROVOST, tous deux de NOZAY (44) ont passé et réussi ce même concours, lors du mois qui a précédé le bac F3 de 1972. Tels que je les connaissais à l'époque, ils n'ont pas dû rester technicien !
   En attendant d’être appelé à suivre des cours à PARIS, j’avais trouvé un emploi chez “ECCO”, à Saint-NAZAIRE, société de travail temporaire qui a été liquidée en 1996. J’ai rapidement travaillé aux Chantiers de l’Atlantique, principalement sur des méthaniers avec leurs immenses cuves en inox gaufré, qui ont l’apparence des plaques d’un gaufrier. Ce système permet la dilatation ou la compression de la tôle sans dégâts puisque le méthane est là, liquéfié, à – 162°. Il existe 4 unités de stockage du Gaz Naturel Liquéfié en France, dont une à MONTOIR-de-BRETAGNE, à quelques centaines de mètres du chantier naval en remontant la Loire. J’aurai travaillé là le temps d’une gestation humaine, de Juillet 1972 à Mars 1973.
   Ma fonction était d’installer un éclairage provisoire, afin d’éclairer les soudeurs, dans chaque morceau de coque rajouté à ce qui existait déjà. Comme on ne pouvait pas couper le courant, nous faisions les épissures les mains nues, sur des lignes sous tension, heureusement nous travaillions les pieds sur des planches d’échafaudage, donc isolantes.
   C’est le 21 Mars 1973 que Daniel, Loïc et moi avons pris le train à NANTES, puis le métro à PARIS pour rejoindre la Rue Barrault (13°). Nous avons obtenu, chacun, une chambre dans un foyer de la rue du Colombier à IVRY-sur-SEINE (94) et nous prenions le métro pour aller suivre les cours et en revenir chaque jour, en restant sur la ligne 7, entre les stations de Tolbiac et de la Mairie d’IVRY. J’y suis passé, à pieds, il y a peu, soit plus de 40 ans plus tard, et le bâtiment qui abritait le foyer est devenu une résidence classique.
   Trouvant le télex plus attractif que le téléphone, nous y avons passé neuf mois à étudier le télégraphe, dont Claude CHAPPE fut l’inventeur en 1791 (*), avec ces sémaphores en haut desquels un assemblage de trois bras transmettait ou recevait des signes dont l’alphabet correspondait au nôtre grâce à un tableau de correspondance, neuf mois disais-je jusqu’à l’attribution des places partout en France.
(*) : vous saurez TOUT, sur l’origine de ce système de communication écrite obsolète qui a occupé vingt ans de ma carrière, ainsi que le fameux tableau de correspondance, sur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Télégraphe_Chappe. Le site vous montre comment l’activité a débuté. Après que les télex soient devenus quasiment des ordinateurs, avec écran, claviers, lecteurs de CD et imprimantes indépendant(e)s, télex des marques SAGEM et SINTRA, l’activité s’est éteinte dès l’arrivée du fax, le "télégraphe des nuls" de mon point de vue puisqu’il n’est plus nécessaire de savoir taper au clavier, un brouillon manuscrit est envoyé tel quel. Vous pourez même voir s'il existait une Tour Chappe près de là où vous habitez, tout à la fin de l'article.
   Le choix de ces places de fin de formation se faisait au mérite, dans l’ordre des points que nous avions totalisé lors des exercices et devoirs que nous avons eu à faire durant le stage. Les meilleurs choisissaient leur place en premier et les derniers devaient se rendre aux places qu’il restait. Comme je ne m’étais seulement contenté d’obtenir les 1.300 points nécessaires pour être reçu, j’avais toutes les chances d’obtenir une place en région parisienne, places dont personne ne voulait, hormis les très rares parisiens.
   Daniel et Loïc ont travaillé plus que moi et ils ont eu le mérite d’accumuler assez de points pour choisir une place disponible et proposée en Bretagne, contrairement à moi.
   Chacun était toutefois prioritaire pour une place proche là où il habitait et un garçon d’AMIENS était prioritaire pour une place proposée à SOISSONS. Mais il n’en avait cure car il avait trouvé une place dans un orchestre parisien et il désirait rester près de la capitale.
   Je suis donc venu, par le train, jouer l’espion à SOISSONS, à cent kilomètres au nord-est de PARIS en terminant en autocar à cause du tunnel de VIERZY qui s’était écroulé, et comme la région m’a plu, nous avons procédé à un échange, j’ai obtenu cette place et je suis venu m’installer à SOISSONS où j’ai travaillé jusqu’à ma retraite, en Octobre 2015. Mon Dieu, que le temps passe vite !
   Aux P.T.T, devenus ORANGE, je n’ai pas eu à travailler non plus sur des moteurs électriques et d’autre part, suite à l’accident, j’ai peu de souvenir de mes études en électricité.
   Mais il n’est pas nécessaire d’avoir étudié à Saint-CYR pour comprendre qu’un moteur électrique ne subit pas les contraintes d’un moteur thermique. Plus de vilebrequin, plus de bielles, plus de pistons, plus de segments, plus de soupapes, plus d’arbre à cames, plus de culbuteurs et de tiges de culbuteur ou de chaîne de distribution, plus de ressorts de soupape, plus de carburateur ni de pot d’échappement, en voilà des choses en moins. Le moteur électrique n’use finalement que les charbons par frottement sur le collecteur de son rotor.
   Ces charbons ne sont, en fait, que des agents de liaison, en graphite et ils servent à alimenter en courant électrique la partie rotative du moteur par frottement. Ils sont modelés sous forme parallélépipédique, afin d’entrer parfaitement en contact avec le collecteur du rotor moteur. Ils sont généralement sertis d’une tresse souple en cuivre, reliée à une cosse pour connexion au faisceau électrique du véhicule, et insérés dans un fourreau en cuivre ou en laiton afin de servir de guide.
   En plus, un ressort assure la poussée du charbon vers le collecteur du rotor. L’ensemble est ensuite pris dans une coque isolante, afin de permettre la fixation sur le moteur de manière adéquate.
   Les charbons moteur sont montés aussi bien dans les lave-linges, les aspirateurs, les petits appareils ménagers (moulins à café, batteurs, mixers, etc…), les outillages (perceuse, meuleuse, etc...). Ce sont des pièces destinées à s’user.
   Ces charbons se changent en fonction de l’utilisation du moteur sur lequel ils sont montés et ils peuvent expliquer beaucoup de pannes. Certaines marques ne détaillent même pas les charbons moteur dans la nomenclature de leurs appareils et il faut donc parfois changer le moteur complet.   
   De la même façon que l'on peut séparer les moteurs à explosion en différentes catégories (2 temps, 4 temps, diésel, turbo ou pas), on peut distinguer différents types de moteurs électriques, synchrone ou asynchrone ou encore continu. Si le courant continu a d’abord intéressé ceux qui se sont penchés sur le problème, les moteurs à courant alternatif (asynchrones et synchrones), sont les plus utilisés, et les moteurs à courant continu ont aujourd'hui pratiquement disparus du secteur automobile. Pour créer un courant alternatif à partir du courant continu de la batterie, il faut juste ajouter un onduleur, ou convertisseur, entre l’alimentation électrique et le moteur.
Les types de moteurs électriques
   Il existe donc deux types de moteurs électriques à courant alternatif dans l’industrie automobile : les moteurs synchrones et les moteurs asynchrones. Dans le cas d’un véhicule électrique, les moteurs synchrones et asynchrones ont chacun leurs points forts et l’un n’est pas nécessairement “supérieur” à l’autre.
Les moteurs synchrones et asynchrones
   Le moteur asynchrone, également appelé moteur à induction, s’appuie sur le stator alimenté en électricité pour générer un champ magnétique tournant. Cela provoque alors une rotation perpétuelle du rotor, comme s’il essayait de rattraper le champ magnétique sans jamais y parvenir. Le moteur asynchrone est souvent installé dans les véhicules électriques destinés aux déplacements longs et à grande vitesse.
   Dans le moteur synchrone, le rotor remplit lui-même la fonction d’électro-aimant et participe ainsi de manière active à la création du champ magnétique. Sa vitesse de rotation est donc directement proportionnelle à la fréquence du courant qui alimente le moteur. Le moteur synchrone est donc idéal pour la conduite urbaine, qui implique généralement des arrêts fréquents et des redémarrages à faible vitesse.
   Les moteurs synchrones et asynchrones fonctionnent de façon réversible, ce qui signifie qu’ils pourraient devenir générateur et convertir l’énergie mécanique en électricité pendant les phases de décélération. Ce principe est celui de la récupération d’énergie par freinage.
Les composants des moteurs électriques
   Intéressons-nous maintenant à quelques-uns des composants présents dans le moteur d’un véhicule électrique, tels que les aimants du moteur électrique, des moteurs synchrones à excitation indépendante, ou plus généralement, du groupe motopropulseur.
Les aimants permanents
   Certains moteurs synchrones comportent un aimant permanent au niveau du rotor. Ces aimants permanents sont intégrés dans le rotor en acier, créant ainsi un champ magnétique constant. Un moteur électrique à aimant permanent présente l’avantage de fonctionner sans alimentation électrique. Il requiert cependant l’utilisation de métaux ou d’alliages tels que le néodyme ou le dysprosium. Ces “métaux rares” sont ferromagnétiques, ce qui signifie qu’ils peuvent devenir magnétiques et ainsi se transformer en aimants temporaires. On les emploie à des fins industrielles variées : dans les éoliennes, les outils et casques audio sans fil, les dynamos de vélo ou encore les moteurs à traction équipant certains véhicules électriques !
   Problème : le coût de ces “métaux rares” est très fluctuant. Contrairement à ce que laisse supposer leur dénomination, elles ne sont pas vraiment si rares que ça, mais on ne les trouve que presque exclusivement en Chine. Ce pays a donc un quasi-monopole sur la production, la vente et la distribution de ces métaux spéciaux. C’est la raison pour laquelle les constructeurs déploient beaucoup d’efforts pour trouver des solutions alternatives pour les moteurs des véhicules électriques.
Les moteurs synchrones à excitation indépendante
   L’une de ces solutions, retenue par Renault pour la Nouvelle ZOE, consiste à fabriquer un aimant de moteur électrique à partir d’une bobine de cuivre. Cette solution nécessite un processus industriel plus complexe, mais permet d’éviter les problèmes d’approvisionnement, tout en préservant l’excellent ratio entre le poids du moteur et le couple généré.
   Guillaume FAURIE, responsable du Service Ingénierie de l’usine Renault de Cléon, évoque, dans Wikipédia, la complexité et l’ingéniosité du moteur électrique de la Nouvelle ZOE : “La fabrication d’un moteur synchrone à excitation indépendante requiert des procédés de bobinage et d’imprégnation spécifiques. Les contraintes liées aux attentes en matière de performances des produits, à l’objectif de diminution du ratio poids/puissance et à la cadence élevée de production impliquent de recourir efficacement aux technologies les plus avancées pour mettre en œuvre ces procédés”.
Le groupe motopropulseur électrique
   Dans un véhicule électrique, le moteur électrique, comprenant le rotor et le stator, constitue une partie d’un ensemble plus vaste. Le groupe motopropulseur électrique est un assemblage qui permet le fonctionnement du moteur électrique.
   Dans ce dernier, on trouve aussi le contrôleur électronique de puissance (PEC, pour Power Electronic Controller). Celui-ci regroupe tous les éléments électroniques chargés de l’alimentation du moteur et la recharge de la batterie. Enfin, l’unité comprend le réducteur, l’élément qui permet de réguler le couple et la vitesse de rotation transmise par le moteur électrique aux roues.
   La combinaison de ces éléments assure un fonctionnement souple et efficace du moteur électrique. Le résultat ? Votre voiture ou votre moto ou tout autre engin électrique est silencieux(s)e, fiable, moins cher(e) et agréable à conduire ! Le moteur électrique ne craint pas les surrégimes qui, techniquement, ne peuvent pas se produire, ce qui n’aurait, de toute façon, pas de conséquences.
   Un condensateur, dit “de démarrage” est nécessaire pour démarrer un moteur électrique, afin de créer un couple qui favorise le démarrage et il est déconnecté dès que le moteur tourne.
   Le moteur électrique ne nécessitant plus de réglages d’allumage, de carburation, de vidanges régulières ou de jeux aux soupapes, qui incombent fatalement aux moteurs thermiques, il n’y a plus, ou presque, nécessité d’aller voir un motociste, à part pour changer les charbons. La mécanique, telle que nous la connaissons, va devenir obsolète et ne concernera plus que les véhicules de collection, catégorie qui va fatalement comprendre tous les moteurs actuels. Je remercie Wikipédia dont je me suis beaucoup inspiré pour écrire ce qui précède !
   Voilà, j’ai essayé de ne pas être trop technique, mais assez explicite pour que tout le monde comprenne et j’espère que ça aura été le cas ! Plusieurs marques produisent actuellement des quads électriques, mais ce sont des jouets d’enfant pour la quasi-totalité. Ce sont : STREET_QUAD, UNBOXING, BERNARDS, BICYELEC, LINHAI et KYMCO. Ces deux dernières marques fabriquent aussi des quads pour adultes, à moteur thermique. Je vous laisse faire du "copier/coller" de ces marques sur votre moteur de recherche.
   Le problème est que les batteries au plomb sont longues à charger et que leur durée d’utilisation, après recharge, est limitée. Les batteries utilisées jusque-là étaient des batteries classiques, au plomb. Bien chargées, elles avaient une durée de vie très limitée, environ 200 kilomètres et nécessitaient de 8 à 10 heures de recharge et c’était le talon d’Achille du système.
   Mais le professeur John GOODENOUGH (dont le nom signifie assez bon en français) né en Allemagne en 1922, un centenaire donc, a fait des recherches sur les matériaux aux U.S.A et a fini par découvrir que l’on pouvait créer des piles au lithium.
   Le temps de recharge d’une batterie au lithium est beaucoup plus court que celui d’une batterie au plomb et sa durée de service est plus longue. Les chiffres variant d’une marque à une autre, je ne vous en donnerai pas ici, mais la réalité est là, le temps de charge est réduit et la durée d’utilisation est accrue !
   Aujourd'hui âgé de cent ans, le professeur GOODENOUGH continue de s’appeler ainsi et non pas VERYGOOD (très bon en français... lol), il continue non seulement d'enseigner, mais il va peut-être révolutionner une seconde fois le monde des batteries. En compagnie de la professeure Maria Helena BRAGA et d'une équipe de la Cockrell School of Engineering de l'université du Texas, il a développé un nouveau type de batterie à électrolyte solide censée allier performances, sécurité et faible coût de production. L’avenir est donc électrique ! Fin de la leçon !                                                                                               Paul MEIGNEN


                       


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