Articles auto > Fonctionnement d'une auto

Comment fonctionne la recharge par induction d’une voiture électrique

Dernière modification : 03/10/2025 -  0

Poser sa voiture au-dessus d’une plaque et voir la batterie se recharger sans aucun câble : l’idée semble magique. Pourtant, tout repose sur une réalité très concrète de la physique : le comportement des électrons dans la matière, et la manière dont un champ magnétique peut les mettre en mouvement.

Les électrons et les atomes : la base de l’électricité

Toute matière est faite d’atomes, avec un noyau central (protons et neutrons) et des électrons organisés autour en couches électroniques. Ces couches sont notées K, L, M, N… et chacune peut contenir un nombre maximum d’électrons. La plus externe, appelée couche de valence, est la plus importante pour comprendre l’électricité.

Dans certains matériaux, cette couche est presque pleine ou au contraire très peu remplie : les électrons y sont fortement liés au noyau et ne peuvent pas circuler. C’est le cas des isolants, comme le bois ou le plastique.
Dans les métaux, la couche externe est incomplète, avec seulement un ou deux électrons de valence qui ne « tiennent » pas fermement à l’atome. Ces électrons sont libres de se déplacer d’un atome à l’autre : on les appelle électrons libres ou électrons de conduction.

C’est ce nuage d’électrons mobiles qui fait d’un métal un excellent conducteur : dès qu’on applique une tension, ces électrons se déplacent collectivement, formant un courant électrique. C'est donc le déplacement des électrons sur la dernière couche qui représente l'électricité, et les électrons sont les "composants" de l'électricité.

Exemples :

• Dans le cuivre (Cu, Z = 29) : la configuration est [Ar] 3d¹? 4s¹. Cet électron « solitaire » en couche externe est très facile à libérer, ce qui explique l’excellente conductivité du cuivre.
• Dans l’aluminium (Al, Z = 13) : on trouve 3 électrons en couche externe, également disponibles pour la conduction, ce qui en fait un bon conducteur même si un peu moins performant que le cuivre.
• Dans des matériaux isolants comme le bois, le plastique ou le verre : les électrons de valence sont fortement liés dans des liaisons chimiques stables. Aucun électron n’est libre de circuler, ce qui empêche le passage du courant.

Quand un champ magnétique entre en jeu

Un courant qui circule dans un conducteur génère un champ magnétique autour de lui. Et inversement, si l’on soumet un conducteur à un champ magnétique qui varie dans le temps, les électrons libres à l’intérieur vont être mis en mouvement : c’est la fameuse loi de Faraday.
On n’apporte pas directement des électrons de l’extérieur : on utilise simplement le champ magnétique comme « levier » pour exciter ceux qui sont déjà présents dans le matériau.
En gros la plaque à induction produit un champ magnétique qui vient faire bouger les électrons dans les bobines de la plaque de réception, produisant ainsi de l'électricité à l'intérieur (qui est ensuite dirigée vers la batterie).

Le principe de l’induction appliqué à deux bobines

Si l’on enroule un fil conducteur pour en faire une bobine, le courant qui y circule produit un champ magnétique concentré à l’intérieur et autour des spires. Placez une seconde bobine à proximité : les électrons libres de cette seconde bobine ressentiront les variations du champ produit par la première. Cela induit une tension et donc un courant.
En simplifiant : la première bobine « parle » à la seconde par l’intermédiaire d’un champ magnétique, et les électrons de la deuxième se mettent en mouvement en réponse.

Sous la voiture, une large bobine en cuivre est fixée dans le plancher. Dans le sol, la plaque de recharge contient une autre bobine. Quand on envoie un courant alternatif puissant dans la plaque, les électrons de sa bobine oscillent, générant un champ magnétique qui se déploie dans l’air.
Ce champ traverse ensuite la bobine embarquée dans le véhicule. Les électrons libres de ce cuivre réagissent à ces variations et se mettent eux aussi à osciller : un courant est né dans la bobine réceptrice. Ce courant est ensuite transformé et redressé pour alimenter la batterie en courant continu.

L’analogie avec un transformateur

Dans un transformateur classique, les deux bobines sont collées autour d’un noyau en fer. Le métal guide le flux magnétique de l’une à l’autre, rendant le transfert très efficace. Dans la recharge par induction, il n’y a pas de noyau commun : le champ doit traverser de l’air, un milieu bien moins efficace. Le principe reste pourtant le même : un flux variable qui met les électrons en mouvement dans une autre bobine.

Rôle de la fréquence et de la puissance

La puissance transférée dépend en grande partie de la fréquence du courant qui circule dans la bobine émettrice. Plus la fréquence est élevée, plus le champ magnétique varie rapidement, et plus l’effet sur les électrons de la bobine réceptrice est fort. C’est pourquoi ces systèmes ne fonctionnent pas au 50 Hz du secteur, mais à des fréquences bien plus hautes, souvent de l’ordre de dizaines de kilohertz.
La taille des bobines et leur alignement jouent aussi un rôle crucial : plus les bobines sont larges et bien superposées, plus le flux magnétique traverse efficacement la bobine réceptrice et plus le courant induit est important.

Ecrire un commentaire

Valider mon commentaire

Sondage au hasard :