Comment est déterminée la puissance d'un moteur électrique ?
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Contrairement aux moteurs thermiques qui disposent d’un couple et d’une puissance bien déterminés par leur architecture, un moteur électrique fonctionne selon une logique différente. Plus souple, plus réactif, mais aussi plus complexe à cerner, ce type de moteur n’a pas vraiment de puissance figée dans le marbre. Explications.
Une puissance qui dépend… de ce qu’on lui donne
Pour commencer, il faut bien comprendre qu’un moteur électrique est avant tout un convertisseur d’énergie : il transforme une puissance électrique (provenant de la batterie) en une puissance mécanique (celle qui entraîne les roues). La puissance qu’il est capable de délivrer à un instant donné dépend donc en grande partie de ce qu’on lui fournit.
Donc si on l’alimente généreusement il peut donner beaucoup. Si on le limite en courant, il donnera peu. Il n’a pas de puissance intrinsèque fixe, comme c’est le cas d’un moteur essence de 150 ch qu’on retrouvera toujours à peu près au même niveau de puissance, quelles que soient les conditions (bien qu'ici aussi on puisse modifier un peu les choses en modifiant la quantité d'air et de carburant injectés dans les cylindres grâce à une cartographie, mais le delta reste bien plus limité car les injecteurs et le turbo ont des limites bien définies).
Un moteur électrique délivrera d'autant plus de puissance qu'on l'alimentera en électricité, et ce sans limite, si ce n'est celle de la résistance des bobinages qui finiront pas fondre en cas de chaleur excessive. Un moteur électrique puissant doit donc avoir des bobinages plus généreux afin de mieux assimiler la chaleur liée à l'effet Joule, ainsi qu'un dispositif de refroidissement bien dimensionné.
C'est donc potentiellement pour cela que tesla n'annonce pas toujours de puissance claire, car les moteurs électriques n'en n'ont pas vraiment de déterminée et la marque peut même faire évoluer cette valeur avec l'achat de pack, par exemple pour les versions Long Range qui peuvent offrir plus de puissance contre rémunération.
Une limite physique : l’échauffement
Si le moteur est « capable » de monter très haut en puissance, encore faut-il qu’il tienne dans le temps. Car plus on lui demande plus il chauffe. Et c’est là que la réalité physique reprend ses droits : c’est la capacité de refroidissement du moteur, ainsi que la robustesse de ses enroulements, de son rotor et de ses aimants, qui déterminent ce qu’il pourra endurer sans casser. La vraie limite de puissance, c’est donc la température maximale tolérable.
C’est pour cette raison que les constructeurs annoncent généralement deux valeurs de puissance :
- une puissance maximale (souvent pendant 10 secondes),
- et une puissance continue (celle que le moteur peut délivrer indéfiniment sans surchauffe). Cela rappelle d'ailleurs la manière très spécifique de mesurer la puissance fiscale d'une voiture électrique
Ces valeurs sont définies de manière standardisée, notamment selon la norme CEI 60034-1, qui encadre les méthodes de mesure pour les moteurs électriques industriels… et qui a été adaptée à l’automobile via la réglementation européenne sur les véhicules électriques.
Sur les moteurs synchrones à aimants permanents, de plus en plus de constructeurs adoptent une technologie d’enroulement dite « hairpin ». Contrairement aux fils de cuivre ronds traditionnellement utilisés, les hairpins sont des conducteurs plats, en forme de U, insérés dans le stator avant d’être soudés. Ce procédé améliore le taux de remplissage du cuivre, ce qui permet une meilleure conductivité et donc un rendement supérieur. Cela autorise aussi une gestion thermique plus efficace, puisque les surfaces de contact avec le système de refroidissement sont plus étendues. Résultat : à gabarit équivalent, le moteur peut encaisser davantage de courant sans surchauffer, ce qui ouvre la porte à des puissances plus élevées ou à une meilleure tenue dans le temps à puissance constante. C’est une évolution technique qui va dans le sens d’un dimensionnement plus intelligent, surtout sur des plateformes pensées pour l’électrique dès l’origine.
Une puissance qui dépend aussi de la batterie
L’autre paramètre souvent oublié, c’est la batterie. Car même si le moteur est capable de fournir 250 kW, il ne le pourra pas si la batterie ne suit pas. La puissance électrique envoyée au moteur est directement limitée par la tension et le courant que la batterie peut délivrer. Et ça dépend :
- du nombre de cellules (qui fixe la tension nominale),
- de leur chimie (LFP, NMC, etc.),
- et de leur capacité de décharge instantanée (la fameuse valeur en kW que peut sortir la batterie à un moment donné) qui dépend de l'architecture et l'organisation des cellules.
C’est un peu comme un robinet : le moteur est prêt à encaisser un gros débit, mais si le tuyau est trop fin (batterie trop faible), le débit sera bridé.
Un système où tout est lié
En résumé, la puissance d’un moteur électrique n’est pas une donnée isolée. Elle dépend de l’ensemble du système : moteur, batterie, convertisseur (inverter), refroidissement. On parle donc d’une chaîne de traction, où chaque maillon influe sur le résultat final.
Les constructeurs jouent donc sur plusieurs tableaux pour définir la puissance commerciale d’un modèle : choix du moteur, gestion électronique, refroidissement et capacité de la batterie. Ce qui explique pourquoi deux voitures équipées du même moteur électrique peuvent afficher des puissances très différentes.
Une puissance modulable, parfois temporairement
Certains véhicules électriques proposent même plusieurs niveaux de puissance selon les modes de conduite. En mode "Eco", on limite la puissance délivrée pour préserver la batterie. En mode "Sport", on libère tout le potentiel de la chaîne de traction, mais au prix d’une consommation accrue et d’un risque accru d’échauffement.
À noter aussi que certains modèles affichent des puissances temporaires, obtenues uniquement lors des pics d’accélération, comme c’est le cas avec les fonctions "Boost" ou "Overboost" chez certains constructeurs allemands, ce qui permet d'annoncer des puissances plus importantes que celles prévues d'origine (en gros on s'autorise à aller au delà du raisonnable sur de très courtes périodes) ...
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