- Les véhicules électriques existent dès le XIXe siècle, bien avant Tesla.
- Le Dampfwagen de Cugnot est la première automobile, mais inefficace.
- Les moteurs à vapeur nécessitaient eau et long préchauffage, poussant vers l’électricité.
Les véhicules électriques ont une histoire bien plus longue que ce que pense la plupart des gens, avec des racines remontant au XIXe siècle. Pour comprendre comment nous en sommes arrivés à la Tesla Model S et aux hybrides Toyota d’aujourd’hui, il faut regarder en arrière vers l’époque où l’essence, la vapeur et l’énergie électrique se disputaient le contrôle du marché automobile naissant.
Au début du XXe siècle, le principal moyen de transport était le cheval, mais à mesure que les revenus des gens augmentaient et que les technologies disponibles avançaient, certains commencèrent à expérimenter de nouveaux moyens de transport. À ce moment-là, l’essence, la vapeur et l’énergie électrique étaient toutes disponibles, chacune rivalisant pour dominer le marché de l’époque.
Premières expériences avec des véhicules autopropulsés
La technologie à vapeur était bien développée à cette époque et était, en général, comprise et en laquelle le public avait confiance. Après tout, elle avait prouvé qu’elle pouvait alimenter des usines, des mines, des trains et des navires. Il semblait naturel que l’on construise des formes plus petites de transport utilisant des moteurs à vapeur.
Certaines vehicles autopropulsés existent dès la fin des années 1700 (la tricylcle à vapeur de Nicolas-Joseph Cugnot), mais cette technologie n’a vraiment été développée qu’à la fin des années 1800. Le Dampfwagen de Cugnot est considéré comme la première automobile au monde.
Mais il existait un problème majeur : les moteurs à vapeur nécessitaient un long temps de préchauffage (environ une heure) et avaient une autonomie faible, sans parler du fait qu’ils devaient être constamment alimentés en eau. Ces limites techniques ont ouvert la voie à d’autres solutions de propulsion.
Comment fonctionne une voiture électrique moderne
Les voitures électriques fonctionnent en utilisant un moteur électrique au lieu d’un moteur à combustion interne comme dans les voitures à essence. Dans la plupart des cas, les voitures électriques utilisent une grande batterie de traction pour alimenter le moteur.
Cette batterie se recharge en se connectant à une borne de recharge ou à une prise spécialement conçue à domicile pour les propriétaires de voitures électriques.
Étant donné que les véhicules électriques fonctionnent à l’énergie électrique, ils n’émettent pas de gaz d’échappement et ne contiennent pas de pièces telles que pompe à carburant, canalisation de carburant, carburateur, réservoir ou toute autre pièce indispensable à un véhicule alimenté par du carburant.
Composants principaux d’un véhicule électrique
En général, les véhicules électriques se composent d’une série de composants de base, chacun ayant son rôle spécifique :
1. Batterie auxiliaire
Dans la plupart des véhicules électriques, la batterie auxiliaire fournit l’énergie électrique pour le démarrage du moteur et l’alimentation des accessoires du véhicule, comme l’horloge. Cette batterie ne doit pas être confondue avec la batterie principale – elle a une tension bien plus faible (12 V ou 24 V) et alimente les systèmes de bord conventionnels.
2. Port de charge
L’énergie stockée dans une batterie ne dure pas éternellement et doit être rechargée de temps en temps. C’est là que le port de charge entre en jeu, permettant au véhicule électrique de se connecter à une source d’alimentation externe. Il existe plusieurs types de ports — du chargement domestique lent au chargement rapide en DC.
3. Convertisseur DC
En général, la batterie principale a une tension plus élevée que les autres composants du véhicule. Cet appareil convertit le courant continu de tension plus élevée en une tension plus basse pour une utilisation sûre — par exemple de 400 V à 12 V pour les systèmes auxiliaires.
4. Moteur électrique de traction
Comme le véhicule doit se déplacer, une composante est nécessaire pour convertir l’électricité en couple de rotation afin de faire tourner les roues. C’est ici qu’intervient le moteur de traction — généralement un moteur synchronisé à aimants permanents ou un moteur tri-phasé.
Certains véhicules disposent aussi de fonctions de récupération d’énergie au niveau des roues, afin de récupérer une partie de l’énergie perdue lors du freinage.
5. Chargeur embarqué
Comme l’énergie électrique des sources externes est généralement du courant alternatif, cet appareil la convertit en courant continu pour être utilisée au chargement de la batterie. Il est également utilisé pour surveiller les caractéristiques de la batterie, telles que la tension, le courant, la température et l’état de charge pendant que la batterie se recharge.
6. Contrôleur électronique de puissance
Cet appareil gère le flux d’énergie électrique fourni à la batterie et contrôle la vitesse du moteur électrique de traction. C’est l’équivalent électronique d’un ECU (Electronic Control Unit) d’une voiture traditionnelle.
7. Système de refroidissement
Ce système maintient une température de fonctionnement appropriée du moteur et des autres composants. Contrairement aux moteurs à combustion interne, les moteurs électriques génèrent beaucoup moins de chaleur, mais la batterie nécessite un refroidissement actif pour des performances optimales.
8. Pack de batteries de traction
C’est le « réservoir de carburant » d’un véhicule électrique et la source d’énergie électrique utilisée pour faire fonctionner la plupart des autres composants du véhicule. Les technologies modernes utilisent principalement des batteries lithium-ion à haute densité énergétique.
9. Transmission électrique
Cet appareil transmet la puissance mécanique du moteur de traction pour faire tourner les roues d’un véhicule électrique. Contrairement aux transmissions conventionnelles à plusieurs rapports, les transmissions électriques ont généralement une seule vitesse de réduction.
Le développement des moteurs à combustion interne : Otto, Diesel, Benz et Ford
Le moteur à quatre temps, encore populaire aujourd’hui, a été conçu en 1862 par Nikolaus Otto, tandis que le moteur diesel a été inventé par Rudolf Diesel en 1893. Plus tard, Karl Benz conçoit son premier véhicule en 1886 et la Ford Model T devient la première voiture produite en masse au début des années 1900.
Malgré la puissance et l’utilité des moteurs à combustion interne, surtout par rapport à ceux à vapeur, ils présentaient aussi certains problèmes. Ils n’étaient pas faciles à conduire, nécessitant un effort considérable pour changer les vitesses et surtout pour démarrer le moteur. Ce sont des voitures très puissantes et leurs émissions étaient importantes.
Face à ces problèmes, il n’y avait qu’une seule alternative : la voiture électrique. Elle n’avait pas les problèmes évoqués ci-dessus, elle était silencieuse, facile à manœuvrer et n’émettait pas de polluants nocifs. Ainsi, les voitures électriques apparaissent comme une invention de premier plan comme alternative aux voitures à combustion interne et à vapeur.
Premières voitures électriques pratiques
L’une des premières voitures pratiques a été créée par l’inventeur britannique Thomas Parker vers 1884 et, en 1888, elle a été produite en Allemagne, la Flocken Elektrowagen.
Malheureusement, les routes extra-urbaines étaient très mauvaises à l’époque et il était difficile pour les voitures de s’aventurer hors de la ville.
À l’époque, les constructeurs voyaient un potentiel dans les voitures électriques et ont commencé à les expérimenter. Un exemple marquant est le fondateur de Porsche, Ferdinand Porsche, qui a développé son fameux P1 en 1898.
Thomas Edison a fortement marqué le domaine des voitures électriques, croyant en leur supériorité par rapport aux autres véhicules et travaillant pour développer des batteries plus performantes. Henry Ford, ami d’Edison, a collaboré avec lui vers 1914 pour explorer les options des voitures électriques et les rendre plus abordables.
Le déclin des voitures électriques
De manière ironique ou intentionnelle, le modèle T de Ford a été produit en masse et était presque trois fois moins cher que les autres véhicules électriques disponibles sur le marché à l’époque. En 1912, le modèle T Ford coûtait environ 650 dollars, tandis que les autres véhicules coûtaient autour de 1750 dollars.
Les voitures électriques ont subi un coup fatal lorsque les systèmes routiers se sont améliorés et que de vastes réserves de pétrole ont été découvertes.
Ces facteurs et bien d’autres ont conduit à une réduction du marché des véhicules électriques et presque à leur disparition vers 1935. Le combat semblait gagné d’avance par les véhicules alimentés par charbon ou essence, du moins pour les trente années à venir, jusqu’à la crise pétrolière des années 1970.
Qui a fabriqué la première voiture électrique de l’histoire
Comme pour les véhicules à combustion interne, il n’existe pas d’un seul inventeur des voitures électriques. Leur apparition et leur développement doivent être considérés plutôt comme une série de découvertes et d’inventions qui se sont finalement réunies pour former ce que nous appelons aujourd’hui la voiture électrique.
La découverte de l’énergie électrique et une batterie rechargeable fiable ont été les bases de la construction d’une voiture électrique.
Anyos Jedlik, un inventeur hongrois, a développé un moteur électrique en 1828. Utilisant cette nouvelle invention, il a élaboré une démonstration du concept d’utilisation de l’énergie électrique comme moyen de transport en construisant un véhicule.
Un peu plus tard, en 1834, le forgeron Vermont, Thomas Davenport, a construit un autre modèle de véhicule électrique capable de circuler sur une piste électrique.
Aussi impressionnants soient-ils, ils manquaient d’une source d’énergie rechargeable et n’offraient donc qu’une utilité de transport limitée. Le monde a dû attendre jusqu’en 1859, lorsque le physicien français Gaston Planté a inventé la batterie au plomb.
La technologie a été encore améliorée par un autre Français, Camille Alphonse Faure, qui en 1881 a considérablement augmenté la capacité de la batterie, permettant ainsi la production à l’échelle industrielle.
Timeline de l’invention des voitures électriques
Comme nous l’avons vu, la création de la voiture électrique a été davantage une série d’événements qu’un seul événement. Il existe donc plusieurs prétendants au titre des premières voitures électriques, selon l’idée que vous retenez de ce qui constitue un véhicule électrique pleinement formé.
Premiers prototypes (1834-1867)
Une avancée intéressante dans les voitures électriques a été réalisée en 1834 par le professeur Sibrandus Stratingh de Groningen, aux Pays-Bas. Lui et son assistant ont créé un véhicule électrique à petite échelle, alimenté par des cellules primaires non rechargeables. Malheureusement Stratingh n’a pas pu développer davantage sa machine, car il est décédé peu après l’invention, en 1841.
Un peu plus tard, en 1867, l’inventeur autrichien Franz Kravogl expose son prototype de voiture à l’Exposition universelle de Paris. Il s’agit d’un véhicule à deux roues avec un moteur électrique, mais il n’était pas très fiable pour être conduit.
Premier véhicule électrique pratique (1881-1884)
En 1881, Gustave Trouvé a testé un véhicule à trois roues dans les rues de Paris. Il s’agissait du premier moteur électrique externe comme mécanisme de déplacement du tricyle Coventry-Rotary. Bien que cela n’ait pas été une invention clé vers une voiture électrique complète.
Ce n’est qu’en 1884 que l’inventeur britannique Thomas Parker (qui avait aussi établi un réseau électrique souterrain à Londres) a construit la première voiture électrique de production. Parker alimentait sa voiture à partir de ses propres batteries rechargeables de grande capacité spécialement conçues.
Succès commercial (1894-1895)
Le premier véhicule électrique à succès, l’Electrobat, a été développé par l’ingénieur mécanicien Henry G. Morris et le chimiste Pedro G. Salom en 1894, en Pennsylvanie. Il s’agissait d’un appareil lent et lourd, avec des roues en acier pour supporter son poids et une grande batterie au plomb.
Aux États‑Unis également, William Morrison de Des Moines, Iowa, a développé une voiture électrique capable d’accueillir 6 passagers et d’atteindre 23 km/h.
En 1895, les consommateurs ont commencé à remarquer cette nouvelle technologie après l’introduction par A. L. Ryker de tricycles électriques aux États‑Unis.
Âge d’or des voitures électriques (1895-1910)
Divers autres inventeurs et ingénieurs ont développé une série d’autres modèles durant cette période, culminant par une voiture électrique qui a établi un record mondial de vitesse le 18 décembre 1898.
Après ces évolutions, la technologie des voitures électriques a prospéré et est devenue l’âge d’or de la technologie. Par conséquent, l’intérêt pour les voitures électriques a augmenté tout au long des années 1890 et du début du XXe siècle.
Les taxis électriques ont commencé à être disponibles en 1897 grâce à Walter C. Bersey, qui dirigeait une société de taxi à Londres à l’époque.
Malgré les avantages par rapport aux voitures à essence de l’époque, un manque d’infrastructure électrique a freiné l’adoption massive par les consommateurs. En fait, cela a marqué le déclin des voitures électriques au profit des voitures à moteur à combustion interne, surtout après la découverte de vastes gisements de pétrole.
D’ici 1910, la plupart des fabricants de voitures électriques avaient quitté l’affaire ou avaient arrêté complètement la production. La technologie a persisté pour des usages spécialisés, tels que les chariots élévateurs ou les voitures de golf, mais les véhicules électriques sont restés globalement dans l’ombre jusqu’à leur renaissance plus tard au XXe siècle.
General Motors et la première voiture électrique moderne
Bien que General Motors ait expérimenté les véhicules électriques dès le milieu des années 1960 avec le concept de voiture Electrovair, ce véhicule n’a jamais atteint une production en série. L’Electrovair s’appuyait sur la Corvair (modèle de 1966) et était alimenté par un pack de batteries argent-zinc capable de délivrer 532 volts.
Après quelques décennies, General Motors a décidé d’essayer à nouveau. Leur premier véhicule électrique moderne, la General Motors EV1, a été développé au milieu des années 1990. L’EV1 fut la première voiture électrique produite en série par un grand constructeur.
Cette voiture a remporté plusieurs prix importants:
- Elle a été le premier véhicule General Motors conçu de zéro comme véhicule électrique
- L’EV1 fut le premier et le seul véhicule commercialisé sous la marque General Motors et non sous l’une de ses divisions
La décision de General Motors de concevoir et de construire l’EV1 a été en grande partie inspirée par le California Air Resources Board (CARB), qui avait adopté un mandat obligeant les grands constructeurs américains à développer des véhicules zéro émission s’ils souhaitaient continuer à vendre dans l’État.
Tesla et la révolution des voitures électriques modernes
Tesla Motors a produit la première voiture électrique Roadster en 2008. Ce véhicule a représenté une véritable révolution à l’ère moderne du véhicule électrique et a introduit une technologie de pointe des batteries et un système de propulsion électrique.
La Roadster était un véhicule électrique à batterie (BEV) et fut la première automobile grand public, entièrement électrique, à avoir utilisé une batterie lithium-ion comme source d’énergie. C’est également la première voiture de production capable de parcourir plus de 320 km avec une charge et peut atteindre une vitesse maximale impressionnante de 200 km/h.
Entre 2008 et 2012, plus de 2450 Roadster ont été vendues dans plus de 30 pays à travers le monde.
Les premiers véhicules hybrides de l’histoire
Une réponse qui revient souvent est la Toyota Prius. Non ? Malheureusement ce n’est pas la bonne réponse. Selon les archives, le premier véhicule hybride a été développé bien plus tôt. En 1889, un camion hybride essence-électricité a été conçu par William H. Patton.
Bien qu’il ne s’agisse pas d’une voiture selon notre définition, c’est toutefois un concept très intéressant.
Plus tard, en 1901, alors qu’il travaillait pour l’usine de voiturettes Lohner, Ferdinand Porsche a développé le Mixte. Il s’agissait d’une version hybride à traction intégrale du véhicule électrique « System Lohner-Porsche » présentée au Salon Mondial de Paris.
Le Mixte est largement considéré comme la première automobile hybride au monde. Les prototypes initiaux de ce modèle avaient une traction sur deux roues, étaient alimentés par des batteries et avaient 2 moteurs montés sur les moyeux des roues avant.
Certains disent que l’honneur du premier hybride reviendrait à une voiture développée en 1905 par Henri Piper, un inventeur germano-belgein. Celui-ci a produit son propre véhicule hybride composé d’un moteur électrique et d’un générateur, de batteries et d’un petit moteur à essence.
Sources photo : wikipedia.org, knowledge.wharton.upenn.edu, en.wikipedia.org, commons.wikimedia.org, upstation.asia, adictamente.blogspot.com, mycarquest.com, sportscarmarket.com, researchgate.net
