Les voitures électriques sont lourdes, mais savez-vous qu’elles sont aussi rapides ? Lorsqu’il s’agit de ce que veulent les passionnés de voitures, les constructeurs automobiles se trompent. Les voitures de sport électriques légères et les voitures de sport ne sont actuellement pas en vente, et bien que les batteries lourdes soient le principal coupable, ce n'est pas tout. Nous pouvons résoudre bon nombre de ces problèmes avant que les batteries ioniques ne se mettent au régime.
Cela commencera par des choses comme les moteurs électriques. Les véhicules électriques d’aujourd’hui sont presque entièrement propulsés par des machines à flux radial. Ils sont efficaces et relativement faciles à produire, mais selon leur fonctionnement, ils doivent être relativement longs et en forme de tonneau pour fournir suffisamment de puissance à la voiture. En revanche, les moteurs à flux axial peuvent être plus petits et plus plats comme un frisbee tout en présentant le même potentiel. Cela est dû à la façon dont leurs aimants sont disposés. La force magnétique (ou flux) dans un moteur axial se déplace parallèlement à l'axe de rotation du moteur plutôt que perpendiculairement ou radialement. Cela signifie qu’ils peuvent prendre différentes formes.
Le problème est qu’ils sont beaucoup plus difficiles à fabriquer à grande échelle, ce qui a entravé leur adoption généralisée dans les véhicules électriques. Cependant, grâce aux efforts d’une entreprise, le concept semble enfin prêt à déployer ses ailes.
Comme d’autres technologies de véhicules électriques, les moteurs à flux axial ne sont pas une idée nouvelle. L’idée a pris forme entre les mains de Michael Faraday au début des années 1800. Cependant, vous devez en grande partie remercier un homme pour le regain d’intérêt porté à l’industrie automobile : le Dr Tim Woolmer. Le Dr Woolmer est obsédé par ce concept depuis la rédaction de sa thèse de doctorat. Il y a près de 20 ans, ses recherches ont conduit à la création du moteur à flux axial à armature segmentée sans culasse. Il a fondé une société appelée YASA en 2009 pour poursuivre sa croissance, signant plusieurs accords avec des constructeurs automobiles pour fournir des moteurs YASA pour véhicules électriques avant d'être racheté par Mercedes-Benz en 2021.
Son voyage a commencé par une question simple : « Pourquoi n'y a-t-il pas de voitures électriques ? La limitation évidente dans les années 2000 était la technologie des batteries, mais aujourd’hui, cela ne constitue plus un obstacle majeur. Pour être réellement efficaces et légers, les véhicules électriques doivent être repensés comme un système complet, et le Dr Woolmer a trouvé une pièce clé du puzzle. À bien des égards, la technologie de son entreprise détient la clé d’une voiture de sport électrique que vous pourriez réellement vouloir acheter.
Vous vous demandez peut-être pourquoi le Dr Woolmer a décidé de se pencher sur la conception de moteurs électriques si les unités à flux radial existantes dans presque tous les véhicules électriques sont si efficaces. Après tout, il m'a dit : « Je serais heureux de travailler sur des batteries, des chargeurs et tout ce que je trouverais intéressant ». L’idée de « décomposition de masse » l’a cependant conduit à des conceptions à flux axial. Sur le papier au moins, la nouvelle configuration promet une réduction de 30 % de la taille et un gain de poids significatif par rapport à un flux radial de puissance similaire. Ce pourcentage est plus important qu’on ne le pense, surtout dans un véhicule électrique à double ou triple moteur. "Si nous pouvons économiser 100-200 kilogrammes [220-440 livres], vous commencerez à avoir un véritable impact sur votre véhicule."
Non seulement du point de vue du groupe motopropulseur, mais également du point de vue général de la qualité et de l’emballage. Si un composant tel qu’un moteur électrique peut perdre beaucoup de poids et de volume, cela signifie en fait que tout ce qui le supporte peut devenir plus léger et plus compact. En tant que système, les voitures peuvent devenir plus efficaces. Oubliez les batteries plus grosses : celles dont vous disposez vous emmèneront plus loin. Nous n’avons pas vraiment vu la pratique aller jusqu’aux extrêmes dans ce sens, mais nous avons certainement vu le contraire. Je parle bien sûr du Hummer EV de 9 000-livres.
Les moteurs à flux axial sont excellents dans leur concept, mais sont plus difficiles à produire en série que les moteurs à flux radial. De plus, les moteurs à flux axial étant disponibles dans diverses configurations, le Dr Woolmer a dû déterminer lesquels étaient les mieux adaptés à un développement à grande échelle.
Il a commencé à travailler sur la configuration YASA à la fin des années 2000 après s'être intéressé à un matériau appelé composites magnétiques doux, communément appelés SMC. "Au lieu d'empiler les laminages, vous pouvez les presser pour obtenir une forme tridimensionnelle à l'aide d'outils très simples." Cela présente de nombreux avantages en termes de construction et d'efficacité du moteur, mais "il existe une limite, à savoir que vous ne pouvez fabriquer que des pièces de la taille de votre main". " Cela est dû à l'énorme pression requise pour comprimer le SMC sous une forme solide.
Cette limitation a finalement conduit à la segmentation du stator (la partie fixe du moteur contenant les enroulements en cuivre). Cela crée un effet de cascade en termes de fabricabilité, d’efficacité et de densité de couple. Il ne le savait pas à l'époque, mais il construisait simplement un avenir pour cette technologie. Maintenant qu'il l'avait compris - et il avait l'air si simple - il ne lui restait plus qu'à trouver des investisseurs pour son design en 2009, avant que les voitures électriques grand public ne prennent la route. De même, les outils nécessaires pour construire ces moteurs avancés n’existent pas. "Nous devons concevoir de nombreuses machines pour construire les machines", explique le Dr Woolmer, ajoutant que 70 % de l'outillage actuellement utilisé pour construire les moteurs de l'entreprise est fabriqué sur mesure par YASA.
Comme on pouvait s’y attendre, le Dr Woolmer a rencontré beaucoup de scepticisme. Il a déclaré que les premières conversations avec les investisseurs ressemblaient à ceci : "Il n'y a pas de véhicule électrique. Il n'y a pas de marché pour votre produit. Même s'il y avait un marché, même si vous commencez à vendre votre technologie, vous allez perdre de l'argent, et cela va être un désastre. »
Cela n'a pas empêché Asaph de s'arrêter. Peu de temps après sa création, l’entreprise a réalisé sa première grande percée en 2010, en construisant le moteur du concept-car Jaguar C-X75. La supercar électrique hybride peu orthodoxe propulsée par turbine n'est jamais entrée en production, même si elle a fait sensation dans James Bond en 2015. Le film "Fantôme". Ensuite, elle a fourni des moteurs YASA dans la supercar hybride rechargeable Koenigsegg Regera, d'une valeur de 2 millions de dollars, en 2015, la première voiture de série à disposer de cette technologie. Des commandes ont ensuite été reçues de Ferrari et McLaren avant que l'entreprise ne soit rachetée par Mercedes, même si l'entreprise travaillait toujours avec des partenaires externes.
Pourtant, il n’y aura toujours pas de véhicules électriques à flux axial grand public sur le marché en 2023. Pourquoi ? Eh bien, de nombreux constructeurs automobiles commencent tout juste à vendre leurs premiers produits électriques, qui ont été développés avant que les travaux de YASA ne soient réellement disponibles. De plus, les moteurs à flux axial sont parfaitement adaptés au montage entre le moteur et la transmission en raison de leur profil plat. Les hybrides hautes performances semblent donc être un point de départ naturel pour que les fabricants testent cette technologie.
La véritable opportunité des véhicules purement électriques ne s'est pas encore concrétisée, mais le Dr Woolmer affirme que ce n'est qu'une question de temps. Il comprend l'avenir des passionnés de voitures mieux que quiconque dans l'industrie automobile à qui j'ai jamais parlé (officiellement), et il comprend qu'il ne s'agit pas seulement de la vitesse à laquelle vous pouvez atteindre 60 mph. "Tout le monde construit des voitures électriques rapides, et il y a un petit résultat", m'a-t-il dit. Il s'avère que c'est facile à faire. Nous pouvons voir de nombreuses machines rapides et robustes provenant d’entreprises comme Tesla, General Motors et d’autres. Mais maintenant, "la mentalité a changé. Tout le monde réalise qu'ils sont rapides. Maintenant, le prochain changement est de savoir comment les rendre plus attractifs, comment les rendre plus intéressants".
Pour ce faire, il faut réduire le poids et utiliser l’énergie de manière plus efficace, plutôt que de simplement entasser davantage de batteries dans la voiture. C’est exactement ce que permet la technologie des moteurs à flux axial. "À mesure que les batteries s'améliorent, que l'architecture est optimisée et que le poids des sous-composants diminue, il n'y a vraiment aucune raison pour qu'elles ne puissent pas être plus légères que les véhicules à combustion interne", m'a expliqué le Dr Woolmer.
Tout cela a donné naissance à la prochaine génération de moteurs à flux axial de YASA, qui sont actuellement en cours de développement et entreront en scène cette décennie. Les moteurs « produiront plus de 30 kW [40 ch] par kilogramme ». L’impact est presque incroyable. Un runabout de week-end de 300- chevaux peut être propulsé par un moteur qui pèse moins qu'une pastèque moyenne.
Plus important encore, cela permettra aux voitures électriques de conduire et de se sentir différentes de ce qu’elles sont aujourd’hui, même si les batteries sont encore plus lourdes que la plupart des gens ne le souhaiteraient. "[Les constructeurs d'équipement d'origine] essaient de se différencier dans les véhicules électriques, en particulier lorsqu'ils proposent des véhicules essence et diesel." Les nouvelles technologies comme celle dans laquelle YASA excelle seront essentielles pour se tailler des marchés de niche et offrir une expérience de conduite unique.
La configuration idéale du moteur reste à déterminer. Les voitures à moteur à combustion interne sont en développement depuis près de 100 ans, et nous ne pouvons pas nous attendre à ce que les voitures électriques soient meilleures dans tous les domaines tout de suite. Pourtant, la promesse est claire. Lorsque le moteur de nouvelle génération de YASA sortira, des améliorations seront également apportées aux batteries, à l'électronique de puissance et bien plus encore. Le scepticisme est justifié, mais la technologie existe bel et bien et est prête à ouvrir la porte à une nouvelle génération de voitures de sport bon marché, légères et simples.
