Voiture électrique : qu’est-ce que couple vectoriel et à quoi ça sert

Les véhicules électriques doivent composer avec les lois de la physique pour sans cesse repousser les limites des performances, de la tenue de route, et bien entendu de l’efficience pour pouvoir parcourir toujours plus de kilomètres entre deux charges.

Nous allons revenir en détail aujourd’hui sur les différentes motorisations et particularités des groupes motorpopulseurs des voitures électriques, en distinguant de multiples cas. Nous exposerons les configurations classiques dotées d’un seul moteur, puis les transmissions intégrales dotées de deux moteurs. Nous examinerons ensuite le cas de la Tesla Model S Plaid qui est équipée de trois moteurs, avant de parler en détail du couple vectoriel.

Propulsion ou traction : les véhicules à un seul moteur

La majorité des véhicules électriques est dotée d’un unique moteur, situé à l’avant du véhicule, sous le capot. Ce sont des voitures électriques dites « deux roues motrices », ce qui signifie que le moteur n’entraîne pas les quatre roues.

Toutes les voitures électriques ayant le train avant entraîné par le moteur sont appelées « traction », et celles dont le train arrière est entraîné par le moteur sont des « propulsion ». Il est usuellement admis que les propulsions sont des véhicules au profil plus sportif (Tesla Model 3 ou Model Y Propulsion notamment), et dont la tenue de route peut être plus aisée lors de l’accélération.

Les tractions sont plutôt réservées à des véhicules moins puissants, comme par exemple, la Renault Zoé, ou encore l’Opel Corsa-e. Les tractions présentent un avantage pour les constructeurs au niveau de la conception, puisque le moteur a tout loisir d’être logé au plus proche du train roulant avant, sous le capot. Il est moins aisé de trouver la place nécessaire à l’arrière, c’est pourquoi les véhicules les moins onéreux sont souvent des tractions.

Le désavantage par rapport à une propulsion intervient au moment de l’accélération. En mettant le pied au plancher, l’avant du véhicule a tendance à se lever, ce qui fait que les roues avant perdent de l’adhérence et peuvent patiner. Ce phénomène n’intervient pas vraiment sur les propulsions, puisque ce sont les roues arrière qui véhiculent la motricité. Toutefois, les propulsions sont plus assujetties aux pertes d’adhérence sur sol mouillé ou gelé, où il conviendra de rouler plus prudemment.

Notez que ces caractéristiques sont légèrement différentes pour les véhicules thermiques, notamment à cause du centre de gravité qui n’est pas aussi bas que celui des véhicules électriques, et de la répartition du poids qui n’est pas du tout pareille (à cause du poids des batteries).

Les véhicules à deux moteurs : 4×4 ou transmission intégrale

Pour avoir le meilleur des deux mondes, certains constructeurs mettent à la fois un moteur à l’avant et un à l’arrière, correspondant ainsi à une transmission intégrale. De cette manière, ils s’affranchissent des limites des tractions en terme d’adhérence et de puissance, et ils permettent aux propulsion qui pouvaient être à la peine sur sol gelé de retrouver de leur splendeur.

L’un des exemples les plus populaires de la transmission intégrale sur les véhicules électriques est à trouver chez Tesla, avec toute sa gamme qui est déclinée en version à deux moteurs. Les Tesla Model 3 et Model Y Grande Autonomie ou Performance sont ainsi équipées de deux moteurs, un à l’avant et un à l’arrière.

La taille des moteurs est si petite qu’un coffre sous le capot avant est toujours présent sur ces versions, et ce dernier fait la même taille que sur les versions propulsion. Tesla utilise à bon escient chacun des moteurs, pour que le combo efficience/performance/adhérence soit aussi bon que possible.

Ainsi, sur autoroute à vitesse stabilisée, le moteur avant est au repos, et le véhicule se comporte totalement comme une propulsion. Mais en cas d’accélération brutale, ou de perte d’adhérence, le moteur avant va se mettre instantanément en route pour soit corriger la trajectoire, soit envoyer plus de puissance aux roues avant.

De même, l’ajout d’un second moteur permet de maximiser le freinage régénératif, si important pour optimiser la consommation des voitures branchées. Bien d’autres constructeurs ont compris l’importance de la transmission intégrale, qui se retrouve chez d’autres marques qui souhaitent offrir des performances de haute tenue à leur clientèle. C’est le cas notamment des Mercedes EQS AMG, de certaines Audi e-tron, ou bien encore de la Nissan Ariya haut de gamme.

Le fait d’avoir deux moteurs, même si un des deux n’est que peu utilisé, permet de rassurer le propriétaire du véhicule quant à la tenue de route, mais cela permet aussi d’améliorer drastiquement les performances. Toutefois, si cela ne suffit pas, certains ajoutent encore un moteur supplémentaire.

Tesla Model S Plaid : un véhicule à trois moteurs

Tesla avait fait couler beaucoup d’encre en annonçant un véhicule doté de trois moteurs : la Tesla Model S Plaid. Ce bolide de plus de 1 000 chevaux se targue d’atteindre les 100 km/h en tout juste 2,1 secondes, là où bon nombre de voitures électriques mettent quatre fois plus de temps dans le même exercice.

Bien entendu, comparer une Volkswagen ID.4 et une Tesla Model S Plaid n’a que peu de sens, mais cela remet les choses en perspective. Avec l’arrivée de la Tesla Model S Plaid, le constructeur américain a dévoilé de nouveaux moteurs, enrobés d’une feuille de carbone, et dont deux sont disposés à l’arrière de la voiture.

Cette configuration à trois moteurs en conserve un à l’avant, qui est en charge des deux roues avant, et chaque roue arrière dispose de son moteur indépendant, dans le but de maximiser la tenue de route et l’accélération.

Avec sa Tesla Model S Plaid, le constructeur a souhaité redéfinir ce que l’on attendait d’un véhicule électrique sportif, et en a donc profité pour intégrer un « mode piste », qui est spécifiquement conçu pour tirer partie des trois moteurs. Dans ce mode piste, le véhicule s’appuie sur chaque moteur pour commander avec précision le couple, de manière à garder le véhicule bien droit dans les phases d’accélération, et à lui permettre de retrouver de l’agilité dans les virages.

Et même quatre moteurs !

Il existe même des modèles à 4 moteurs. Par exemple, la motorisation de la Zeekr 001 FR est réellement impressionnante. À une époque où la plupart des voitures électriques possèdent un unique moteur, elle va bien au-delà. Même si certains modèles haut de gamme comme la Tesla Model S Plaid ou la Lucid Air Sapphire ont opté pour trois moteurs, la Zeekr, avec ses quatre moteurs, établit une nouvelle norme.

Elle offre une puissance phénoménale de 1 265 ch (943 kW) et une accélération de 0 à 100 km/h en seulement 2,07 secondes, avec une vitesse de pointe de 280 km/h.

Un détail particulièrement intéressant concernant la technologie embarquée est le moteur arrière, qui utilise un rotor enveloppé de fibre de carbone. Celui-ci peut atteindre une vitesse impressionnante de 20 620 tr/min, avec une densité de puissance totale de 4,4 W/kg.

Depuis, il y en eu d’autres, comme la BYD YangWan U8. Ce SUV se dote bel et bien de quatre moteurs électriques synchrones à aimant permanent, soit un sur chaque roue.

Le couple vectoriel (torque vectoring)

Le principe utilisé par Tesla dans son mode piste n’est pas exclusif à la firme d’Elon Musk, puisqu’il s’agit du couple vectoriel (torque vectoring en anglais), qui est implémenté par de nombreux constructeurs (Audi, Mercedes, Volkswagen ou encore Porsche notamment).

En pratique, sur un train roulant, le couple vectoriel va contrôler et redistribuer le couple à l’une ou l’autre roue, selon les situations. Si, par exemple, le conducteur met le pied au plancher en ligne droite, le couple va être réparti symétriquement sur chaque roue, afin que le véhicule aille bien droit.

Toutefois, dans un virage serré, le couple va être appliqué majoritairement à la roue extérieure, dans le but de contrebalancer la force de rotation, et ainsi maintenir le véhicule stable dans le virage. Le temps de réaction du groupe motopropulseur pour appliquer le couple vectoriel correctement à l’une ou l’autre des roues est de l’ordre de 10 millisecondes, ce qui est plus de 30 fois plus rapide qu’un clignement d’œil. Autant dire qu’un humain n’a aucune chance de réagir plus rapidement.

Si la gestion du couple vectoriel est très utile en conduite sportive sur piste pour améliorer son temps au tour, c’est un principe qui est utile au quotidien dès qu’il y a une perte d’adhérence détectée. Sur chaussée mouillée, enneigée ou gelée, une correction appliquée en 10 millisecondes peut permettre d’éviter une glissade lourde de conséquences.

Vous l’aurez compris, cette notion de couple vectoriel est très importante, et lorsque des véhicules électriques affichent des performances de Supercar avec un poids qui dépasse allègrement les deux tonnes, maîtriser ce couple vectoriel est primordial pour les constructeurs.

Pour aller plus loin
À quoi pourrait ressembler la voiture électrique parfaite ? Voici notre portrait-robot