Installer un kit voiture électrique

A l’aide de cette fiche technique, nous allons voir comment remplacer facilement le moteur thermique de sa voiture par une motorisation 100% électrique. Étant donné qu’il y a beaucoup de nouveautés dans ce domaine, le contenu de cette contribution sera régulièrement réactualisé.

Commençons tout d’abord par nous intéresser aux divers intérêts de cette transformation mécanique :

  1. C’est très économique par rapport à du neuf. Vous partez sur la base d’un véhicule ancien dont la valeur marchande a fortement baissé – en dehors des voitures de collection. Une fois la conversion effectuée, c’est comme si vous disposiez d’un véhicule neuf qui pourra parcourir à nouveau des centaines de milliers de kilomètres sans problème.
  2. Un moteur électrique est bien plus fiable qu’un moteur thermique. De plus, ses performances se dégradent vraiment très peu à l’utilisation. Rien à voir avec un moteur diesel ou essence qui va perdre du souffle au fil des kilomètres parcourus.
  3. Les frais d’entretien sont beaucoup moins élevés. Pas de vidange, pas d’embrayage, pas d’alternateur, pas de joint de culasse qui lâche toujours au mauvais moment… En roulant à l’électrique vous supprimez un nombre très important de pannes potentielles.
  4. Énorme économie sur les frais de carburant. Un kilowatt/h coute en moyenne 0.15 centimes en France, tandis qu’un litre de super tourne autour de 1,5 euros. Considérons également qu’un litre d’essence correspond à 9.68 KW/h d’énergie. Sur cette valeur, il faut retrancher la déperdition en chaleur qui est en moyenne de 70%. Cela est dû au mauvais rendement du moteur thermique : ce qui n’est pas utilisé pour faire avancer le véhicule est perdu en chaleur. Partant de ces données, si vous avez la flemme de calculer voici un exemple concret : Une petite voiture électrique type Clio, 205… consomme en moyenne 10 KW/h (équipement inclus) pour parcourir 100 kilomètres. Soit une dépense d’environ 1,5 euros par tranche de 100 kilomètres. Ce à quoi il faut ajouter ce que l’on gagne en minimisant les frais d’entretien. Donc, il n’y a pas photo à l’arrivée, l’électrique revient beaucoup moins cher à l’utilisation.
  5. Parce que c’est écologique. Si le courant qui sert à recharger les batteries est d’origine propre alors c’est une belle action pour l’environnement. Il faut aussi tenir en compte que le bilan écologique est bien meilleur sur une opération de transformation que pour l’achat d’un véhicule neuf. A noter au passage que l’énergie solaire qui est actuellement très bon marché se prête très bien au rechargement des batteries. D’ailleurs, si vous êtes dans une démarche d’indépendance énergétique et de respect de notre environnement, c’est peut-être l’occasion de penser à recouvrir le toit de votre garage avec des panneaux solaires. Je suis prêt à parier que c’est beaucoup moins cher que ce vous pensez 😉 Pour en avoir le cœur net, on peut toujours étudier ce point dans le forum, cela ne mange pas de pain.
  6. Pour le plaisir de conduite. On a de bonnes sensations lorsque l’on roule en électrique. Le couple du moteur permet de belles accélérations linéaires et on a pas besoin de s’embêter à passer les vitesses. Si l’on adopte un style de conduite tranquille, l’électrique est bien plus reposant que le thermique.
  7. C’est silencieux. Avouez qu’il est tout même plus agréable de vivre dans un environnement débarrassé du bruit des voitures thermiques. Et bien sûr, il est préférable d’effectuer un trajet sans se faire casser les oreilles par le vrombissement du moteur.
  8. C’est propre. Terminé les mains qui puent après avoir rempli son réservoir. Terminé également les vilaines traces d’huile moteur au sol. Et on peut enfin mettre les mains sous le capot sans qu’elles ressortent noircies par le cambouis. Les électromécaniciens peuvent troquer leur bleu de travail contre une blouse blanche. C’est tout de suite un autre niveau de classe 🙂

Je vais me faire l’avocat du diable. Il reste encore un défaut, mais il est en train de s’arranger. Le problème se situe au niveaux des batteries dont le prix est toujours élevé. Il faut aussi prendre en compte le fait que leur fabrication fait actuellement appel à des ressources rares et polluantes lors de leur extraction (lithium, entre autres). Et aussi que la longévité n’est pas encore satisfaisante. Ce qui soulève aussi la question du recyclage qui reste relativement opaque.

Ceci dit, sur les autres composants d’un véhicule électrique il n’y a pas vraiment matière à se plaindre des performances, ni du bilan environnemental. Donc, partant de ce constat, rien ne vous empêche de commencer dès à présent avec les batteries disponibles sur le marché et de les remplacer d’ici une bonne dizaine d’années par des solutions bien meilleures. De cette façon, on est sur un compromis qui permet de dynamiser la filière électrique.

Maintenant que les bases sont posées, on va pouvoir mettre les mains dans le cambouis 🙂 Vous allez voir, il n’y a rien de bien complexe. Au niveau des compétences, il est tout de même souhaitable de connaître les bases de l’électricité et de posséder au minimum un niveau moyen en mécanique. Disons que n’importe quel bon bricoleur devrait s’en tirer sans difficulté. Si ce n’est pas votre cas, faites-vous aider par un ami, ou bien rapprochez-vous d’un fablab, ou bien d’un garage associatif.

Choix du moteur

Au niveau du moteur vous avez le choix en quatre options :

  1. Les moteurs dans la roue
  2. Un essieu arrière motorisé
  3. Un moteur fixé directement sur la transmission
  4. Un moteur fixé sur la boite de vitesses

Afin d’éviter de perdre du temps, on va tout de suite éliminer la quatrième solution parce qu’elle n’est pas bonne. Explications : La boite de vitesses est étagée par rapport aux performances du moteur thermique d’origine. Ce qui va rendre les réglages extrêmement compliqués pour obtenir un bon confort de conduite. Cela oblige aussi à conserver l’embrayage et aussi l’huile de boite de vitesse qui est super polluante. C’est autant de raisons qui font qu’il n’y a rien à gagner dans cette opération.

1) Les moteurs de roue

Vous en mettez deux à l’arrière, vous obtenez une propulsion. Vous en mettez deux à l’avant, vous êtes en traction. Vous en mettez quatre, vous obtenez un 4×4. Le moteur de roue est la solution qui présente le meilleur rendement, et c’est aussi la solution la plus simple à installer. Et cerise sur le gâteau : Vous gagnez de la place sous le capot.

2) Les essieux motorisés

Cette solution se compose d’un essieu complet équipé d’un différentiel et d’un moteur électrique. Elle vient en remplacement de l’essieu d’origine. Pas toujours possible à installer sur certains types de voiture, cette option technique est en revanche très adaptée pour des créations de véhicule ou pour électrifier des tricycles ou des quads. Cette configuration s’avère donc parfois plus adaptée que les moteurs de roue. Pour l’instant le souci c’est que ce matériel possède un rapport poids / volume important, ce qui a tendance à générer des frais d’expédition assez chers.

3) Les moteurs sur l’arbre

Très facile à mettre en place sur les modèles thermiques à propulsion. C’est pour cela que ce système est très répandu en Amérique du nord. Pour des véhicules lourds qui nécessitent beaucoup de chevaux, c’est très souvent la meilleure option.

4) La super astuce

Si vous êtes un bon bricoleur, il y a moyen de récupérer un véhicule hybride en mauvais état et de le passer en 100% électrique. Les moteurs sont déjà là, il ne reste plus qu’à changer ou reprogrammer le contrôleur. Par exemple, pour les Prius, on peut trouver des petits kits aux USA pour les passer en 100% électrique. L’autonomie passe ainsi de 2 kilomètres à 65 en moyenne (pour les premiers modèles). Outre l’aspect économique de cette transformation, l’autre intérêt c’est que l’on peut rouler directement sans avoir à faire certifier le véhicule. Attention, je ne dis pas non plus que c’est légal. Je dis juste que c’est ni vu ni connu. Pour ceux qui sont intéressés voici deux liens vers des fournisseurs de matériel : NewPriusBatteries & Enginer.us

Préparation du véhicule

Commencez par retirer complètement tout ce qui ne sert plus à rien afin de gagner de la place et du poids. Dans le détail : Enlevez tout ce qui encombre pour déposer le moteur : radiateur, alternateur, batterie, circuit de refroidissement… Ensuite, retirez le moteur thermique et la boite de vitesses à l’aide d’une chèvre, que vous pouvez louer pour pas cher le temps d’effectuer cette opération. Chaque véhicule étant spécifique, je vous conseille de vous documenter avant de passer à l’action. Si votre véhicule n’est pas trop exotique vous devriez arriver à trouver de bons tutoriels sur Youtube. En dernier, vous pouvez aussi virer le réservoir d’essence, ainsi que tout ce qui est clairement identifié comme n’ayant plus d’utilité. Profitez-en pour effectuer un bon nettoyage dégraissage du compartiment moteur. Et éventuellement pour faire vos travaux de peinture et de carrosserie s’il y en a besoin.

Installation du moteur

Maintenant que tout est clair et propre, nous allons pouvoir installer le ou les moteurs. Si vous avez choisi un moteur sur l’arbre, vous aurez encore besoin d’une chèvre étant donné le poids très important de ce matériel. Si c’est un moteur sur essieu, vérifiez bien vos points de fixations sur le châssis. Il faut que ce soit le plus solide possible, donc gros boulons en inox + rondelles de blocage. Et pour finir, si ce sont des moteurs de roue, faites monter des pneus adaptés sur les jantes et installez l’ensemble comme une roue ordinaire.

Installation du contrôleur

Comme son nom le laisse supposer, le contrôleur sert à assurer la gestion électrique du kit. Tout passe par lui : accélération, recharge des batteries, contact… Et surtout, son rôle le plus important est de fournir uniquement la puissance demandée. Pour que ce soit bien clair, si la voiture n’a besoin que de 1 KW à un instant T, le contrôleur ne laissera passer que cette valeur. Si par exemple on passait par un système à base de résistances pour faire varier la puissance distribuée, les batteries serait vidées en un rien de temps. Donc, on peut dire que cette pièce est l’élément central de votre installation. Elle est un peu comme le carburateur sur un moteur à essence. Il n’y a pas de difficultés notoires pour la mettre en place, mais un peu de logique s’impose. Comme tout élément électronique il est préférable de lui assurer une bonne ventilation et une étanchéité à l’eau parfaite. Pour éviter les déperditions et de vous ruiner en câble, il est plus que conseillé de fixer cet élément au plus près des batteries et du moteur. A partir de cette information, soyez malin. Si votre motorisation est à l’arrière. Installez le contrôleur et les batteries dans le coffre et transformez votre ancien compartiment moteur en logement pour bagages. A noter également que la plupart des kits proposent des moteurs qui se transforment en générateur lorsque vous sollicitez le frein moteur. Dans ce cas, c’est le contrôleur qui s’occupe de recharger les batteries lorsqu’il y a production de courant par ce biais. Ce dispositif permet de gagner un petit 20% d’autonomie supplémentaire, c’est toujours bon à prendre.

Les batteries

Le dimensionnement des batteries est un sujet assez complexe. Donc on va plutôt développer ce point en détail dans une autre fiche technique. Pour l’instant, ce qu’il faut retenir c’est que le voltage des batteries doit être adapté à celui du kit. Ce qui signifie qu’il faudra jouer avec un montage série et parallèle jusqu’à obtenir la puissance désirée avec le bon nombre de volts.

Toutes les batteries n’ont pas les mêmes caractéristiques. C’est un point très important à retenir. Pour faire court, il y a les batteries stationnaires, les batteries de démarrage et les batteries de traction.

Les batteries stationnaires sont par exemple utilisées pour le stockage du courant produit par les énergies renouvelables. Elles se chargent et se déchargent tranquillement. Ce qui fait qu’elles ne sont pas adaptées pour alimenter un véhicule électrique car elles ne fournissent pas assez de puissance instantanée pour le démarrage.

Les batteries de démarrage sont celles que l’on utilise dans les voitures thermiques. Elles sont capables de fournir une grosse puissance instantanée pour actionner le démarreur, mais ne sont pas adaptées pour des utilisations demandant une décharge profonde. Ce n’est donc pas la peine de penser à les utiliser avec un véhicule électrique.

Les batteries de traction quant à elles gèrent la décharge profonde et fournissent une puissance instantanée adaptée à ce que demandent les véhicules électriques. Outre les modèles lithium, elles existent aussi en version plomb et plomb/gel avec un rapport poids/volume/puissance plus important, mais un tarif beaucoup plus bas. C’est donc vers ce type de batterie qu’il fallait se tourner jusqu’à présent. Maintenant, il y a du nouveau.

Ce point est un peu complexe techniquement, mais je vais essayer de faire simple. Sur Solutions Alternatives on a déjà parlé des supercondensateurs au graphène. Cette alternative n’en était encore qu’à ses balbutiements, mais depuis il y a eu une belle évolution qui commence à changer la donne. Malheureusement, les prix sont encore très élevés, mais il y a moyen néanmoins moyen d’utiliser cette technologie dès à présent pour gagner en performance et faire baisser le prix du kit.

Pour comprendre l’intérêt de ce concept, il faut bien assimiler le fait qu’un véhicule demande beaucoup de puissance au démarrage pour mettre sa masse en mouvement. Il y a quand même plusieurs centaines de kilos à faire avancer, ce n’est pas rien. Par contre, dès que la voiture roule, le moteur devient moins gourmand. C’est ce qui explique que l’on consomme plus d’énergie lorsque l’on conduit en ville à cause des arrêts et démarrages fréquents.

Par rapport à cela, les deux grandes particularités d’un supercondensateur c’est d’être imbattable pour fournir beaucoup d’énergie au démarrage et aussi d’être imbattable pour absorber presque instantanément de grandes quantités d’énergie. Ce qui en fait un élément plus qu’intéressant dans le cadre du choix des éléments pour composer un bon kit d’électrification. Au passage, n’oublions pas non plus qu’un supercondensateur possède une durée de vie qui dépasse largement le million de cycles charge et décharge, ce qui en fait un excellent investissement. Pour que ce ce soit plus clair, nous allons tout de suite aborder les trois applications concrètes que l’on peut faire en parallèle :

1) En récupération d’énergie

Pratiquement tous les kits proposent en standard une fonction de récupération d’énergie quand on utilise le frein moteur. C’est à dire que le moteur se comporte comme un générateur lorsqu’il subit une contrainte sans être alimenté. A ce moment là, le courant ainsi produit est utilisé pour recharger les batteries par l’intermédiaire du contrôleur. Et ce qui se passe la plupart du temps, c’est que les batteries ne sont pas assez réactives pour absorber cette manne. Donc, l’idée c’est d’utiliser un supercondensateur pour faire le tampon entre le moteur et les batteries. Comme cela, plus de pertes. Et forcément : Plus d’autonomie !

2) En booster de démarrage

Si vous êtes intéressé par l’électrification des véhicules, vous avez sans doute remarqué qu’il n’est pas évident de trouver chaussure à son pied au niveau des batteries. Il y a d’une part des problèmes de disponibilité et de l’autre un problème de tarif élevé. Mais avec les supercondensateurs on peut facilement changer la donne. Pour que ce soit le plus limpide possible, je vais employer une analogie technique. Pour qu’un néon puisse s’allumer, on utilise un starter. Tout simplement parce qu’il a besoin d’une forte puissance instantanée pour démarrer. Après cette phase il ne consomme plus beaucoup. Pour palier à cette logique, ce n’est ni plus ni moins qu’un simple condensateur qui va fournir la puissance requise pour l’allumage.

Maintenant que vous avez compris le principe, voici la super astuce en exclusivité chez Solutions Alternatives : Pour un véhicule électrique, le principe est le même que pour un néon. Donc l’idée c’est tout simplement d’utiliser des batteries stationnaires au lithium qui ne sont pas chères et très faciles à trouver et de compenser le manque d’énergie au démarrage par un supercondensateur. Ce qui suppose bien évidemment de calculer le niveau et la durée de la puissance instantanée à fournir au moteur. Mais pas de souci, votre fabricant de moteur ou fournisseur de kit pourra répondre sans mal à cette question. Sinon, il faudra demander la courbe de puissance du moteur pour évaluer précisément la valeur du pic à compenser.

ATTENTION : Le voltage du supercondensateur devra être le même que celui du kit sous peine de gros problèmes.

3) En booster sportif

Si vous aimez les sensations de conduite, un supercondensateur peut bien évidemment vous procurer des accélérations fulgurantes en se comportant comme une sorte de turbo électrique. Attention cependant, il n’y a pas de miracle. Tout ce que vous utiliserez en puissance supplémentaire se fera au détriment de l’autonomie du véhicule. C’est exactement la même chose qu’avec un véhicule thermique, plus la conduite est sportive et plus la consommation augmente.

Pour vous aider à bien comprendre le principe, je vous ai concocté un schéma de montage simplifié :

Si vous êtes intéressé par cette alternative, vous pourrez trouver des adresses de fournisseurs sur internet. Et si vous avez des questions, le forum est à votre disposition. On attend avec impatience le moment où les supercondensateurs auront au moins les mêmes capacités de stockage en rapport poids/volume/puissance que les batteries lithium. En attendant, il y a déjà de quoi améliorer le matériel actuel et c’est déjà pas mal. Dès que l’on aura du nouveau concernant les batteries, on actualisera cette fiche.

L’onduleur

Certains moteurs d’arbre fonctionnent en courant alternatif tandis que les batteries délivrent du courant continu. C’est loin d’être une mauvaise solution dans la mesure où cela peut faciliter le câblage et limiter les déperditions. Ce qu’il faut retenir, c’est que dans cette configuration vous aurez besoin d’un ou plusieurs onduleurs pour convertir le courant continu en courant alternatif. Pour gagner du poids, le choix d’onduleurs sans bobines est plus que judicieux. Quoi qu’il en soit, comme pour le contrôleur, ce dispositif devra être bien aéré et à l’abri de l’humidité.

L’accélérateur

Tous les kits sont livrés avec une pédale d’accélérateur qui est spécifique pour un usage en électrique. Il vous faudra donc retirer l’ancienne pédale et la remplacer par celle qui vous a été fournie avec le kit. En toute logique, la pédale d’embrayage qui ne sert plus à rien devrait déjà être retirée.

La marche arrière

La marche avant il faut avouer que c’est bien pratique. Mais parfois, la marche arrière aussi 🙂 Pour ce faire, vous trouverez un bouton ou une manette à fixer sur votre tableau de bord qui permettra d’inverser la rotation du moteur. Et donc, de permettre la marche arrière pour effectuer des manœuvres.

Le contact

Pour limiter le risque de vol, un bon kit propose également un contacteur à clé qui s’installe sur le tableau de bord. Rien ne vous empêche de conserver le neiman d’origine en complément pour plus de sécurité. Si vous aimez les gadgets, rien ne vous empêche de remplacer le contacteur par un digicode ou autre dispositif électronique relié à un relais adapté.

La prise

Bien évidemment, il faut aussi penser à la prise qui sert à recharger vos batteries. Elle est reliée au contrôleur qui joue également le rôle de chargeur / régulateur. Cette prise, monophasée ou triphasée selon les cas, peut être camouflée ou bien intégrée proprement dans la carrosserie. Attention ! Cas particulier : Certains kit nécessitent l’utilisation d’un chargeur externe.

La jauge

Si vous êtes fan des grands écrans tactiles, et autres gadgets électroniques qui ne font qu’augmenter le risque de panne, achetez plutôt une Tesla. Au niveau d’un kit, on a juste besoin d’un indicateur de niveau de charge à installer sur le tableau de bord. Tout le reste, en dehors du compteur de vitesse qui reste d’origine, c’est du superflu.

Le câblage

Une fois que tout est installé, il ne vous reste plus qu’à tout relier au contrôleur en respectant bien les caractéristiques des câbles qui sont préconisées par le constructeur du kit. Sans oublier non plus de connecter les lumières (phares, feux de stop, clignotants…) sur la prise du contrôleur qui est prévue à cet effet. Et toujours sur la même prise : les essuie-glaces, le lave glace, l’autoradio, l’allume cigare…

La climatisation et le chauffage

Suivant la région où vous habitez, une climatisation réversible ne sera pas du luxe. Cela tombe bien, en cherchant un peu vous pourrez trouver des fournisseurs qui proposent ce matériel spécialement conçu pour fonctionner avec les voitures électriques. Au niveau de la consommation, comptez entre 200 et 600 watts par heure. Ce qui reste raisonnable par rapport à la puissance totale disponible. Il suffit juste de prendre en compte cet élément lors du dimensionnement de la partie batterie. Surtout, ne commettez pas l’erreur que l’on peut trouver sur de nombreux sites ou vidéos d’amateur. C’est-à-dire de brancher une climatisation mécanique sur l’arbre du moteur électrique par l’intermédiaire d’une poulie. Cela représente un véritable gouffre énergétique, ce n’est donc pas à envisager.

Difficultés éventuelles

Si vous avez un véhicule très ancien et que vous avez suivi toutes les étapes, il ne me reste plus qu’à vous souhaiter bonne route. En revanche, si vous avez un véhicule relativement récent il y a un point super important à prendre en compte, à moins que vous n’ayez des bras de déménageur : La direction assistée ! Pour éviter ce problème voici 3 cas de figure :

1) La direction assistée électrique

Vous avez de la chance. Rien de bien compliqué, il suffit d’alimenter le petit moteur en le branchant sur la prise de service du contrôleur (là où l’on a connecté les lumières…).

2) La direction assistée electro-hydraulique

C’est la même chose que pour la direction 100% électrique, sauf que ça mange un peu de place sous le capot à cause du dispositif hydraulique. Mais rien de bien méchant.

3) La direction hydraulique

Dans ce cas, ce n’est pas de chance parce que cela va se compliquer. Mais pas de panique, on est sur Solutions Alternatives et on ne va donc pas se laisser embêter pour si peu 🙂 Pour palier à ce problème il y a 3 solutions.

a) Remplacer la direction assistée hydraulique par une électrique. Vous pourrez toujours trouver un élément qui s’adapte. Le point faible de cette solution, c’est qui si vous êtes en Europe, cela va fortement compliquer l’homologation. Donc plutôt à éviter.

b) Entrainer la pompe à l’aide d’une courroie montée sur une poulie actionné par le moteur électrique. Ce qui suppose d’utiliser exclusivement un moteur branché sur l’arbre.

c) Ajouter un moteur électrique indépendant pour faire fonctionner la pompe. C’est ce que je pense être la meilleure solution.

En résumé

Vous connaissez maintenant la technique de base pour installer un kit d’électrification. Il est clair qu’il s’agit d’une approche généraliste. D’un véhicule à un autre, d’une utilisation à une autre… Chaque cas est différent, ce qui oblige à bien réfléchir pour choisir la meilleure configuration possible. Une fois que le matériel est commandé, il est trop tard pour changer d’option sans exploser son budget.

Le choix d’un kit ne peut donc se faire au hasard. Il y a tout un tas de facteurs à calculer pour arriver au meilleur compromis qualité / prix. Par rapport à cela, si vous avez un projet précis, merci de créer un sujet dans le forum pour que l’on puisse réfléchir ensemble à la configuration technique la plus adaptée à votre projet.

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