Renault et Geely : un moteur électrique à 98,2 % de rendement

Une coentreprise des deux groupes a mis au point un moteur électrique dont le rendement global annoncé atteindrait 98,2 %. Cette technologie vise avant tout les véhicules hybrides et les architectures à prolongateur d’autonomie ; elle pourrait relancer la course à l’efficacité dans l’industrie automobile.

Pourquoi Renault et Geely accélèrent sur les motorisations

Les constructeurs japonais et européens ont longtemps dominé le domaine des motorisations sobres. Mais, ces derniers mois, les groupes chinois ont fortement accéléré : Dongfeng annonce un moteur thermique proche de 50 % de rendement, Changan lui emboîte le pas et BYD dévoile ses propres moteurs électriques très efficaces. C’est dans ce contexte que Horse, la société de motorisation créée conjointement par Renault et Geely, se positionne.

C’est au sein de cette entreprise qu’a été conçu le nouveau moteur électrique, désigné en interne sous le nom « Amorfo ». Son innovation ne se trouve pas dans une carrosserie spectaculaire, mais au cœur même de l’ensemble : dans le stator, la partie fixe du moteur électrique où se forme le champ magnétique.

Le moteur repose sur un acier amorphe inédit dans le stator et doit ainsi réduire de moitié les pertes internes, pour un rendement global annoncé de 98,2 %.

Horse s’attaque ainsi précisément à l’un des domaines où les moteurs électriques conservent encore des marges de progrès sensibles : les pertes minimes, mais permanentes, qui se produisent dans le matériau lui-même.

Un acier plus fin qu’un cheveu : le principe derrière cette innovation

Habituellement, les stators sont constitués de fines tôles d’acier électrique cristallin. Ces feuilles limitent les courants de Foucault, générés dans le métal par les variations du champ magnétique et dissipés sous forme de chaleur. Avec ce nouveau moteur, Horse va plus loin, sur deux plans à la fois :

• Le stator emploie un acier amorphe à la structure atomique désordonnée.
• Les tôles du stator ne mesurent que 0,025 millimètre d’épaisseur, soit environ dix fois moins que la norme habituelle.

Cette finesse extrême diminue les courants de Foucault dans le métal, tandis que la structure amorphe réduit davantage les pertes magnétiques. L’objectif est de limiter la chaleur perdue et de convertir une plus grande part de l’énergie fournie en puissance utile pour la propulsion.

Horse évoque 50 % de pertes internes en moins dans le moteur. Du point de vue de l’électrotechnique, cette affirmation paraît crédible : plus un empilement de tôles est fin et facile à démagnétiser, plus les pertes dites fer diminuent. Pour les conductrices et les conducteurs, le bénéfice ne se traduit pas par un pic de puissance supérieur, mais par une autonomie légèrement accrue et une consommation énergétique réduite.

Puissance et couple : adapté aux hybrides modernes

Ce nouveau moteur ne cible pas les voitures de sport pures, mais surtout les véhicules du quotidien dotés d’une assistance électrique. Voici ses principales caractéristiques techniques :

Avec de telles valeurs, ce moteur convient aux hybrides rechargeables des segments compact et intermédiaire, ainsi qu’aux véhicules équipés d’un prolongateur d’autonomie, où un petit moteur thermique sert uniquement à produire de l’électricité. Ses 190 ch et 360 Nm de couple se situent dans la plage des motorisations électriques actuelles ; l’avancée réside clairement dans le rendement, et non dans la puissance brute.

Que représentent 98,2 % de rendement en conditions réelles ?

Les moteurs électriques actuels sont déjà considérés comme très efficients. Dans des conditions d’utilisation réalistes, de nombreux groupes motopropulseurs affichent entre 93 et 97 %. Passer à un maximum de 98,2 % peut sembler modeste au premier abord. Pourtant, pour les ingénieurs, ces derniers pourcentages sont les plus difficiles à gagner, car les pertes ne diminuent plus que par petites étapes.

Horse estime que le nouveau moteur permettrait d’économiser environ un pour cent d’énergie sur l’ensemble du système hybride, par rapport à la consommation réelle.

Un pour cent peut paraître presque négligeable à première vue. Rapporté à des millions de véhicules et à plusieurs années d’usage, ce chiffre représente toutefois d’énormes quantités d’énergie qui n’ont plus besoin d’être fournies par le réseau ou par le réservoir. Les exploitants de flottes, les navetteurs et les constructeurs soumis à des objectifs de CO₂ accordent une attention croissante à ce type d’amélioration de détail.

Valeurs de laboratoire et réalité quotidienne

Malgré des chiffres impressionnants, une inconnue subsiste : toutes les données proviennent encore de Horse et reposent sur des mesures effectuées au banc d’essai. En conditions réelles, les variations de température, les régimes de charge partielle, les accélérations et freinages répétés ainsi que le vieillissement du matériau entrent en jeu. L’expérience montre que le rendement effectif dans un véhicule est généralement légèrement inférieur aux données de laboratoire.

Horse n’a pas encore précisé quel modèle de série recevra ce moteur en premier, ni à quelle date. Une chose est certaine : le moteur figure au catalogue de la coentreprise et peut être commandé par toutes les marques liées à Renault et Geely, parmi lesquelles Renault, Dacia, mais aussi Volvo ou d’autres marques du groupe chinois.

Pourquoi une baisse de consommation de un pour cent compte malgré tout

À l’échelle du système, c’est-à-dire en incluant l’électronique de puissance, la batterie et le moteur thermique de l’hybride, Horse annonce environ un pour cent de gain de consommation. Cela semble peu, mais cette évolution est importante pour plusieurs raisons :

• Les constructeurs se battent pour chaque gramme de CO₂ dans leurs résultats de flotte.
• Les véhicules hybrides restent souvent en circulation pendant de nombreuses années et parcourent des kilométrages élevés.
• Les gains de rendement sur des millions de véhicules se transforment en réductions sensibles des besoins énergétiques.
• Une efficacité supérieure soulage les systèmes de refroidissement et peut permettre de réduire la taille de certains composants.

Dans de nombreux marchés, les normes toujours plus strictes de consommation et d’émissions détermineront à l’avenir l’exposition à des pénalités de plusieurs milliards. Même de modestes améliorations techniques du groupe motopropulseur aident à respecter ces limites ou à conserver une certaine marge.

Technique en détail : l’acier amorphe dans l’automobile

Les métaux amorphes ne constituent pas une nouveauté absolue dans l’industrie. Ils sont notamment utilisés dans les transformateurs des réseaux électriques ou dans des composants électroniques de haute précision. Leur présence dans l’automobile reste jusqu’ici marginale, principalement en raison de leur coût et de la complexité de leur mise en œuvre.

L’acier amorphe est obtenu en refroidissant le métal liquide si rapidement qu’aucune structure cristalline régulière ne peut se former. Les atomes se figent alors dans un état désordonné. Il en résulte :

• des pertes magnétiques plus faibles ;
• une dureté et une résistance à l’usure élevées ;
• un comportement inhabituel face aux contraintes et aux variations de température.

Dans un moteur électrique, l’intérêt majeur concerne les propriétés magnétiques : moins l’acier retient d’énergie sous forme de chaleur, plus la puissance transmise atteint l’arbre de propulsion. Le défi consiste à produire industriellement des tôles de seulement 0,025 millimètre d’épaisseur, en grands volumes et à un coût acceptable.

Ce que cela pourrait changer pour les futures voitures électriques et hybrides

Ce nouveau moteur illustre la direction prise par le secteur. Après une longue focalisation sur la chimie des batteries et la fabrication des cellules, l’attention se porte de nouveau davantage sur la motorisation elle-même. Les constructeurs cherchent à gagner quelques points d’efficacité à tous les niveaux : moteur, onduleur, transmission, refroidissement et gestion logicielle.

Pour les automobilistes, les prochaines années pourraient apporter :

• une autonomie légèrement supérieure à capacité de batterie identique ;
• des consommations plus faibles pour les hybrides rechargeables ;
• des chaînes de traction plus compactes, à puissance égale ou supérieure ;
• une dépendance potentiellement réduite aux matériaux magnétiques rares si de nouvelles conceptions en limitent l’emploi.

Il restera intéressant de voir dans quelle mesure les aciers amorphes peuvent s’intégrer dans les contraintes de coût d’un constructeur de grande série. Si la fabrication demeure maîtrisable et que les fournisseurs montent en capacité, des concepts comparables pourraient à terme équiper non seulement des modèles haut de gamme coûteux, mais aussi des véhicules de volume.

Les points que les essais et les clients devront surveiller

Dès que les premiers véhicules de série équipés de ce nouveau moteur arriveront sur les routes, des mesures indépendantes permettront d’établir quelle part des 98,2 % subsiste en conditions réelles. Les laboratoires d’essai et les médias spécialisés observeront notamment :

• la consommation sur des trajets pendulaires typiques et sur autoroute ;
• le rendement à charge partielle, et pas uniquement au point de fonctionnement idéal ;
• la stabilité thermique lors de longues phases à pleine charge ;
• le niveau sonore et les vibrations liés au nouveau matériau ;
• les effets du vieillissement après des kilométrages élevés.

Pour les acheteurs, il sera utile de consulter les données officielles de consommation ainsi que des essais réalistes, plutôt que de se fier uniquement aux valeurs de laboratoire des brochures. Les personnes qui parcourent de nombreux kilomètres chaque année ou roulent fréquemment en mode électrique profiteront tout particulièrement de chaque pour cent gagné en efficacité, même si cette avancée paraît d’abord peu spectaculaire au quotidien.