Renault et Geely : le moteur électrique à 98,2 % de rendement qui redéfinit les hybrides

La coentreprise formée par Renault et le groupe chinois Geely entend redéfinir les standards des motorisations pour voitures hybrides et électriques. Au cœur de cette ambition se trouve un moteur annoncé avec un rendement de 98,2 %, un chiffre qui fait même marquer un temps d’arrêt aux spécialistes. Il ne s’agit pas d’un simple argument marketing : cette performance repose sur un matériau inhabituel et un important travail d’optimisation.

Ce qui se cache derrière le nouveau moteur

Baptisée Horse, cette coentreprise est exclusivement dédiée aux systèmes de propulsion. Elle y a conçu un nouveau moteur électrique dont la promesse principale est claire : limiter les pertes internes afin de transmettre davantage d’énergie utile à la route.

Ce moteur vise surtout les véhicules hybrides et les modèles équipés d’un prolongateur d’autonomie. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :

• Rendement : 98,2 % (selon le constructeur)
• Puissance : 190 ch
• Couple : 360 newton-mètres
• Conçu pour les hybrides et les architectures avec prolongateur d’autonomie

« Avec 98,2 %, cette nouvelle motorisation dépasse les 93 à 97 % généralement atteints par les moteurs électriques actuels dans des conditions réalistes. »

À première vue, le gain peut sembler limité. Pourtant, dans le domaine du rendement des moteurs électriques, progresser d’un point de pourcentage est loin d’être anodin. Plus un système approche des 100 %, plus chaque amélioration supplémentaire devient complexe et coûteuse.

Le secret réside dans l’acier : un matériau amorphe plutôt qu’un alliage classique

La vedette du projet n’est pas l’électronique, mais le matériau utilisé au sein du moteur. Pour le stator, c’est-à-dire la partie fixe qui génère le champ magnétique, Horse a recours à ce que l’on appelle de l’acier amorphe.

Contrairement aux tôles électriques conventionnelles à structure cristalline, cet acier présente une organisation atomique désordonnée. Cette particularité modifie sensiblement son comportement face au champ magnétique.

« L’emploi d’acier amorphe réduit nettement les pertes liées au champ magnétique : celui-ci dissipe moins d’énergie sous forme de chaleur dans le matériau. »

Concrètement, les variations permanentes du champ magnétique dans le moteur créent des courants de Foucault dans le métal. Ces courants provoquent un échauffement indésirable et réduisent le rendement. Le matériau amorphe permet précisément de limiter ces pertes.

Plus fin qu’un cheveu : pourquoi l’épaisseur des tôles est déterminante

L’autre avancée technologique concerne l’extrême finesse des tôles qui composent le stator. Horse évoque une épaisseur de 0,025 millimètre, soit environ un dixième de l’épaisseur d’un cheveu humain et dix fois moins que dans les moteurs électriques habituels.

Plus ces tôles sont fines, plus il devient difficile pour de forts courants de Foucault de se former. Les pertes dites fer sont ainsi fortement réduites.

• Moteur électrique standard : épaisseur de tôle généralement comprise entre 0,2 et 0,3 millimètre
• Moteur Horse : 0,025 millimètre par couche
• Conséquence : environ 50 % de pertes internes en moins dans le moteur, selon le constructeur

Fabriquer, isoler et empiler proprement de telles couches ultrafines est toutefois loin d’être simple. Cette technologie est donc exigeante et potentiellement onéreuse, du moins dans un premier temps.

Que représente un rendement de 98,2 % au quotidien ?

Sur une fiche technique, ce chiffre paraît spectaculaire. Pour les automobilistes, c’est surtout son effet sur la consommation qui compte. Horse estime qu’un système hybride complet pourrait économiser environ 1 % d’énergie en conditions réelles.

« Cela paraît faible, mais à l’échelle de millions de véhicules, cela peut économiser des millions de kilowattheures chaque année. »

Prenons l’exemple d’un hybride rechargeable typique qui consomme environ 18 kWh aux 100 kilomètres en mode électrique : le gain atteindrait alors 0,18 kWh pour 100 kilomètres. Sur 200 000 kilomètres parcourus, cela représenterait environ 360 kWh économisés.

Pour une voiture isolée, l’effet reste modeste. À l’échelle d’une flotte, le calcul change radicalement. Si des centaines de milliers, voire des millions de véhicules utilisent cette motorisation, cela correspond à une quantité très importante d’électricité qui n’aurait tout simplement pas besoin d’être produite.

Valeurs de laboratoire ou réalité routière : que valent ces chiffres ?

Le rendement de 98,2 % provient de séries de mesures réalisées par le constructeur dans des conditions de laboratoire. Dans cet environnement, il est possible de faire fonctionner un moteur au point de rendement optimal, avec un refroidissement maîtrisé et sans effets de vieillissement.

Au quotidien, la charge, la température et le régime varient sans cesse. Les joints vieillissent, les roulements s’usent et les circuits de refroidissement s’encrassent. Tous ces éléments influencent également l’efficacité.

« Il existe habituellement un écart mesurable entre un environnement idéal de banc d’essai et une utilisation réelle sur route : cela vaut pour toute motorisation. »

Horse n’a pas encore précisé quels véhicules accueilleront concrètement ce moteur ni à partir de quelle date les premières applications de série seront lancées. Une chose est néanmoins certaine : le moteur figure déjà dans l’offre officielle de la coentreprise et peut, en principe, être demandé par les marques du groupe Renault ainsi que par d’autres filiales de Geely, comme Volvo.

Pourquoi les constructeurs s’intéressent à nouveau aux motorisations

Pendant plusieurs années, l’industrie a surtout parlé des batteries et des logiciels. Les motorisations elles-mêmes reviennent désormais au premier plan, particulièrement en Chine. Plusieurs entreprises y présentent actuellement des moteurs électriques et thermiques affichant des rendements particulièrement élevés.

Parmi ces développements figurent :

• des moteurs thermiques approchant les 50 % de rendement ;
• de nouveaux moteurs électriques reposant sur des concepts d’aimants inhabituels ;
• des groupes motopropulseurs hybrides fortement optimisés pour l’efficacité et les coûts.

Avec ce nouveau moteur, Renault et Geely se positionnent précisément dans ce contexte. L’idée est simple : chaque kilowattheure économisé réduit les coûts d’utilisation, limite les émissions de CO₂ liées au mix électrique et procure aux constructeurs un avantage sur les consommations de leurs flottes.

Ce que le moteur Renault et Geely peut changer pour les hybrides et les voitures électriques

Cette motorisation ne cible pas en priorité les voitures électriques pures dotées de grandes batteries, mais plutôt les véhicules dans lesquels l’énergie disponible doit être exploitée avec un maximum d’efficacité. Cela concerne par exemple :

• les hybrides classiques, où moteur électrique et moteur thermique travaillent en permanence ensemble ;
• les hybrides rechargeables dotés d’une capacité de batterie limitée ;
• les véhicules équipés d’une petite batterie et d’un moteur thermique servant de prolongateur d’autonomie.

Dans ces architectures, chaque point de rendement compte double. Le moteur y fonctionne en effet très souvent à charge partielle, une situation dans laquelle les pertes pèsent particulièrement lourd. Un moteur électrique plus efficace peut contribuer à solliciter le moteur thermique moins fréquemment ou moins longtemps.

Obstacles techniques : où se situent les limites ?

Aussi prometteur soit-il, l’acier amorphe pose lui aussi des défis. La fabrication de tôles aussi fines est complexe. Le matériau est plus sensible aux contraintes mécaniques et exige une mise en œuvre très précise.

En outre, l’efficacité globale d’un véhicule ne dépend pas uniquement du moteur. La chaîne comprend également l’onduleur, la transmission, les roulements, les pneus, l’aérodynamique et, bien sûr, la batterie. Tant que ces composants ne sont pas eux aussi optimisés, les économies resteront limitées.

Les constructeurs doivent donc se poser une question de rapport coût-bénéfice : l’effort supplémentaire consacré au moteur est-il justifié alors qu’en usage hybride, le moteur thermique fournit de toute façon une grande partie de l’énergie ? La réponse pourrait dépendre du niveau de sévérité des futures normes de CO₂ ainsi que de l’évolution des prix de l’électricité et des carburants.

Ce que les automobilistes doivent retenir

Les personnes à la recherche d’une nouvelle voiture ne verront probablement jamais le nom de ce moteur dans une brochure. Ce sont plutôt les données de consommation et d’autonomie qui en découleront qui seront pertinentes.

« Le message essentiel est le suivant : les fabricants de motorisations disposent encore de marges de progression, y compris pour les moteurs électriques déjà considérés comme très efficaces. »

Au quotidien, un moteur plus efficient signifie moins d’énergie consommée par kilomètre et donc des coûts d’utilisation réduits. En mode électrique, les temps de recharge diminuent légèrement, car chaque pourcentage de batterie permet de parcourir un peu plus de distance. En mode hybride, le moteur thermique peut être utilisé avec davantage de retenue.

Pour mieux situer les termes techniques, le rendement désigne le rapport entre la puissance absorbée et la puissance restituée. Un rendement de 98,2 % signifie qu’environ 1,8 % seulement de l’énergie injectée est transformée dans le moteur en chaleur et en autres pertes. Tout le reste entraîne directement les roues, du moins dans des conditions idéales.

L’ampleur réelle de l’effet dans les véhicules de série sera établie par des mesures indépendantes, sur banc d’essai comme sur route. Une chose est déjà claire : la bataille pour chaque pourcentage de rendement est lancée, et le moteur électrique de Renault et Geely constitue à cet égard un nouveau point de référence particulièrement intéressant.