Création 2012
Mis à jour
septembre 2012

    Réflexions sur les différents types    
de motricité d'un véhicule

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     Qu'entend-on par le motricité ?

     Si l'on se réfère à la définition officielle du Larousse : la motricité c'est

« l'ensemble des fonctions nerveuses et musculaires permettant les mouvements volontaires ou automatiques du corps. »

     Appliqué, par extension, de manière générique à l'automobile, la motricité comprend donc toutes les fonctions qui contribuent au déplacement d'un véhicule donc à sa conduite. Cela concerne donc principalement :

le tout contrôlé par le conducteur qui devrait, en principe, bien intégrer le fonctionnement de son véhicule pour en tirer le plus grand parti en matière de plaisir, d'environnement et d'économies énergétiques donc financières.

Remarque : 

Il paraîtrait que, dans le monde automobile, la définition de ''motricité" soit plus réductrice et se rapporte à tous les équipements et accessoires liés à l'adhérence d'un véhicule à la route.

Dans la suite du document, on s'en tiendra à la définition officielle du Larousse, plus générale.

  Le préambule

     On peut dire qu'aujourd'hui, le monde actuel est entré en récession généralisée même, si ça et là, certains pays s'en sortent mieux que d'autres. Dans le cadre de cette crise, les prix des matières premières et de l'énergie montent régulièrement ce qui forcent les pays aux économies. Les industries automobiles subissent le même contre coup avec les prix croissants du baril de pétrole.

     La motricité de la voiture actuelle s'appuie principalement sur le moteur à combustion interne essence ou gasoil. La voiture électrique a toujours été boudée par les constructeurs plus ou moins contraints, je pense, par les différents lobbies, surtout pétroliers. Pourtant, plus du tiers des véhicules circulant au début du XXème siècle étaient électriques. Ces lobbies avancent le prétexte du difficile stockage de l'électricité dans des batteries ce qui est très vrai. Mais en réalité, ce sont surtout leurs gigantesques profits immédiats qu'ils veulent préserver, même au détriment de la planète quoi qu'ils en disent. En effet, on peut penser que l'avenir se portera sur une ''économie d'hydrogène'' dès que l'extraction industrielle du ''dihydrogène'' sera pérennisée. Ils se sentent donc très bien placés pour revendiquer le contrôle de l'extraction à partir des hydrocarbures fossiles, méthode plus appropriée, semble-t-il, à la production industrielle que d'autres méthodes, à partir de l'eau, par électrolyse, thermolyse ou autres. Bien entendu, la presse automobile a largement emboîté leurs pas en publiant et surpubliant des articles à la gloire des véhicules à moteurs à explosion, diesel en particulier, ce qui a poussé, à leur insu, les automobilistes à ne concevoir comme possible que les véhicules thermiques purs et, maintenant, écologie oblige, que les véhicules électriques purs sur batteries d'accumulateurs.

     Il y a 4 types basiques de motricité :

     Peut-être qu'il y en a d'autres, hydrauliques, à air comprimé, solaires, éoliennes, etc... mais, aujourd'hui, ces dernières semblent ne pas être un enjeu notable dans l'esprit des constructeurs. Mais l'avenir, toujours ouvert, dira ce qu'il en sera !...

1°) - La motricité thermique pure

     Par ''motricité thermique pure'' d'un véhicule, on désigne l'ensemble des équipements qui assurent les fonctions de gestion de l'utilisation d'un seul ou plusieurs moteurs à combustion interne dont l'énergie est fournie par de l'essence, du gasoil, du gaz principalement. Nous y sommes tous habitués puisqu'elle existe depuis fort longtemps et c'est celle qui est sous le capot de 90 % de nos voitures actuelles. L'ingénieur belge Jean-Joseph Etienne Lenoir imagina le premier moteur 2 temps à gaz d'éclairage aux alentours de 1860. Il est l'aboutissement de l'amélioration du moteur à air comprimé découvert par deux américains aux alentours des années 1825 et un peu plus fiabilisé par des ingénieurs français pour son utilisation dans les mines d'extraction et les tramways,de Nantes en particulier. L'utilisation d'un mélange air/carburant que l'on fait exploser dans une chambre de combustion en a fait bondir le rendement en augmentant le taux de compression et la puissance. De tout temps jusqu'à aujourd'hui, le moteur thermique à 4 temps a largement été préféré pour la plus grande majorité des voitures. À cause des problèmes de pollution, des recherches ont été entreprises sur le moteur à air comprimé non enrichi (sociétés MDI, Engine) comme un retour aux sources.

Qualités/Avantages du moteur     Défauts/Inconvénients du moteur
•   par son antériorité, il est le plus utilisé par tous les constructeurs automobile.
les infrastructures routières et autoroutières sont adaptées à son utilisation.
sa puissance est pratiquement instantanément disponible dans son domaine d'utilisation sauf à bas régime où il peut caler c'est pourquoi il ne peut pas se passer d'embrayage.
il est un bon frein moteur.
il est instantanément opérationnel du fait que l'on remplit un réservoir de carburant.
 
•   il est antimécanique par le fonctionnement alternatif de ses pistons (chocs mécaniques).
il a beaucoup de pièces en mouvement (une cinquantaine environ pour les 4 temps pour ce qui est du moteur proprement dit). Les moteurs 2 temps en ont beaucoup moins car ils n'ont pas de soupapes.
il est naturellement bruyant et vibrant.
il ne supporte pas les variations de régimes à voir sa consommation lors des accélérations et aucune possibilité de récupération de l'énergie perdue.
il est naturellement consommateur de carburant.
il est naturellement polluant et malodorant,

il n'est pas progressif dans tout son domaine d'utilisation, il faut lui adjoindre une boite de vitesses ou une transmission variable.

il est volumineux donc lourd et encombrant.

il comporte des pièces se déplaçant par friction comme les pistons dans les cylindres dont l'étanchéité est assurée par une segmentation. L'usure est donc accrue.

pour améliorer sa fiabilité et sa longévité, il demande un entretien suivi régulier.

(liste non exhaustive)

Remarques sur le moteur :

Empreinte écologique

     La voiture à motricité thermique a une mauvaise empreinte écologique

     En dehors de la pollution qu'elle génère elle-même naturellement en rejetant des composants chimiques dus la combustion incomplète du mélange air/carburant (description ici), elle a engendré avec le temps des aménagements infrastructuraux énergivores fortement polluants, mais à cause du faible coût des carburants dans la première moitié du XXème siècle, en plein essor de l'automobile, elle s'est implantée durablement et a même éclipsé la voiture électrique très diffusée, période ou les problèmes environnementaux étaient loin des préoccupations des industriels comme des usagers.

     La motricité thermique essence produit des gaz fortement volatiles qui, sortis du pot d'échappement, rejoignent aussitôt la stratosphère ce qui fait que, dans les basses couches, on n'en subit beaucoup moins les méfaits.

     La motricité thermique diesel produit moins de CO² et consomme moins de carburant. Par contre, comme déjà dit, et c'est très loin d'être anodin, elle produit des microparticules non volatiles particulièrement cancérigènes qui restent dans les basses couches et qui se fixent durablement dans les poumons.
     Il faut noter de plus que la politique automobile basée sur le diesel repose sur un contre-sens car, d'une part, le diesel est plus cher à fabriquer que l'essence, que la France en importe puisqu'elle n'en produit pas suffisamment et que, d'autre part, produisant plus d'essence qu'elle en a besoin, elle en exporte !...

     La motricité thermique au gaz se situe un peu mieux que les deux précédentes mais le transport de bouteilles de gaz liquéfié posent quelques problèmes d'encombrement, de poids et de sécurité générale et n'a donc pas le développement escompté.

     Aujourd'hui, la législation ne prend en compte que le taux de CO² comme critère de référence des véhicules propres. C'est pourquoi la France a fait la promotion du diesel qui représente aujourd'hui un peu plus de 70% du parc. Paradoxalement, les véhicules diesel bénéficient donc d'avantages fiscaux et de primes qui étonnent car les propriétaires pollueurs ne sont pas les payeurs.

2°) - La motricité électrique pure

     Par ''motricité électrique pure'' d'un véhicule, on désigne l'ensemble des équipements qui assurent les fonctions de gestion de l'utilisation d'un seul ou plusieurs moteurs électriques dont l'énergie est fournie par une batterie d'accumulateurs au plomb, au nickel, au lithium principalement. Le moteur électrique existe aussi depuis fort longtemps, un petit historique assez complet ICI. Le principe du moteur électrique a été découvert par le physicien anglais Peter Barlow en 1822. On notera que la voiture électrique, la ''Jamais Contente'', atteignit les 100 km/h pour la première fois en 1899 !...

Qualités/Avantages du moteur     Défauts/Inconvénients du moteur
•   il est parfaitement mécanique, toutes les pièces sont en rotation pour ce qui est du moteur lui-même.
•   il a très peu de pièces en mouvement (1 pour ce qui est du moteur proprement dit, le rotor dans le stator).
sa puissance est pratiquement instantanément disponible dans tout son domaine d'utilisation pour les véhicules légers même à bas régime, nul besoin d'embrayage.
il est bien adapté aux variations de régimes.
il est progressif dans tout son domaine d'utilisation sauf aux très hauts régimes, nul besoin donc de boîte de vitesses pour les véhicules légers. Pour les véhicules lourds, il faut lui adjoindre une transmission variable, boîte de vitesses ou autre.
il n'est pas polluant durant son utilisation.
il est naturellement silencieux et peu vibrant.

il est peu volumineux, Plus de 4 à 5 fois plus léger qu'un thermique de puissance équivalente.

en dehors des roulements de l'axe du rotor, aucune pièce n'est en contact direct. Il n'y a pas d'usure mécanique d'où une grande longévité.
il est réversible grâce à une électronique de puissance. En mode moteur, il actionne les roues et en mode génératrice il produit de l'électricité pour recharger des batteries.
 
il ne s'intègre pas d'emblée dans les infrastructures routières et autoroutières existantes qui nécessitent de lourds aménagements et modifications.
•   les batteries lui donne une faible autonomie, 80 à 100 km suivant le type de conduite et le type de profil routier. Des autonomies supérieures sont obtenues au détriment d'un poids important.
•   à cause de la recharge des batteries, il n'est pas instantanément opérationnel et nécessite une stratégie de mise à disposition de batteries de rechange (une demi heure à 2 heures de recharge rapide sur bornes spécialisées, 6 à 8 heures sur secteur 230 V).
•   aménagements indispensables de bornes tous les 5, 6 mètres de parking pour le chargement des batteries des voitures qui restent en extérieur.
(liste non exhaustive)

Remarques sur le moteur :

L'empreinte écologique

     Depuis une bonne quarantaine d'années, l'environnement est au centre des préoccupations politiques. Les décisions sont longues et difficiles à prendre en raison des enjeux contradictoires auxquels le monde est confronté. Chaque pays cherche intensément les moyens de réduire ses déficits et, pour le sujet présent, de contrôler ses dépenses en énergie fossile, pétrole et gaz.

     Les constructeurs automobiles tentent de répondre à la question et propose la voie de la motricité électrique, un retour à l'origine en quelque sorte. Ils ont entrepris de traiter le problème du stockage de l'électricité. Les batteries d'accumulateurs au plomb qui ont équipé les voitures d'antan continuent d'être utilisées, ce sont celles que nous avons actuellement dans nos voitures. Elles ne servent qu'à démarrer le moteur du véhicule et très accessoirement pendant la marche.
     Dans les années 1960, bien que son effet ait été découvert aux alentours de 1830, la pile à combustible (hydrogène) a été développée par les américains pour la production d'électricité de leurs missions Appolo dont tout le monde connaît l'alunissage de la capsule Appolo 11 avec Neil Armstrong, Buzz Aldrin et Michael Collins. D'autres types de batteries ont vu le jour, les batteries Ni-Cd, Ni-Mh, Lithium-Ion et Lithium-Polymère utilisées dans les ordinateurs, les appareillages électroniques, les véhicules électriques d'aujourd'hui (Toyota, Renault, Peugeot, Mitsubishi, Nissan, etc...).

Il y a, aujourd'hui, un solide consensus pour admettre que la voie de l'avenir
est effectivement le véhicule électrique.

     La recharge des batteries étant un lourd handicap, le mieux, pour ne pas dire l'idéal, va vers la pile à combustible. On remplit son réservoir plutôt que l'on la recharge. Mais, surtout, la pile à combustible ''Hydrogène-Oxigène'' ou ''Hydrogène-air'' fait l'objet de toutes les attentions car elle ne pollue pas, ses réactions électrochimiques ne produisent que de l'eau.

Seulement, pour le moment, l'extraction industrielle de l'hydrogène, en très grande quantité dans les océans (eau) et les hydrocarbures fossiles, n'a pas encore de solution satisfaisante.
Les scientifiques ne prévoient pas la commercialisation des piles à combustible
avant la décennie 2040 !!...

     Donc, en attendant, on en est réduit à la motricité électrique sur batteries et là, tout comme la voiture à motricité thermique,

la voiture à motricité électrique a une toute aussi mauvaise empreinte écologique,

bien entendu dans l'état actuel de la technologie des batteries d'accumulateurs.

     Pourquoi ?

     Parce que, venant après la motricité thermique déjà très fortement implantée, la motricité électrique demandera des investissements qui, immanquablement, conduiront à une consommation accrue d'énergie fossile donc une pollution accrue.

     En effet :

     Les acheteurs actuels de voitures électriques à batteries d'accumulateurs, se vantant d'avoir fait une bonne affaire en indiquant un coût de 1 € aux 100 km en oubliant de compter la location des batteries et le retour d'investissement, devront bien profiter d'une situation provisoire favorable mais risquent de tomber de haut le moment venu avec des voitures électriques ne valant plus rien à la revente. Ils pourront toutefois attendre 30 ou 40 ans pour installer, sans certitude, une pile à combustible dans le coffre de leur voiture à la place de leurs batteries d'origine !...

     On pourrait citer encore d'autres raisons, mais celles-ci suffisent déjà amplement pour dire que

la motricité électrique sur batteries d'accumulateurs est très loin d'être satisfaisante
et de plus la pollution et les consommations d'énergie engendrées
seront probablement supérieures à celles de la motricité thermique actuelle.

     La motricité thermique a donc encore quelques belles années voire de belles décennies devant elle.

3°) - Cependant, est-ce une raison pour baisser les bras ? Point du tout !...

     Depuis une quinzaine d'années, les constructeurs investissent dans des solutions mixtes dites hybrides pour optimiser la consommation du moteur thermique en réduisant son utilisation grâce à une motricité électrique alimentée par batteries d'accumulateurs rechargeables

     Dans ce type de solutions mixtes, il y a, en toute logique deux voies distinctes qui, dans certaines conditions, ont un fonctionnement très proche bien que leurs principes soient opposés. Ce sont ce que j'appelle d'une manière générale :

4°) - La motricité thermique électriquement assistée

     Par ''motricité thermique électriquement assistée '' d'un véhicule, on désigne l'ensemble des équipements qui assurent les fonctions de gestion de l'utilisation d'un moteur thermique comme motorisation principale à essence, au diesel ou au gaz associée à un moteur électrique réversible auxiliaire, généralement moins puissant, ayant une autonomie électrique dépendant de la puissance de la batterie d'accumulateurs mais suffisante pour suspendre le moteur thermique (fonction ''Stop and Go'') à des fins d'économie de carburant, en ville en particulier ou bien de renfort du moteur thermique lors d'une forte accélération demandant plus de puissance. Généralement, cette motricité dispose d'un moyen de convertir en électricité les énergies potentielle, cinétique et inertielle normalement perdues lors des freinages, des descentes et décélérations qui participent à la recharge de la batterie.

     Cette motricité présente tous les avantages de la motricité thermique pure sans certains inconvénients de la motricité électrique pure. Le véhicule dispose des deux motorisations, il est donc obligatoirement plus cher à l'achat et plus complexe :

     Beaucoup de constructeurs proposent des modèles fonctionnant avec ce type de motricité généralement appelée ''hybrides-type'' ou tout simplement ''hybride''..

5°) - La motricité électrique thermiquement assistée

     Par ''motricité électrique thermiquement assistée '' d'un véhicule, on désigne l'ensemble des équipements qui assurent les fonctions de gestion de l'utilisation d'un unique moteur électrique puissant comme motorisation principale donc tournant en permanence. Un groupe électrogène embarqué formé d'un moteur thermique, à essence, au diesel ou au gaz moins puissant, entraîne un autre moteur électrique fonctionnant en mode génératrice qui produit l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de la motorisation électrique de la voiture.

     Dans sa configuration la plus élémentaire, le moteur thermique tourne en permanence comme c'est le cas de 90 % des véhicules actuels. Cette configuration, qui peut surprendre, présente l'intérêt de faire tourner le moteur thermique à régime constant optimal puisqu'il est inadapté aux variations de régime, donc à consommation moyenne stable optimale quelque soit le profil du trajet.

     Dans sa configuration plus élaborée, cette motricité peut comprendre une batterie d'accumulateurs suffisamment puissance pour assurer une autonomie de 40 à 100 km. Le groupe électrogène s'active automatiquement dès que le niveau minimum de charge de la batterie atteint 20 à 30 % et s'arrête aussi automatiquement dès que le niveau maximum de charge atteint 80 à 90 %. La puissance du groupe électrogène est plus puissante que ce qui est nécessaire pour faire, d'une part, avancer la voiture et l'énergie électrique excédentaire sert, d'autre part, à recharger la batterie.

     Généralement, comme pour les hybrides, cette motricité dispose d'un moyen de convertir en électricité les énergies potentielle, cinétique et inertielle normalement perdues lors des freinages, des descentes et décélérations qui participent aussi à la recharge de la batterie.

     En fin de compte, la solution transitoire est d'une évidence diabolique : puisque la motricité thermique est encore incontournable pour une bonne trentaine d'années si ce n'est plus et que la voie doit mener vers la motricité électrique incontestablement plus propre, pourquoi ne pas s'orienter de suite, pour anticiper l'avenir, vers une solution à motricité électrique qui utilise le moteur thermique dans des conditions les plus optimales de puissance, de consommation et de pollution pour éviter tous les inconvénients qui viennent d'être cités !...

Cette solution... vieille de plus de 70 ans !!... consiste à utiliser le moteur thermique pour faire tourner une génératrice productrice de l'énergie électrique nécessaire à la motricité électrique du véhicule.

Ce moteur thermique et cette génératrice qui forme donc tout simplement un groupe électrogène embarqué.
n'est donc, en rien là aussi une innovation mais ça marche !...

     Vieille de 70 ans en 2012 !... Eh, oui !... Pour s'en convaincre, il suffit de se reporter :

     Cette configuration appliquée à l'automobile avait été proposée dans les années 1950 par un ingénieur de chez Panhard-Levassor qui, dès 1948, travaillait sur un prototype de voiture électrique. J'étais au lycée (1952-1959) et m'intéressais à l'époque au véhicule électrique ainsi qu'au moteur à piston rotatif en cours d'études par Felix Wankel. Il suggérait aussi qu'il était plus intéressant de remplacer l'unique moteur électrique sous le capot par un moteur suspendu plus petit dans chaque roue pour améliorer le rendement sur roue par transmission directe, supprimant ainsi, transmission par cardans, différentiel, boîte de vitesses. Le 10 juin 2007, la SNCF n'avait-elle pas équipé chaque boggie d'un TGV de "petits" moteurs électriques en remplacement d'un gros pour battre le record de vitesse sur rail à 574 km/h (article ici). Les médias télévisuels avaient alors parlé de "révolution" !... un peu usurpée quand même...

     Pour des raisons de tenue de route, le moteur électrique pourrait se trouver dans la suspension comme l'avait adopté Léonardo Fioraventi pour sa ''Sensiva'' en conservant bien entendu une transmission par cardan.

     Si l'on reprend toutes les raisons qui décrivent la mauvaise empreinte écologique de la motricité électrique, on s'aperçoit qu'elles tombent toutes les unes après les autres et que pour l'utilisation du moteur thermique, les inconvénients sont réduits notablement. On peut donc en faire le récapitulatif succinct suivant  :

En ce qui concerne la partie thermique du véhicule :

En ce qui concerne la partie électrique du véhicule :

     Cette configuration de véhicule électrique à base de groupe électrogène embarqué a strictement la même disponibilité et la même autonomie que les voitures actuelles. Elle a aussi les mêmes performances voire meilleures. En effet, les records de vitesse du TGV de la SNCF sont réalisés avec la motricité électrique et non thermique.

De mon point de vue personnel, c'est ce type de véhicule électrique que j'aimerais bien voir développer car, pour un passage en douceur, il est le maillon intermédiaire incontournable entre le véhicule thermique pur et le véhicule électrique pur.

     Devant sa relative facilité de réalisation compte tenu d'antécédents fructueux, cette configuration pour l'automobile a été rejetée depuis ces années 1950 jusqu'à nos jours. Elle aurait pu être adoptée depuis des lustres et il n'y aurait pas eu pléthore de gaspillage d'énergie fossile en manque de nos jours. Les lobbies multinationaux du pétrole ont toujours vu en elle une atteinte à leurs profits, j'en suis intimement convaincu. Ils ont de grandes accointances avec les gouvernements, aussi intéressés par ces profits, pour ajuster la législation à leurs intentions.

     Je ne citerais qu'un seul exemple pour illustrer cette accointante : l'installation des radars le longs des routes et autoroutes, pas forcément aux endroits accidentogènes soit dit en passant, a entraîné une réduction de la vitesse moyenne des automobilistes provoquant une baisse de la consommation de carburant de l'ordre de 2 % induisant alors une réduction des profits d'autant.
     La parade ne s'est pas fait attendre : dès le constat officiel, on a d'abord incité les automobilistes à allumer leurs feux de croisement en pleine journée pour raison de sécurité (!!!) ce qui se justifie peut-être dans les pays nordiques mais aucunement chez nous où la luminosité est très grande. Comme par hasard, coïncidence peut-être, l'augmentation de la consommation de carburant pour alimenter en électricité ces feux de jour correspond justement à ces 2 % perdus !... et le comble, maintenant, les nouveaux véhicules en sont équipés en standard en prétextant que c'est négligeable car ces feux de jour sont en réalité des leds !!!...

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