Électrifier une machine : moteur, contrôleur, batterie, par où commencer

Un kart, une moto légère, un robot de champ, un bateau de promenade : toutes ces machines peuvent passer à l'électrique, avec les mêmes briques. Un moteur, un contrôleur qui le pilote, une batterie et son BMS, et une interface pour le conducteur. Ce qui change d'une machine à l'autre, c'est la façon de dimensionner ces briques. Ce guide donne la méthode que nous suivons à l'atelier, quel que soit le projet.

1. Écrire le cahier des charges

Avant de choisir la moindre pièce, il faut décrire la machine et son usage. Les questions sont toujours les mêmes :

• Quelle vitesse maximale, et à quelle vitesse la machine roule-t-elle la plupart du temps ?
• Quel poids total, conducteur et chargement compris ?
• Quelles pentes, quels démarrages : à vide, chargé, en côte, dans la boue ?
• Combien de temps la machine doit-elle fonctionner entre deux charges, et combien de temps a-t-on pour la recharger ?
• Dans quelles conditions : pluie, poussière, eau, chaleur, vibrations ?
• Quelle homologation est visée, et en combien d'exemplaires ?

Ce sont ces réponses qui permettent de dimensionner. Un même moteur peut être parfait pour un kart de location et totalement inadapté à un robot qui avance au pas toute la journée.

2. Le moteur et sa transmission

Le moteur doit fournir le couple nécessaire aux démarrages et aux pentes, et atteindre la vitesse maximale voulue. Entre les deux, la transmission fait le lien : un moteur dans la roue (moteur moyeu) n'a pas de réduction, alors qu'un moteur central entraîne la roue par une chaîne, une courroie ou un réducteur, ce qui lui permet de tourner plus vite et d'être plus compact pour le même couple à la roue.

Le choix entre les technologies de moteur est détaillé dans nos guides sur la différence entre PMSM et BLDC et sur les moteurs à aimants intérieurs. Le lien entre tension, vitesse et couple est expliqué dans notre guide sur le Kv, le Kt et les pôles.

3. Le contrôleur

Le contrôleur transforme le courant continu de la batterie en courant alternatif pour le moteur, et décide à chaque instant combien de courant lui envoyer. Il doit supporter la tension de la batterie pleine charge avec de la marge, fournir le courant nécessaire au couple voulu, et dialoguer avec le reste de la machine : accélérateur, frein, afficheur, BMS. Notre guide du contrôleur détaille ces points, et notre guide sur la commande vectorielle explique comment il pilote le moteur.

4. La batterie et le BMS

La capacité de la batterie se calcule à partir de l'énergie consommée sur une journée d'usage réelle, pas à partir d'une consommation théorique. Le type de cellules se choisit ensuite selon le courant demandé : certaines cellules stockent beaucoup d'énergie mais débitent peu, d'autres l'inverse. Voir notre guide pour lire la fiche technique d'une cellule. Le BMS protège la batterie et, sur une machine bien conçue, dialogue avec le contrôleur par bus CAN.

5. Le conducteur et la flotte

Un afficheur indique la vitesse, la charge et les défauts. Pour une flotte de location ou de travail, il faut aussi suivre chaque machine à distance : charge, défauts, heures de fonctionnement, limites de vitesse par utilisateur. C'est le rôle de RageLink, notre écosystème de suivi.

6. Les essais

Un groupe motopropulseur se valide d'abord sur banc, où l'on mesure couple, vitesse, rendement et échauffement dans des conditions reproductibles, puis sur la machine, dans son usage réel. Voir notre guide sur la mesure sur banc moteur.

Nos guides par machine

• Électrifier un kart
• Moto électrique légère et pitbike : choisir son contrôleur
• Rétrofit électrique d'une moto ou d'un scooter
• Motoriser un robot agricole ou une mule
• Motoriser un bateau électrique
• Formula Student et projets d'école

Pour un projet professionnel, notre bureau d'études conçoit la chaîne complète, dimensionnée pour la machine.