L'Alliance Renault-Nissan développe une gamme complète de groupes motopropulseurs 100 % électriques, dont la puissance oscillera entre 15 kW et 70 kW (20 ch et 95 ch). Les premiers groupes motopropulseurs 100 % électriques équiperont Renault Fluence Z.E., Renault Kangoo Express et Renault Twizy Z.E. dès 2011.

Mais savez vous comment fonctionne un moteur 100 % électrique ?

Le Motoréducteur

Le moteur électrique est constitué d'un stator qui crée un champ magnétique tournant et permet ainsi la rotation du rotor sur l'axe moteur. Ce dernier entraine un réducteur à rapport de démultiplication fixe pour transmettre le couple généré vers les roues. Cet ensemble est le motoréducteur. Il offre des accélérations linéaires et sans à-coups. Il ne cale jamais et ne comporte pas d'embrayage. Le fonctionnement en marche arrière est obtenu en faisant simplement tourner le rotor en sens inverse. Le moteur électrique affiche un rendement énergétique très élevé (90 %), bien supérieur au rendement de 25 % des moteurs thermiques.

L'Unité électronique de puissance

L'énergie électrique est transmise au motoréducteur par le biais d'une unité d'électronique de puissance comprenant un onduleur. Celui-ci transforme le courant continu 400 V stocké en courant alternatif triphasé pour alimenter le stator. Situé dans le même carter que l'onduleur, le transformateur convertit le courant continu 400 V de la batterie de traction en courant continu 12 V pour alimenter le réseau de bord traditionnel et les fonctions auxiliaires du véhicule (éclairage intérieur et extérieur, radio, vitres électriques etc.).

Le boîtier d'interconnexion

C'est la tour de contrôle qui distribue le courant de puissance pour l'ensemble des éléments du moteur, la batterie, la climatisation et le chauffage. Ce boîtier comprend également le chargeur qui transforme le courant alternatif 220 V du réseau en courant continu 400 V pour recharger la batterie.

La batterie lithium-ion de dernière génération

Le moteur électrique est alimenté par une batterie de technologie lithium-ion. Le dimensionnement architectural de la batterie dépend du type de véhicule auquel elle est destinée. A titre d'exemple, sur la flotte de Renault Fluence Z.E. proposés à l'essai lors du COP15 à Copenhague en décembre 2009, la batterie se compose de 48 modules de puissance, chacun de ces modules comprenant 4 cellules élémentaires. C'est à l'intérieur de ces cellules qu'ont lieu les réactions électrochimiques permettant de produire du courant ou de stocker de l'énergie. Chaque module a la taille d'un PC portable. Ils sont positionnés en deux rangées côte à côte. Chaque module délivre 8.4 V, soit 400 V pour la totalité des 48 modules composant la batterie.

Dans un an et demi, les véhicules électriques Renault de série disposeront d'une batterie qui autorisera une autonomie de 160 km en utilisation réelle client.

Ces batteries lithium-ion compactes et innovantes sont fabriquées par la société AESC (Automotive Electric Supply Corporation), co-entreprise Nissan – NEC fondée en avril 2007. Les performances de ces batteries par rapport aux batteries d'ancienne génération nickel-métal hydrure sont supérieures dans tous les domaines : autonomie, performance, fiabilité, sécurité et rentabilité. Les batteries lithium-ion ne connaissent pas d'effet mémoire de charge, effet que l'on constate après des cycles de recharge incomplets et qui provoquent une chute de la capacité des batteries classiques. La batterie AESC ne nécessite aucun entretien et conservera entre 80 % et 100 % de sa capacité sur une durée de six ans en moyenne. Elle pourra par ailleurs être rechargée pendant de courtes durées sans altération de sa capacité.

Un système de refroidissement par air de la batterie sera développé en fonction des véhicules et de leurs marchés de commercialisation.

Enfin, les batteries lithium-ion sont recyclables et l'Alliance Renault-Nissan travaille sur des processus et filières de recyclage adaptés aux batteries automobiles. Rappelons que les batteries lithium-ion composées d'éléments non toxiques (du lithium, du graphite et de l'oxyde de manganèse ou du phosphate de fer) ne présentent aucun danger pour l'environnement, à l'inverse des anciennes batteries nickel cadmium.

Pour remettre en perspective les besoins nécessaires en lithium, les batteries de 250 kg ne contiennent que 3 kg de lithium. Selon les sociétés minières Chemetall et SQM, les réserves mondiales de lithium sont estimées entre 14 et 17 millions de tonnes à ce jour.