Tesla Model S P85D

Test Tesla Model S P85D : quid de la voiture électrique ?

L’électricité verte fait beaucoup parler d’elle grâce notamment aux panneaux photovoltaïques et aux éoliennes. Contrairement aux moyens de productions basés sur des énergies fossiles, l’électricité verte est inépuisable et l’électricité nucléaire est presque dans le même cas. Comme toute source d’énergie, l’électricité présente des atouts intéressants mais aussi des contreparties. Utiliser ce type d’énergie pour alimenter une voiture fait partie des défis actuels les plus intéressants. Ayant eu l’opportunité de tester la Tesla Model S P85D, le summum dans ce domaine, il m’était impossible de ne pas partager cette expérience ainsi que quelques analyses et réflexions…

En voiture !

Si comme moi, vous êtes amateur de voitures et attachez une grande importance au plaisir de conduire, une voiture électrique suscite de nombreuses interrogations : Quid du plaisir de « taper » dans les rapports, de monter dans les tours, d’entendre un moteur gronder, d’enfiler des virages serrés sans ressentir le poids de la voiture, etc. Ayant un penchant marqué pour les coupés et les roadsters propulsion à moteur avant (pour le 50/50) avec un centre de gravité le plus bas possible,  un poids contenu et une hauteur très limitée, je me suis toujours demandé ce que réservent des voitures électriques comme les Tesla ? De prime abord et malgré une ligne séduisante, les Model S sont, pour certains points, aux antipodes de mes « préférences » techniques. Mais revenons-en à nos Telsa car la curiosité est là et bien là !

Francorchmaps Tesla Model S P85D titanium

Trêve de blabla : premier essai !

Je prends place au volant et malgré le gabarit imposant de la voiture, je trouve vite mes marques. Le siège en cuir est parfait et il n’y a aucun problème pour trouver une position de conduite. Le volant est un peu grand mais il tombe bien en main. Allons-y ! Contact ? Il n’y a pas ! Levier de vitesse ? Non plus. Frein à main ? Aux abonnés absents. Il suffit de freiner et de passer la commande de vitesse sur D, comme sur une automatique. La voiture est prête à rouler mais contrairement à une automatique qui commence à bouger la P85D reste immobile. Elle est garée en côte, je dois avouer une certaine appréhension : il n’y a aucun bruit. J’appuie doucement sur la pédale de gaz, oups elle n’en produit pas, de droite donc et les 2200 Kg de la Tesla auxquels s’ajoute le poids des 4 occupants se mettent en mouvement avec une facilité déconcertante. Avec 700 ch, le contraire aurait été étonnant… La douceur du démarrage et toujours cette absence de bruit sont nettement plus étonnants.

Tesla Model S P85D titanium

Dès les premiers tours de roue, la direction se révèle étonnante et vraiment agréable en mode « sport ». Habitué à une BRZ franchement légère et réputée pour ses qualités, je suis très étonné. Les gens regardent passer la Tesla d’un air étonné, il faut parfois jouer du klaxon car contrairement aux bolides présents dans l’enceinte du circuit de Spa Francorchamps, on ne l’entend pas arriver. Malgré sa taille, son poids et sa puissance, la Telsa Model S P85S se conduit très facilement à faible vitesse dans la zone des paddocks F1 vers la sortie avec des passages étroits et des virages serrés en forte côte/descente. Au moindre levé de pied, la voiture utilise le moteur comme alternateur pour recharger la batterie.

Tesla Model S P85D rouge compteurs

Direction Malmedy  par la nationale. On s’habitue vite à l’absence de bruit. Cette absence d’élévation du niveau sonore n’invite d’ailleurs pas à aller à la chasse à un quelconque levier de vitesse. Voilà déjà un premier hollandais qui n’avance pas… Impossible de ne pas penser à la pub pour le VW Sharan : Attention, papa va doubler ! Personne en face ? Personne derrière prêt à doubler (on est à Franco en track day, il y a du lourd dans le coin) ? OK, cligno, go ! Waouw, il n’a pas dû nous voir passer. D’ailleurs vu l’accélération immédiate et impressionnante de la Tesla, c’est carrément trois ou quatre « hollandais » que j’aurais dépassés en une fois. Cette fois, les moteurs électriques se sont fait légèrement entendre mais même pas de quoi hausser la voix pour parler aux passagers assis à l’arrière. La voiture enchaine les virages avec une agilité vraiment étonnante. L’accélérateur répond immédiatement et la puissance arrive instantanément. Le levé de pied étonne parfois (surtout en descente) compte tenu du frein moteur généré en mode alternateur.

Tesla Model S P85D titanium écran tactile

La voiture dispose de plusieurs modes de conduite (confort, standard et sport) qui adaptent la direction et la suspension. Seul le mode sport me plait sur la route, les deux autres sont bien trop mous à mon goût (mais plaisent aux US) et nécessitent plus d’angles de braquage du volant. Ils doivent cependant être appréciables dans d’autres circonstances : en ville, dans des ralentissements, sur un parking, lors d’un long trajet, etc. La visibilité, un point qui fait souvent défaut sur de nombreuses voitures actuelles, est excellente et les grands rétroviseurs aident à la vision périphérique. Au besoin, la camera HD à l’arrière de la voiture permet une rétro vision parfaite sur la grande tablette tactile.

Tesla Model S P85D rouge

Outre la vitesse (et le dépassement de vitesse), l’instrumentation affiche la consommation ou la régénération  instantanée ainsi qu’un historique graphique. Elle conduit rapidement (surtout un geek) au jeu d’une éco conduite ; un peu comme quand on a envie d’avoir l’autonomie maximale de son PC portable…

Second essai

Pneu avantAprès tout, ce n’est pas tous les jours qu’on a l’occasion de se mettre au volant d’une voiture de 700 ch, il faut donc faire autre chose que des nationales et un peu de ville. Cette fois-ci, on reste dans l’enceinte du circuit sur dessertes sinueuses. Là, l’étonnement fait place au bluff : cette Tesla S de plus de deux tonnes passe à une allure dingue dans du sinueux sans prendre le moindre roulis. On ne sent pas l’inertie de la voiture et la direction (en mode sport) est un régal. Franchement, j’aurais vraiment aimé n’avoir aucune idée du poids de la voiture car je suis certain que j’aurais tablé sur moins… Je m’attendais à un comportement nettement plus pataud avec une inertie beaucoup plus présente et moins d’agilité. Ce n’est bien entendu pas une Elise mais je n’ai jamais eu l’impression de conduire une grosse berline de plus de 2 tonnes, presque 5 mètres de long et 1,44 m de haut. La suspension à air pilotée n’y est certainement pas étrangère… Il en va de même pour la liaison au sol assurée par des Michelin Pilot Sport en 265/35/R21 à l’arrière et en 245/35/R21 à l’avant qui malgré leur faible hauteur préservent le confort tout en offrant des performances très élevées.  Et compte tenu de ce qu’ils vont prendre à l’exercice suivant, ils assurent ! La Tesla Model S P85D dispose d’un mode « Insane » (démentiel) pour réaliser un départ façon F1. Lorsque ce mode est sélectionné, la voiture est prête pour un départ explosif. Je suis à l’arrêt juste après le rond-point de l’entrée de Ster… Dans quelques secondes, je vais mettre le pied au plancher et le maintenir. Go ! Là, c’est de la folie pure. J’ai aperçu sur le compteur 62 Km/h, puis  122 Km/h et 141 Km/h avant de freiner. La Tesla Model S P85D est capable d’abattre le 0 à 100 Km/h en 3,1 et 3,4 secondes ! L’accélération générée par cette P85D dépasse 1G (1,1 à 1,2 G selon les sites qui ont réalisé des mesures).

Aileron en carbone

Comment est-ce possible ?

Voilà la question qui m’est directement venue à l’esprit. Comment Tesla a réussi à concevoir en seulement 2 ans (pour la Model S et presque 4 ans pour la P85D) une voiture aussi prodigieuse alors qu’il faut normalement 6 ans pour un grand constructeur expérimenté pour développer une nouvelle voiture. J’ai donc assez longuement discuté avec le représentant de la marque. Tesla a travaillé avec des équipementiers spécialisés : Brembo s’est chargé du système de freinage, Bilstein a apporté son expertise à la suspension, Aston Martin a collaboré pour la direction et le comportement et Mercedes livre une partie des éléments de direction. Tesla a engagé le designer Franz von Holzhausen (Mazda 6 et concept car Kabura ainsi que Pontiac Solstice et Saturn Sky, Opel GT chez nous) pour dessiner la Tesla Model S.

Tesla Model S P85D moteurs

Tesla a travaillé sur le châssis en aluminium pour l’intégration des batteries mais aussi et surtout pour la gestion des batteries. Pour une voiture électrique comme pour un ordinateur portable, l’autonomie passe par une gestion poussée des batteries. Un système surveille continuellement les 7000 (selon Wikipedia et 3 à 4000 d’après le représentant présent) cellules lithium-ion cobalt polymère qui contiennent 85 kWh. Juste pour situer, une « bonne grosse » batterie de PC portable comme sur le MacBook Pro Retina 15 pouces affiche 85 Wh. Il y a donc l’équivalent de 1000 batteries de MacBook Pro dans une Tesla Model S. La société Tesla est particulièrement fière du « software » qui pilote (entre autre) la décharge et la recharge des batteries regroupées en « 16 packs ». Les 540 Kg de batteries placés dans le plancher abaissent le centre de gravité de la voiture à 460 mm (aussi bas qu’une Subaru BRZ ou Toyota GT86 [exceptionnellement faible pour ces 2 voitures de « grande série »] et comparable à celui des meilleures supercars).  La puissance de 700 ch est répartie dans deux moteurs : 224 ch à l’avant et 476 ch à l’arrière. Le comportement propulsion est donc préservé d’autant plus que la répartition des masses (48/52) favorise l’arrière. Il n’y a pas d’arbre de liaison entre le train avant et le train arrière, les deux moteurs sont simplement synchronisés et pilotés par l’électronique. Les moteurs sont montés transversalement et le plus bas possible. Le couple maximum atteint 930 Nm. Ce tour d’horizon technique explique le comportement et les prestations exceptionnelles de la Tesla Model S P85D…

Le développement de l’interface et du logiciel de la « tablette » centrale de 17 pouces est aussi assuré par Tesla. Le système est graphiquement très réussi avec une interface et une ergonomie soignées un peu « façon iOS », la réactivité est parfaite et la réponse de la dalle tactile sans faille. Heureusement car il n’y a aucun bouton physique (sauf pour régler les sièges électriques) pour régler les fonctions de la voiture comme la climatisation, la ventilation, la circulation d’air, le mode de conduite, l’ouverture du toit, etc. Avec ce système, la Tesla Model S se configure du bout des doigts comme une tablette ! L’écran tactile rempli d’ailleurs aussi tous les rôles d’une vraie tablette : internet, multimédia, téléphone, agenda, etc.

Moteur à explosion vs moteur électrique

Un moteur thermique fonctionne en quatre temps : admission, compression, détente et échappement. Pour toujours bénéficier d’un temps moteur, il faut disposer d’un minimum de quatre cylindres. Le système bielle manivelle d’un moteur à explosion nécessite un équilibrage dynamique relativement élaboré (sauf sur quelques dispositions particulières comme par exemple les moteurs Boxer, certains V6 et des V12). Même si les vibrations peuvent être limitées, un moteur à explosion reste, de par la présence de pièces en mouvement et en rotation rapide, une source de vibrations mais aussi de par sa nature même une source de bruit.

Moteur boxer

La puissance d’un moteur atmosphérique est presque directement proportionnelle à sa cylindrée et plus le diamètre des cylindres est important, plus le couple est élevé (le gros V8 US de 6 litres avec masse de couple) mais plus la consommation grimpe. Toutefois, les normes anti-pollution imposent actuellement des réductions de cylindrée (down sizing) qui impliquent l’usage de turbo(s) et/ou d’un  compresseur. Ces éléments performants rendent cependant les moteurs plus complexes, plus lourds,  plus bruyants et plus coûteux.

1.4 TSIUn moteur à exposition atmosphérique (le plus simple) délivre un couple variable en fonction du régime. Les collecteurs et le calage de la distribution sont optimisés pour une plage de régimes offrant un couple maximum. Grâce à l’électronique, aux turbos et/ou compresseurs, au calage variable de la distribution ainsi qu’avec la longueur variable du collecteur d’admission, il est « facile » d’obtenir un couple presque constant à partir d’un régime moteur faible. La puissance peut alors augmenter de manière linéaire étant donné qu’elle est le produit du couple et de la vitesse de rotation. La variation de la vitesse de rotation s’obtient en modulant le flux d’air admis dans les cylindres. L’air doit être filtré afin de ne pas admettre de particules indésirables. Enfin, il ne faut pas oublier le système d’échappement pour évacuer les gaz brûlés et brûlants tout en limitant le bruit.

1.8 TFSI

Un moteur à explosion nécessite un système de lubrification afin que tout l’équipage mobile interne soit correctement lubrifié pour que « ça baigne dans l’huile ». Il faut donc une pompe à huile pour faire circuler l’huile qui joue un rôle de lubrification et dans une moindre mesure de liquide de refroidissement. Enfin, un refroidissement liquide du bloc moteur autour des cylindres est impératif pour conserver des températures supportables par les éléments. Ce circuit nécessite une pompe et un radiateur (équipé de ventilateurs additionnels).

boite de vitesseUn moteur à explosion doit être associé à une boite de vitesse afin d’assurer le départ et la montée en vitesse de la voiture. Il s’agit à nouveau d’un élément lourd composé de très nombreuses pièces mobiles, dont des engrenages, qui engendrent du bruit. Les boites de vitesse robotisées à deux embrayages avec de multiples rapports permettent de « lisser » la montée en régime mais surtout de maintenir le moteur dans sa plage de régime optimale (entre couple max et puissance max).

Jusqu'à 1000 rpm, un moteur manque de coupleAu final, dans un tel système, 35~40% de l’énergie contenue dans l’essence se retrouve en sortie de moteur et seulement de 15~27% à la roue. Le reste de l’énergie est perdue en frottements et chaleur ainsi que dans les différents systèmes de refroidissement et accessoires (comme l’alternateur qui produit l’électricité).

Un moteur électrique se compose simplement  d’un rotor qui tourne dans une cage.  La Tesla Model S P85D utilise des moteurs asynchrones triphasés à quatre pôles. Soit dit en passant, le brevet du moteur asynchrone a été déposé par Nikola Tesla en 1887 et le nom de ce physicien serbe a été utilisé pour définir l’unité d’induction magnétique (symbole T). Il convient à ravir à la firme avant-gardiste qui produit les Model S…

Moteur Tesla Model S

Mais revenons-en à nos électrons. Un moteur électrique est techniquement très simple en comparaison avec un moteur à explosion récent et performant. La vitesse du moteur est gérée par quelques circuits électriques et électroniques de haute puissance. Sur les Model S, le moteur se trouve d’un côté du différentiel et le système de conversion AC vers DC ainsi que le « générateur de fréquence » de l’autre (ils ont quasiment la même taille). Je n’entrerai cependant pas dans les détails  car si le fonctionnement « mécanique » d’un tel moteur est aisément compréhensible, son fonctionnement d’un point de vue électrique nécessite de solides connaissances en courant alternatif (voir http://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_asynchrone). Grâce à un rendement de l’ordre de 85 à 98%, ce type de moteur chauffe peu et ne demande pas un circuit de refroidissement spécifique ni de système de lubrification complexe. Un moteur électrique est également particulièrement compact par rapport à un moteur thermique de même puissance. Il est facile à équilibrer (rotation pure) et il est aisé de réduire ses nuisances sonores. Pour le rien gâcher, son couple, très élevé dès le démarrage, permet de se passer de boîte de vitesse. Un moteur électrique peut donc être monté en prise directe sur le différentiel (avec un rapport de réduction unique de 9,73 à 1 pour la Model S). En l’absence d’accessoires et de boite de vitesse, les pertes de rendements sont minimales.

Stockage de l’énergie

Face à autant de simplicité, on peut se demander pourquoi les voitures électriques n’existent pas depuis bien plus longtemps. Le problème majeur de l’électricité réside dans son stockage. Il faut des batteries de forte capacité capables d’endurer de nombreuses phases de charge/décharge. Tesla a commencé avec 60 kWh et atteint maintenant 85 kWh intégrables dans une même voiture, ce qui illustre les progrès réalisés en moins de 5 ans. Les batteries opèrent de manière optimale entre 15 et 25°C. Tesla équipe donc ses voitures d’un système qui permet de refroidir ou de réchauffer (même s’il s’agit d’une tendance naturelle) les cellules afin de supporter les climats très chauds  mais aussi très froids pour optimiser leur durée de vie et leurs performances.

Une Tesla Model S fait le plein

D’autres défis de taille restent cependant à relever comme le temps de charge. Il suffit de 20 minutes pour recharger 50% de la batterie (c’est-à-dire « recharger » pour 270 km) avec un superchargeur mais ces superchargeurs ne sont pas encore très nombreux. Le temps de recharge varie aussi selon le niveau restant de la batterie mais aussi la solution de recharge et l’équipement embarqué de la voiture (1 ou 2 convertisseur(s)).

Supercharger

En utilisant le calculateur disponible sur le site de Tesla, on constate que pour la recharge totale d’une batterie quasiment vide (après ~500 Km), il faut jusqu’à 36h30 en utilisant une simple prise 220 volts 13 A.  Cette durée peut être réduite à 9 heures avec une prise Type 2 400 volts 16 A triphasé et même à 4 1/2 heures si la voiture est équipée du double chargeur (optionnel) pour recevoir 400 volts 32 A triphasé. Inversement, en effectuant 125 Km par jour, 9 heures (une nuit) suffisent à recharger la voiture sur une banale prise de courant. Les stations publiques de recharge peuvent recharger la batterie à raison de minimum 14 km par heure de charge (simple prise 220 v) et jusqu’à 110 km par heure de recharge.

Avec un moteur thermique, il faut au maximum 5 minutes pour faire le plein et assurer l’autonomie maximale de la voiture.  En outre, les stations-services ne manquent pas…

Vraiment écologique ?

Quoi qu’il en soit, il ne faut pas perdre de vue que si une voiture électrique semble bien propre, la provenance de l’électricité varie de la centrale nucléaire à la turbine gaz vapeur en passant par les centrale aux charbons (remises en service dans certains pays pour sortir du nucléaire (NDLR : sic) mais peut aussi provenir de sources « vertes » : photovoltaïque, éolien, hydroélectrique, etc. D’aucun tergiverseront à juste titre sur le côté « gris » des moyens de production d’énergie verte mais d’un autre côté, il faut mettre en parallèle l’industrie pétrolière avec l’extraction, le transport, le raffinage et la distribution… Et bien entendu, des questions sont en suspens comme le futur recyclage des batteries et même leur fabrication à grande échelle.

centrale nucléaire

raffinerie

Tesla prépare la voiture demain

Aussi passionnante soit cette Model S P85D, elle n’est pas à la portée de toutes les bourses avec un tarif qui débute à 113 100 € et même la « petite » 70D est affichée à 80 900 €. Pour rassurer les acheteurs, Tesla propose un programme de garantie sur 4 ans jusqu’à 80 000 Km à 2 200 € couvrant tous les frais hors usage des pneus. Le constructeur offre également la recharge gratuite de ses voitures sur tous les superchargeurs.  Un SUV (Model X) s’ajoutera prochainement au catalogue et une berline (4,5 m) est prévue d’ici un an à un tarif plus abordable estimé à 40 000 €.

Mise à jour

La Model S est équipée d’une foule de capteurs (caméra, radar et sonar à 360°) qui permettent déjà à la voiture de gérer certaines tâches seules (certaines ne sont pas autorisées par les différentes législations) : parking automatique, garder ses distances par rapport à d’autres voitures, changer de bande et même suivre la route en adaptant sa vitesse.  Toutes ces fonctionnalités reposent sur le « software » de la voiture qui évolue et ajoute de nouvelles possibilités. La Model S peut même déjà se déplacer seul comme par exemple sortir du garage et s’arrêter devant la porte d’entrée (uniquement en zone privée pour des raisons légales). Certaines fonctionnalités comme le « pilotage automatique » sont proposées en option à l’achat ou après achat (moyennant un surcoût) par simple mise à jour. Tesla travaille continuellement sur l’amélioration de son software et les nouvelles versions sont automatiquement téléchargées (à distance) par la voiture. Libre ensuite à chacun d’appliquer la mise à jour selon sa meilleure convenance…

Quelques mots pour terminer

Tesla proposait d’essayer deux modèles P85D bien équipées (une rouge et une titanium) : Intérieur (cuir nappa) et éclairage premium, suspension Smart Air (garde au sol variable de 120 à 163 mm), sièges arrières premium, toit panoramique en verre,  finitions en fibre de carbone et alcantara noir et aileron en fibre de carbone. De vrais petits bijoux à la finition exemplaire !  Dans les détails amusants, j’ai noté les poignées de porte télescopiques et l’ouverture du toit ouvrant au % près via un curseur sur la tablette.

Model S

Si je devais résumer cette expérience de façon très geek, je dirais qu’en passant d’une voiture à moteur à explosion à une Tesla Model S P85D, on ressent un peu la même chose qu’en remplaçant un HDD par un SSD. Certes essayer le summum de la voiture électrique contribue à ce genre de parallélisme, surtout avec 700 ch, mais l’impression de vraiment passer à autre chose est bien présente. On pourrait aussi comparer le passage du moteur à explosion au passage de l’ampoule à incandescence à l’ampoule LED… Enfin, en tant que « fan » de voitures, j’étais plutôt perplexe voire dubitatif par rapport aux voitures électriques… jusqu’à cet essai ! A présent, je suis séduit et enthousiaste.

PS : Je n’ai pas été engagé par Tesla, Tesla ne m’a pas offert une P85D, je partage juste une expérience étonnante !

2 plusieurs commentaires

  1. Très bon article!
    Ce genre de voiture représente une très bonne solution pour les transports journaliers inférieur à 200km, par contre pour les longs trajets lors des vacances le temps de recharge peut s’avérer être un sérieux handicap.
    En outre j’ajouterai aussi que la faiblesse du réseau constructeur et la technicité liée à la voiture peuvent être un handicap en cas de panne sur la route.
    Mais dans tous les cas, ce genre de véhicule devrait être bien plus commun dans 5-10ans.

  2. Sympa ce test. Je suis très intéressé par les changements au niveau des voitures électrique. Ma prochaine citadine sera certainement électrique. Il y’a également les hybrides qui peuvent apporter le bon compromis.
    Seule interrogation: l’empreinte écologique des batteries.

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