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2,1 millions de véhicules électriques de tourisme ont été vendus en 2019, contre moins d’un demi-million cinq ans plus tôt. Malgré une baisse à court terme des ventes au début de la pandémie mondiale de Covid-19, la demande de véhicules électriques reste forte et les ventes repartent à la hausse.

Partout dans le monde, l’électrification du transport de passagers gagne du terrain. Dans le cadre de leurs engagements en faveur de l’accord de Paris sur le changement climatique, un certain nombre de pays sont prêts à cesser la production de nouveaux véhicules à moteur à combustion au cours des deux prochaines décennies. L’opinion publique incite aussi les grandes villes à commencer à interdire les véhicules à carburant fossile ou à imposer des frais supplémentaires dessus pour améliorer la qualité de l’air au niveau local.

Dans plusieurs marchés majeurs, notamment la Chine et l’Allemagne, les gouvernements ont augmenté ou étendu les primes à l’achat de nouveaux véhicules propres dans le cadre de leurs programmes de relance économique post-pandémie. L’analyste industriel Bloomberg New Energy Finance s’attend à ce que les ventes atteignent 8,5 millions de véhicules d’ici 2025 et franchissent la barre des 50 millions avant 2040.

Les vitesses de rotation extrêmes entraînent une hausse de la demande de roulements

D’un point de vue mécanique, les transmissions des véhicules électriques peuvent être plus simples que leurs équivalents dans les moteurs à combustion. Mais développer une transmission électrique performante, fiable et confortable, se révèle extrêmement complexe.

« Les moteurs utilisés dans les applications automobiles sont conçus pour fonctionner à très haute vitesse. Par exemple, les moteurs de traction utilisés dans les véhicules électriques tournent aujourd’hui jusqu’à 20 000 tr/min et devraient atteindre 25-30 000 tr/min dans de futurs modèles, puisque les ingénieurs s’efforcent d’améliorer les performances tout en réduisant la taille et le poids des composants de transmission » explique Hugh Zhu, responsable développement roulements rigides à billes (DGBB) chez SKF.

Cette course pour un rapport supérieur de la vitesse de rotation impose des conditions difficiles et exigeantes aux roulements utilisés dans les transmissions de véhicules électriques. Bien que le nombre de roulements reste à peu près identique dans un essieu électrique comparé à un traditionnel, le défi technique est d’une ampleur inédite. Pour supporter les forces centrifuges élevées et réduire la chaleur générée par la rotation rapide, ces roulements nécessitent des cages spécifiques, une géométrie interne et des lubrifiants appropriés. Les constructeurs doivent également prévoir des roulements qui fonctionnent de façon fiable pendant la durée de vie prévue du véhicule, soit environ dix ans ou 300 000 km aujourd’hui et jusqu’à 500 000 km, voire plus, dans un futur proche.

La vitesse n’est donc pas la seule difficulté. Les tensions de commutation élevées et rapides du convertisseur du moteur électrique augmentent considérablement le risque de courants parasites dans les composants de transmission. S’ils traversent des roulements en acier classiques, ces courants peuvent endommager leurs surfaces, entraînant un frottement plus important, des vibrations accrues et une défaillance prématurée. C’est là que les roulements en céramique entrent en jeu.

Des roulements hybrides haute performance

SKF aide l’industrie automobile à relever ces défis depuis le début de la révolution des véhicules électriques. C’est pourquoi de nombreux équipementiers en Asie, en Europe et en Amérique du Nord ont choisi des roulements SKF comme composants de leurs transmissions électriques.

Les roulements rigides à billes hybrides SKF, par exemple, utilisent des éléments roulants en céramique et des bagues en acier. Les roulements de ce type offrent des performances à haute vitesse accrues et des caractéristiques d’isolation électrique optimales, qui en font le choix idéal pour des transmissions de véhicule électrique haute performance. En outre, SKF développe aussi des solutions sur mesure pour limiter les fuites de courant au niveau du système et protéger toute la transmission du véhicule électrique.

Investissement dans le marché principal des véhicules électriques

Les constructeurs de véhicules électriques n’ont pas simplement besoin de produits très performants. Il leur faut aussi des chaînes d’approvisionnement et des capacités techniques adaptées à leurs processus de fabrication et de développement de produits. La Chine est devenue le premier marché des véhicules électriques au monde, à la fois en termes d’offre et de demande. C’est également une source importante de composants pour les constructeurs automobiles du monde entier. En bref, pour jouer un rôle majeur sur le marché des véhicules électriques, les fournisseurs de composants doivent s’imposer en Chine.

SKF a adopté une approche de chaîne de valeur complète, en investissant dans le développement de produits, la fabrication et les essais visant le marché local des véhicules électriques. Par exemple, ces deux dernières années, le Groupe a investi 770 millions de couronnes suédoises dans l’augmentation de ses capacités de production de DGBB à Xinchang. Le site est également devenu le centre de R&D mondial de l’entreprise pour ces roulements, ce qui a permis d’accroître la flexibilité et la vitesse de développement des roulements dans le marché à croissance rapide des véhicules électriques.

Une ingénierie sur mesure en fonction des applications

Outre son activité de développement de produits, le centre technique SKF soutient aussi les constructeurs automobiles en matière d’ingénierie applicative. Le point fort de SKF dans ce marché est le bruit et les vibrations. « Un véhicule électrique est beaucoup plus silencieux qu’une voiture classique, on remarque donc le moindre bruit émis par la transmission », explique Hugh Zhu. « Nos équipes d’experts collaborent avec les principaux constructeurs automobiles internationaux pour identifier les sources de bruit indésirables et développer des solutions pour les éliminer au niveau du roulement et du système et, au bout du compte, améliorer l’expérience de l’utilisateur final. »

L’ingénierie applicative et une collaboration étroite avec les clients au plus tôt du développement de la transmission électrique permettent également de concevoir des solutions et montages de roulements très efficaces afin de réduire les pertes de puissance globales du système et donc d’optimiser le kilométrage du véhicule électrique.

Les constructeurs automobiles sont prêts à commercialiser près de 450 nouveaux modèles de véhicules hybrides rechargeables et à batterie au cours des deux prochaines années. SKF dispose des capacités techniques, de fabrication et de chaîne d’approvisionnement requises pour soutenir la croissance accélérée du secteur.

http://www.skf.com/