Haute école spécialisée bernoise Technique et informatique Technique automobile. Laboratoire de mécatronique

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1 Laboratoire de mécatronique Utilisation du véhicule avec la vision du développement durable Les quatre points suivants sont parmi les plus importants à prendre en compte : Consommation d énergie : - Consommation d énergie minimale - Source d énergie - Emissions (gaz, liquide, particules et poussières) - Recyclage On apprend de plus en plus et de mieux en mieux à recycler les matériaux. Malheureusement l énergie n est pas traitée de la même manière. Lorsque la vitesse du véhicule doit être réduite, l énergie cinétique est transformée en chaleur par les freins et est ainsi rendue à la nature sans réutilisation immédiate possible.

2 Peut-on récupérer l énergie pour la réutiliser ensuite? Principe du transformateur d énergie pour un véhicule Electrique Combustible Transformateur d énergie et système de transmission Mécanique (s) Emissions, pertes Moteur à combustion, transformateur irréversible Réservoir de combustible (Essence Diesel Méthanol Gaz autres ) Transformateur d énergie et système de transmission Emissions, chaleur Mécanique (s) Flux d énergie impossible, transformation irréversible de l énergie

3 Machine électrique Electrique Mécanique Batterie, supercapacité (réservoir d énergie) Electrique Transformateur d énergie et système de transmission Mécanique Roues Flux d énergie de freinage Machine en générateur chaleur Flux d énergie possible dans les deux sens, transformation réversible de l énergie La machine électrique est un transformateur d énergie réversible. Elle permet de récupérer de l énergie lors du freinage. Cette énergie est stockée dans une batterie ou une supercapacité puis sera réutilisée par la machine électrique travaillant en moteur.

4 Conclusions intermédiaires : La machine électrique transforme l énergie sans émission. Sont rendement moyen est bon (mais dépend du point de travail de la machine). La machine électrique est réversible. La construction mécanique de la machine électrique est simple. La machine électrique doit être équipée d une commande électronique de grande puissance. Le réservoir d énergie de la machine électrique est une batterie (ou un ensemble de batteries) et/ou une supercapacité (ou un ensemble de supercapacités). La quantité d énergie stockée par unité de volume ou de masse est faible. Le rayon d action du véhicule est petit. Le temps de recharge est actuellement long. Le moteur à combustion transforme l énergie en émettant des gaz nocifs ou à effet de serre et des particules. Le moteur à combustion est une machine irréversible. La construction ti du moteur à combustion est compliquée. Le réservoir permet de transporter une grande quantité d énergie très simplement dans un volume faible. Le rayon d action du véhicule est grand. Le temps de remplissage du réservoir est court. Une collaboration entre les deux machines de transformation d énergie permet : - De mieux utiliser l énergie - D avoir un grand rayon d action du véhicule Le véhicule devient plus compliqué et cher Cette collaboration est appelée «HYBRIDATION»

5 Comment faire travailler un moteur à combustion et une machine électrique ensemble? Solution n 1 : Hybridation série Groupe électrogène convertisseur thermique Alternateur Convertisseur de puissance 1 réservoir Batterie différentiel Moteur électrique Convertisseur de puissance 2

6 Solution n 2 : Hybridation parallèle «à addition de vitesse» Convertisseur de btt batterie puissance différentiel ad ddition de puissa ance mécanique Moteur/générateur électrique Moteur thermique réservoir

7 Solution n 2 : Hybridation parallèle «à addition de couple» Convertisseur de puissance batterie différentiel Boîte de vitesses Moteur/générateur électrique acco ouplement Moteur thermique réservoir

8 L utilisation des machines de nature différente amène énormément de paramètres à optimaliser et beaucoup d autre à prendre en compte dans cette optimalisation. L optimalisation devrait tenir compte de : - La législation routière en vigueur (vitesse maximale autorisée, émission, etc) - La configuration du terrain (montagneux, plat) - Le genre de parcours (ville, autoroute, interurbain) - Les performances recherchées (vitesse, accélération) - Les rendements des machines de transformation d énergie en fonction de leur point de travail -Autres Les choix réalisés vont influencer la masse du véhicule, sont coût, ses performances, son design, donc le succès commercial du véhicule. Il faut s attendre à un fort développement de la technologie hybride dans les années à venir. Le problème du recyclage des véhicules hybride n est pas traité ici. La machine électrique n est pas la seule machine réversible On peut réaliser d autres types d hybridation La machine électrique nest pas la seule machine réversible. On peut réaliser d autres types d hybridation comme, par exemple, avec des machines hydrauliques, ou autres.

9 Exemple de travaux menés par les étudiants en section «Technique automobile» dans le domaine de la motorisation hybride série Kart «hybride série» et télécommandé

10 Groupe électrogène pour véhicule «Powerpack»

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