Gasoline Technology Car II. Best-in-class en termes de consommation grâce à l architecture 48 volts innovante

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Jean-Michel Barbeau
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1 Gasoline Technology Car II Best-in-class en termes de consommation grâce à l architecture 48 volts innovante

2 La deuxième génération du Gasoline Technology Car montre l énorme potentiel que recèlele mild hybrid lorsqu on optimise systématiquement le système électrique de 48 volts, le moteur à combustion et les stratégies de fonctionnement. José Avila, Membre du directoire de Continental et directeur du département Powertrain Tout comme le GTC I, le GTC II marque une étape décisive, avec la mise en oeuvre des stratégies de fonctionnement hybrides sur un véhicule à boîte de vitesses manuelle. L embrayage électrifié qui équipe le GTC II permettra des fonctions comme le démarrage et le stop-and-go électriques, ainsi qu une récupération presque jusqu à l arrêt. Prof. Dr.-Ing. Peter Gutzmer, Membre du directoire et directeur recherche & développement chez Schaeffler Avec son moteur 1.0 l EcoBoost récompensé à plusieurs reprises par le prix international Engine of the Year, la Ford Focus est un excellent point de départ d hybridation parce qu elle montre tout le potentiel exploitable sur la base de cette motorisation exceptionnelle. C est d ailleurs la raison pour laquelle l optimisation de toute la chaîne cinématique était une priorité lors de l intégration du concept GTC II Carsten Weber, Directeur systèmes de chaîne cinématique, recherche et pré-développement Ford Europe

3 Gasoline Technology Car II Best-in-class en terme de consommation grâce à l architecture 48 volts innovante

4 Contenu Introduction 03 Gasoline Technology Car I 04 Gasoline Technology Car II 05 Architecture P2 48 V 06 Architecture du véhicule 07 Architecture P0 48 V (GTC I) 12 Architecture P2 48 V (GTC II) 13 Potentiel de réduction des émissions de C Synthèse 15 Contact 16 Composants du véhicule 08 Module hybride 48 V 10 Avantages 11

5 Introduction Gasoline Technology Car II Avec une réduction de la consommation de carburant de 17% supérieure à celle prévue par le nouveau cycle européen de conduite (NEDC) et une émission de CO 2 de seulement 95 g/km, le Gasoline Technology Car I (GTC I), présenté en 2014 au Colloque international sur les moteurs à Vienne, avait déjà créé un énorme effet de surprise. Le véhicule de référence: une Ford Focus, déjà très économique, équipée d un moteur 3 cylindres 1.0 litre à allumage commandé et suralimenté (GTDI) et d un système Stop & Start 12 V. Aujourd hui, les partenaires du projet, Continental et Schaeffler, présentent en étroite collaboration avec Ford, la deuxième génération du Gasoline Technology Car (GTC II). Le GTC II montre le potentiel d une génération d hybridation 48 volts intelligente qui intègre les dernières avancées technologiques. Par rapport au GTC I, le GTC II laisse escompter, selon le NEDC, une économie de carburant supplémentaire d environ 13%. Mais le GTC II se distingue surtout par le positionnement ultra efficace de la machine électrique entre le moteur à combustion et la boîte de vitesses (architecture dite P2). Gasoline Technology Car II 3

Système d injection de carburant Continental Architecture P0 48 V: alterno-démarreur à

6 Gasoline Technology Car I Caractéristiques techniques Ford Focus équipée d un moteur turbo essence 1 litre à 3 cylindres (GTDI) Aucune modification géométrique du moteur Système d injection de carburant Continental Architecture P0 48 V: alterno-démarreur à entraînement par courroie situé avant le moteur à combustion Emission de CO 2 = 95g/km Euro 6c 4

Continental Architecture P2 48 V: alterno-démarreur à entraînement par courroie situé entre le moteur à

7 Gasoline Technology Car II Caractéristiques techniques Ford Focus LIVC, 1,0l Eco-Boost à 3 cylindres avec taux de compression élevée CR = 12 et turbocompresseur RAAX Système d injection de carburant Continental Architecture P2 48 V: alterno-démarreur à entraînement par courroie situé entre le moteur à combustion et la boîte de vitesses Emission de CO 2 = < 85g/ km * Euro 6c * Valeur cible Gasoline Technology Car II 5

Architecture P2 48 V Module hybride P2 intégré Dans le GTC II, la machine électrique est fixée par

Deux embrayages situés devant et derrière l entraînement par courroie dans le sens de l entraînement

8 Architecture P2 48 V Module hybride P2 intégré Dans le GTC II, la machine électrique est fixée par une courroie entre le moteur à combustion et la boite de vitesses. Deux embrayages situés devant et derrière l entraînement par courroie dans le sens de l entraînement permettent de découpler complètement le moteur à combustion et d utiliser la machine électrique indépendamment du moteur. Ainsi, le GTC II permet tant le fonctionnement en mode «roue libre» électrique, c est à dire une conduite électrique à vitesse constante et faible charge, que le démarrage électrique, par exemple dans les embouteillages. 6

Architecture du véhicule Aperçu Batterie 12 V Convertisseur DC/DC Batterie 48 V HMI ECU (stratégie de fonctionnement hybride) Démarreur Pompe à eau électrique Inverseur 48 V Machine électrique 48 V

9 Architecture du véhicule Aperçu Batterie 12 V Convertisseur DC/DC Batterie 48 V HMI ECU (stratégie de fonctionnement hybride) Démarreur Pompe à eau électrique Inverseur 48 V Machine électrique 48 V Tendeur de découplage CAN Boite de vitesses LIVC Volant bimasse Module de gestion thermique Turbo-compresseur RAAX TM Embrayage K0 Compresseur A/C Courroie Roulement Embraye K1 Actionneurs d embrayage Pompe à liquide de refroidissent intelligente Catalyseur á chauffage électrique Module hybride P2 Pompe à vide électrique ECU Electronic Control Unit (Unité de contrôle du moteur) HMI Human Machine Interface (Interface homme/machine) LIVC Late Intake Valve Closing (fermeture tardive de la soupape d admission) Gasoline Technology Car II 7

10 Composants du véhicule Aperçu Gestion thermique Système de gestion moteur (EMS) 3 Hybridation Optimisation de la combustion et traitement des gaz d échappement 8

11 Module de gestion thermique Pompe à liquide de refroidissement intelligente Pompe à eau électrique Pompe à vide électrique Tendeur de découplage ZVolant bimasse Module hybride 48 V P2 Convertisseur DC/DC 48 V Alterno-démarreur à entraînement par courroie Courroie poly V Pompe à essence haute pression Turbocompresseur RAAX TM Catalyseur à chauffage électrique Injecteur Gasoline Technology Car II 9

12 Module hybride 48 V Détails Moteur électrique 48 V avec électronique de puissance Tendeur de découplage Système d embrayage avec amortisseur Courroie Compresseur de climatisation 10

13 Avantages Module hybride 48 V Découplage du moteur à combustion pour minimiser les pertes pendant les phases de conduite électrique, de récupération et de fonctionnement en «roue libre» Le système 48 V permet une conduite entièrement électrique Climatisation à l arrêt avec moteur à combustion éteint Approche modulaire pour un moteur électrique, électronique de puissance comprise La disposition P2 permet de supprimer l entraînement par courroie frontal sur le moteur à combustion Gasoline Technology Car II 11

14 Architecture P0 48 V (GTC I) Aperçu des modes de conduite E E V Z G V Z G Récupération K1 K1 Entraînement par moteur à combustion E E V Z G V Z G K1 K1 Boost «Roue libre» V = Moteur à combustion Z = Volant bimasse E = Machine électrique G = Boîte de vitesses K0/1 = Kupplung 12

Architecture P2 48 V (GTC II) Aperçu des modes de conduite E E E V Z

Entraînement par moteur à combustion V Z A E G V Z E G V Z E G K0 K1

Compresseur de climatisation V = Moteur à combustion Z = Volant

15 Architecture P2 48 V (GTC II) Aperçu des modes de conduite E E E V Z G V Z G V Z G K0 K1 K0 K1 K0 K1 Entraînement électrique Récupération Entraînement par moteur à combustion V Z A E G V Z E G V Z E G K0 K1 K0 K1 K0 K1 Climatisation stationnaire Boost «Roue libre» A = Compresseur de climatisation V = Moteur à combustion Z = Volant bimasse E = Machine électrique G = Boîte de vitesses Gasoline Technology Car II 13

TM Hybridation P0 Downspeeding Hybride P2 remplace PO Catalyseur à chauffage électrique Consommation de base LIVC, CR12, RAAX TM Hybridation P0

16 Potentiel de réduction des émissions de CO 2 Simulation de la réduction globale des émissions Nouveau cycle européen de conduite (NEDC) 100 % Cycle mondialement harmonisé pour véhicules légers (WLTP) 100 % 90 % 95 % 80 % 90 % 70 % 85 % 60 % 80 % Consommation de base LIVC, CR12, RAAX TM Hybridation P0 Downspeeding Hybride P2 remplace PO Catalyseur à chauffage électrique Consommation de base LIVC, CR12, RAAX TM Hybridation P0 Downspeeding Hybride P2 remplace PO Catalyseur à chauffage électrique LIVC Late Intake Valve Closing fermeture tardive de la soupape d admission 14

17 Synthèse Plus de 25% d économie de carburant par rapport au véhicule de référence (selon NEDC). Le GTC II marque une étape décisive dans l intégration efficace des stratégies d hybridation dans un véhicule à boîte de vitesses manuelle. Architecture P2 48 V innovante: le moteur électrique est intégré entre le moteur à combustion et la boîte de vitesses. Nouvelles fonctions consommant peu de carburant: la machine électrique peut être utilisée indépendamment du moteur à combustion. Ainsi, le GTC II permet tant le fonctionnement en roue libre électrique, c est à dire une conduite électrique à vitesse constante et faible charge, que le démarrage électrique, par exemple dans les embouteillages. Dans les phases de décélération, il est possible d utiliser plus d énergie cinétique pour la récupération, du fait de l absence du couple résistant du moteur. Une première en mode de conduite: un catalyseur 48 volts à chauffage électrique EMICAT permet au GTC II de satisfaire aux seuils d émissions strictes de la norme d émissions Euro 6 c (2017/2018). Gasoline Technology Car II 15

18 16 Contact

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