L AGV et les trains du futur

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1 L AGV: rame Automotrive Grande Vitesse L AGV et les trains du futur Lille Marc Debruyne

2 Quelques tendances parmi d autres en traction électrique Moteurs à aimants Compacité-Performance-Rendement Les trams sans fil L autonomie La traction hybride Optimisation énergétique Lille Marc Debruyne

3 Du TGV à l AGV 1 TGV 8 AGV Transformateur Equipement traction Résistance de freinage 200 m Bogie motorisé Bogie porteur non motorisé AGV: Toujours une rame à bogies articulés mais la puissance de traction est distribuée e et non plus concentrée Le challenge : 350km/h, 17T/essieu, équipements sous caisse Nouveaux moteurs: Synchrone à aimants permanents Nouveaux convertisseurs ONIX TM haute tension 3600V Lille Marc Debruyne

4 Moteur synchrone à aimants permanents de l AGV Rotor avec aimants Puissance : 800kW Masse: 768kg Cmax : 4200 Nm Vmax: 4570 t/mn Imax : 280A Umax ph-ph: 2800V Moteur autoventilé Compacité(<1kg/ (<1kg/kw) Rendement(>97%) Puissance (800kw) Lille Marc Debruyne

5 Les générations de moteurs des rames à grande vitesse Type moteur Ventilation TGV Paris-Sud est Courant continu Air forcé TGV Atlantique Synchrone autopiloté Air forcé TGV-POS Asynchrone Air forcé AGV Automotrice GV Synchrone Aimants permanents Autoventilé Puissance kw Masse kg Ratio kg/kw kw Lille Marc Debruyne

6 Évolution de la transmission mécanique du TGV-POS à l AGV TGV AGV Bogie Bogie «Tripode» Cardans Moteur asynchrone Réducteur Moteur synchrone à aimants Grâce à sa puissance massique élevée le moteur synchrone à aimants s intègre aisément dans le bogie La transmission mécanique s en trouve grandement simplifiée Lille Marc Debruyne

7 Convertisseurs de puissance 3600V- Installation sous caisse 550 mm 4300 mm Weight : 2200kg 1950 mm Lille Marc Debruyne

8 Autres applications des moteurs à aimants Tramways : moteurs 100 kw à 150 kw Automotrices : moteurs 250 kw à 450 kw Trains Grande Vitesse : moteurs 800 à 1000 kw Lille Marc Debruyne

9 Nouvelle génération des Tramway Citadis à PMM Un moteur à aimants par essieu Roll Bearing Secondary Suspension Bolster Gearbox Primary Suspension Coupling Anti roll bar Axle Brake disc / caliper PMSM Lille Marc Debruyne

10 Économie d énergie et autonomie - Les trams sans fil BORDEAUX : alimentation par le sol (commercial 2003)- première mondiale ROTTERDAM : tram prototype avec volant d inertie ( ) NICE: batteries (commercial 24 Nov 2007)- première mondiale Lille Marc Debruyne

11 APS : Alimentation Par le Sol suppression des caténaires sur la longueur désirée Bordeaux : mise en service en 2004, 13 km En cours de réalisation pour Orléans, Reims, Angers en centre-ville Développement en cours d une version tropicalisée (chaleur, humidité, sable): première application sur Dubaï Al Safooh, 11 km Lille Marc Debruyne

12 Batteries Nice Lille Marc Debruyne

13 Autonomie par batterie sur de courtes sections de ligne: le tramway de Nice: 24 Nov 2007 Tramway de 30m Citadis 302 Pas de caténaire sur deux places Jean Médecin <=> Place Masséna: 435 m Jean Jaurès <=> Garibaldi: 485 m Soit 11% du circuit de 8660 m Lille Marc Debruyne

14 Batterie NiMH SAFT: Montage en toiture Climatiseur d eau 68 Modules NHP à 13kWh 200kW 884V à vide 1450kg ensemble batterie 2015 mm x 1650 mm x 550 mm Nice: 20 Ensembles batteries Contrôle -Appareillage Lille Marc Debruyne

15 Base de 7000 cycles par an Puissance de sortie: 200kW Taux de décharge: 3.8kWh 13% pendant 76% des cycles 6.1lWh 22% pendant 23% des cycles 13.6kWh 50% pendant 1% des cycles Durée de vie 7ans avec éléments climatisés à 25 C Batterie NiMH de SAFT climatisée Lille Marc Debruyne

16 Volant d inertie Rotterdam Lille Marc Debruyne

17 Le volant d inertie Énergie utile 4 kwh Puissance: 330 kw à t/mn Disque en fibre de carbone dans enceinte sous vide 770mm, H 460mm 400kg Constructeur: CCM (Center for Concepts in Mechatronics) Holland Partie inertielle en Fibre de carbone Aimants permanents Boitier Roulement Acier support Vide Confinement Bobinage Refroidi huile Tôles Lille Marc Debruyne

18 L équipement complet: Tram de Rotterdam ( ) Guard module Converter Controller Flywheel-Motor/ Generator Unit Coil 2300 x 1400 x 514 DC Electronics AC Electronics Cooler Coil Frame 2300 x 1400 x 514 mm 1200kg 1.7m 3 Lille Marc Debruyne

19 Les modes de fonctionnement Traction-Stockage Freinage-Stockage Autonomie Lille Marc Debruyne

20 Supercondensateurs Lille Marc Debruyne

21 Module supercap 54V-130 Farad de Batscap 120mm 410mm 334mm Lille Marc Debruyne

22 Pack Supercap avec Batscap 2600 F 48 modules de 20 x F C = 97,5 F U = 400 V W utile = 1,62 KWh P soc 0 = 350 KW P soc 1 = 500 KW Msc=770 kg Temps recharge < 20s Lille Marc Debruyne

23 Stockage par supercondensateurs application tramway Citadis 750 V DC Fus. LF PF DJC LF M12 Selfs d entrée Fus. LF COFFRE Supercondensateurs LF M22 SC Fus. LF LF M32 3 modes d utilisation possibles: Mode Caténaire ( actuel) Mode ECO: caténaire avec complément d énergie par SC en traction et freinage Mode Autonomie : sans caténaire, uniquement avec SC Lille Marc Debruyne

24 Coffre système stockage d énergie V= 2300 x 1600 x 590 mm Masse : 1350kg Lille Marc Debruyne

25 Les éléments de stockage Le Plan de Ragone B B V SC Thèse Cossi Rockys Akli Lille Marc Debruyne

26 En conclusion :Comparaison des systèmes de stockage d énergie BATTERIE VOLANT SUPERCAP Haute énergie massique Faible puissance massique Taux de décharge limité Temps de recharge long >30mn Pas de récupération de l énergie de freinage Durée de vie limitée 5/7 ans Énergie massique moyenne Puissance massique moyenne Temps de recharge moyen s Récupération de l énergie de freinage Durée de vie 30 ans Sécurité de fonctionnement à garantir Faible énergie massique Très forte puissance massique Temps de recharge court <30s Récupération de l énergie de freinage Durée de vie 20 ans? Performances en croissance Lille Marc Debruyne

27 Merci de votre attention Lille Marc Debruyne