Les véhicules hybrides, combinant moteur thermique et moteur électrique, ne sont pas encore réellement développés en Europe. Pourtant ils constituent une étape indispensable avant l’avènement de véhicules uniquement alimentés par pile à combustible. Tous les experts s’accordent pour estimer à 15 % environ les gains en consommation d’énergie de ces moyens de transport dits hybrides par rapport aux solutions classiques, ce qui correspond à d’autant moins d’émissions polluantes.
• Le banc ECCE a été conçu pour tester dans des conditions réelles les constituants d’un véhicule hybride du type série (le moteur thermique alimente, via une génératrice, le moteur électrique). L’architecture peut être décomposée en quatre fonctions principales : génération d’énergie électrique, stockage et gestion de l’énergie, motorisation, pilotage et supervision.
Dans sa version actuelle, le banc ECCE cumule les défis techniques. La génération est assurée par deux associations moteur diesel HDI / alternateur / redresseur. Dans la première, l’alternateur est à aimants permanents, le redressement est commandé et la vitesse de rotation du moteur est pratiquement constante. La deuxième utilise une machine généralisée qui permet de contrôler, par le rotor, la tension et la fréquence dans une plage donnée de vitesses. En dehors de l’analyse des comportements, il est possible de comparer les rendements respectifs des deux générations et ainsi de définir, suivant le domaine de fonctionnement, l’intérêt de telle ou telle solution. Une des contraintes du cahier des charges est la récupération de l’énergie en phase de freinage. Cette énergie est stockée dans des batteries au plomb qui fixent également le niveau de tension du bus continu (‘ 270 volts en valeur moyenne). Leur capacité définit l’autonomie du véhicule lorsque aucun polluant n’est émis. L’absence de résistance de freinage impose que les batteries puissent effectivement absorber de l’énergie et donc qu’elles ne soient pas totalement chargées.
• Les quatre roues sont indépendantes, chacune ayant sa motorisation propre (moteur et convertisseur alimentés à partir du bus continu). Dans la configuration actuelle, les deux moteurs avant sont du type moteur roue et à aimants permanents. Seules les lois de commande sont différentes (l’une de type sinus et l’autre trapèze). Ils ont été conçus par le L2ES − laboratoire de recherche en électronique, électrotechnique et systèmes − unité mixte université de Franche-Comté et UTBM. Les moteurs arrière, quant à eux, sont l’un du type asynchrone, l’autre à poutre.
En l’absence de différentiel mécanique, les consignes de couple sont élaborées par l’organe de pilotage (coeur) permettant également d’assurer des fonctions avancées comme l’ABS ou l’ESP. Il est nécessaire enfin de gérer les procédures de mise en route et d’arrêt, les dispositifs de sécurité et les défauts.
• Le banc ECCE a été réalisé sous l’égide de la DGA (ETAS) avec le concours du Conseil régional de Franche-Comté et de collectivités lorraines. La coordination administrative a été assurée par le CRÉÉBEL − Centre de recherche en électrotechnique, électronique de Belfort − alors que ALSTOM POWER CONVERSION a pris en charge la coordination technique et scientifique. Les autres partenaires du projet sont SNAA (AUVERLAND), INRETS − Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité −, GREEN, CEN, ALSTOM MOTEURS Nancy et le L2ES. Celui-ci a la responsabilité du bus continu, avec les batteries et les protections, et du coeur (pilotage, gestion de l’énergie et supervision). Il a assuré la mise en route du banc ECCE dans les locaux de la Caserne Friederichs du 35e RI à Belfort. Une première phase s’est achevée avec la réception du banc ECCE par l’ETAS et sa présentation aux autorités. Une deuxième phase va débuter avec l’analyse du comportement des différents constituants. La modularité du banc sera utilisée prochainement pour tester de nouveaux types de moteurs roues, une génération d’énergie par alternateur inertiel ou pile à combustible et un stockage d’énergie au moyen de supercondensateurs.
contact
Jean-Marie Kauffmann
L2ES
Université de Franche-Comté / Université de technologie de Belfort-Montbéliard
Tél. 03 84 58 36 00
jean-marie.kauffmann@univ-fcomte.fr
Catherine Jallon
CRÉÉBEL
Tél. 03 84 58 35 23
catherine.jallon@utbm.fr
