VOITURE ELECTRIQUE OU HYBRIDE
Présentation
Le véhicule électrique connu dès 1890 a été utilisé jusque dans les années trente, période à partir de laquelle le véhicule à moteur thermique le supplante en raison de son autonomie.
Depuis 1980, le nombre de véhicules thermiques polluants, augmentent de façon importante ; des solutions de substitution sont envisagées pour les grandes villes.
Les constructeurs de véhicules, de batteries, de moteurs électriques, groupent actuellement leurs efforts de recherche, pour répondre au cahier des charges dressés par les différents services de l’environnement des états de la communauté européenne.
La Solution électrique répond doublement aux exigences de la circulation urbaine, par son absence de pollution gazeuse et de nuisance
Les solutions proposées
Actuellement, trois solutions électriques existent et se différencient par leur chaîne de traction.
Traction électrique classique
C'est la solution la plus répandue. Elle est composée d'un groupe de batterie, d'une gestion électronique du courant et d'un moteur électrique. Le montage se fait sur véhicules légers de série, poids lourds, chariots élévateurs, tracteurs aérogares, Tracteurs de bagages SNCF et deux roues.
batteries 
gestion moteur roues
La traction bi-mode
La traction thermique classique est utilisée hors des villes ; la traction électrique classique s'utilise en ville.
moteur
thermique boîte roues
transfert
Batteries gestion moteur boîte roues
transfert
La traction hybride
Il s'agit d'un groupe électrogène, entraîné par un moteur thermique ou par une turbine à gaz. Celui-ci
produit du courant, qui recharge en permanence un groupe de batteries. Celles-ci débitent dans un
moteur électrique de traction. En site urbain, le groupe est à l'arrêt et on recourt au moteur électrique.
Turbine Alternateur batteries gestion moteur roues
La batterie de traction
La batterie de traction est un générateur électrochimique. Son principe de fonctionnement est
identique à celui des batteries de démarrage, de servitude, et d’éclairage que nous connaissons.
Toutefois, en raison de son aptitude à générer de très forts courants, pendant des durées importantes,
il est très différent des autres batteries, par sa technologie de fabrication, sa gestion de charge et de
décharge.
Un générateur électrochimique stocke de l’énergie sous forme chimique et la restitue sous forme
électrique.
Les bornes de rechargement en site urbain
Les bornes en parking sont accessibles grâce à une carte à puce. Elles permettent d’effectuer une
recharge de jour et de nuit, sur un site en plein air ou souterrain.
Il en existe très peu actuellement. Leur développement est lié à l’évolution du véhicule électrique.
Quelques parkings sont déjà équipés dans les grandes villes et sites pilotes.
Le choix d'une batterie de traction
La sélection d’une batterie se fait en fonction des critères suivants, par ordre d’importance :
- énergie, poids (Energie/Massique) ;
- recharge (Nombre de cycles) ;
- durée de vie, prix ;
- entretien ;
- tension, encombrement (fonction de l’utilisation) ;
- recyclabilité.
NB : Actuellement, les constructeurs montent des batteries plomb et Cadmium-Nickel sur les
véhicules de série.
Conclusion
La filière Zinc-air pourrait être, avec le lithium polymère, la batterie de demain qui permettrait une
autonomie supérieure à 200 Km. (La recharge se fait par remplacement des électrodes de zinc).
Pour la batterie lithium carbone aucune espérance de commercialisation avant 2003. Elle est très
prometteuse cependant.
Pour les piles à combustible et hydrogène, les études progressent.Toutefois, il existe des difficultés de stockage, de sécurité, d’encombrement et de poids.
Le moteur électrique de traction
Très utilisé, depuis plus d’un siècle, le moteur électrique est souple, silencieux, ne pollue pas et
s’adapte à toutes les situations.
De manière spécifique, le moteur électrique de traction doit répondre aux critères suivants :
- il doit pouvoir tourner et freiner dans les deux sens de rotation ;
- il doit posséder un couple important à bas régime, ainsi qu’un bon rendement.
Pour ces raisons, et en fonction du type de véhicule fabriqué, les constructeurs orientent leurs choix
sur :
- Le moteur série ;
- Le moteur excitation séparée ;
- Le moteur Bruschless (ou moteur synchrone sans balais) ;
- Le moteur asynchrone.
Le principe de fonctionnement du moteur à courant continu
Lorsqu’un conducteur, parcouru par un courant, est placé dans un champ d’induction, il est soumis
à une force perpendiculaire au conducteur et au champ d’induction F (loi de Laplace).
- Si l’on inverse la polarité de la batterie, le fil est attiré vers l’intérieur de l’aimant.
Ces forces d’attraction et de répulsion qu’exercent-les aimants et les électros aimants entre eux, permettent à un moteur électrique de fonctionner.
La construction du moteur à courant continu
Un fil conducteur placé à la périphérie de l’induit * est appelé brin actif.
La façon de disposer les brins actifs sur l’induit va permettre de créer des forces tangentielles qui vont
constituer le couple moteur.
Chaque brin actif est soudé à ses extrémités sur deux lamelles du collecteur.
Le collecteur solidaire de l’induit alimente tour à tour chaque brin actif par l’intermédiaire des balais et
des lamelles. Il assure ainsi l’alimentation synchronisée de chaque brin.
Le champ d’induction est produit par un électro-aimant fixe appelé inducteur, ou un aimant permanent
* L’induit est la partie tournante du moteur électrique appelée ROTOR.
L’électronique de commande
Le moteur à courant continu, le hacheur
Le convertisseur électronique appelé hacheur permet de faire varier la tension aux bornes du moteur
et par conséquent la vitesse. Il agit par découpage de la tension d’où son nom de " hacheur ".
Le convertisseur présente une fréquence de travail fixe.
Il fait varier le rapport cyclique T1/T2, qui provoque la variation de tension (U moyen).
Pour un moteur à excitation séparée, le convertisseur est composé de deux " hacheurs " qui
permettent d’adapter le moteur à tous les besoins en couple et tension.
Il en résulte un fonctionnement très souple et économique.
NB : Les convertisseurs sont gérés par un microprocesseur qui limite ou stoppe le fonctionnement en
cas de température et d’intensité excessive.
Principe de fonctionnement d'un hacheur de courant
Le circuit de servitude 12 V
Il est identique à celui d’un véhicule thermique.
Ce circuit est alimenté par un CVS (convertisseur statique de courant), qui transforme la haute tension
continue de la batterie de traction en 12 V continu et quelques dizaines d’ampères, suivant la
demande.
Le CVS alimente les éclairages, le circuit de commande, le circuit de sécurité, les essuie-glaces, la
.ventilation et maintient chargée la batterie 12 Volts.
Le CVS est piloté par un micro-processeur ; la distribution du courant est gérée par de l’électronique
de puissance :
- il stoppe automatiquement le débit pour une tension supérieure à 13,8 Volt ;
- il régule ou coupe la charge en cas de sur intensité ;
- il est protégé par des fusibles sur son entrée et sur sa sortie ;
- il sépare galvaniquement (séparation galvanique = isolement) la haute tension du 12 Volt.
Autres éléments
La direction assistée
Son fonctionnement est identique à celui des véhicules thermiques.
La pompe hydraulique est entraînée par un moteur 12 V.
La consommation maximum de ce moteur est d’environ 35 Ampères en orientation.
Le freinage : la pompe à vide
Elle est également entraînée par un moteur électrique et permet d’utiliser un circuit de freinage
assisté, identique à celui d’un véhicule thermique.
Le moteur 12V a une consommation moyenne de 8 A.
POUR CONCLURE:
