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Diverses options pour plus d'autonomie

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Tags: Mobilitéélectrique, #MobilityLifeBalance

Il ne suffit pas d'augmenter la capacité de la batterie pour rouler plus loin avec une voiture électrique. ZF réalise de nombreux ajustements sur la chaîne cinématique pour maximiser le kilométrage possible avec une seule charge de batterie.
Kathrin Wildemann, septembre 30, 2019
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Kathrin Wildemann est membre de l'équipe permanente de rédaction de ZF depuis 2016. Elle aime consacrer ses articles qu'elle publie en ligne et hors ligne, à la mobilité électrique ainsi qu'à d'autres thèmes en rapport avec la durabilité.
Lorsqu'on demande à des personnes de justifier leurs réticences vis-à-vis d'un véhicule électrique, elles mentionnent souvent les frais d'acquisition nettement plus élevés et la gamme de voitures trop limitée en comparaison avec celle de motorisations à combustion interne. Alors que le premier facteur évoqué ne disparaîtra progressivement qu'avec la production d'une plus grande quantité de véhicules, ZF est sur le point d'éliminer le deuxième obstacle. Les concepteurs de l'entreprise technologique mettent en œuvre différentes approches pour atteindre cet objectif.

Éléments de propulsion parfaitement ajustés

Éléments de propulsion parfaitement ajustés

L'autonomie pourrait bien sûr être augmentée avec une plus grande batterie. Mais cela diminuerait l'espace disponible pour les passagers et les bagages, augmenterait le poids du véhicule, de même que les coûts d'acquisition. Il s'avère plus pertinent de concevoir le mieux possible tous les composants de la chaîne cinématique et de les coordonner parfaitement entre eux, ce qui est l'approche de ZF. De cette façon, même des optimisations présumées mineures peuvent se traduire par un gain d'efficacité global sensible. Bert Hellwig, directeur du département E-Mobility System House chez ZF, explique à ce propos : « Dans le cadre de l'utilisation quotidienne des véhicules électriques, il est important de maximiser l'autonomie obtenue avec une seule charge de batterie. Chaque gain d'efficacité de 1 % dans la transformation de l'énergie augmente l'autonomie de 2 %. »
L'utilisation, par exemple, d'un convertisseur à électronique de puissance bien adapté au système de propulsion contribue à une utilisation optimale de l'énergie disponible. Ces composants ont notamment un effet sur la régénération de l'énergie (récupération) pendant le freinage.
« Dans le cadre de l'utilisation quotidienne des véhicules électriques, il est important de maximiser l'autonomie obtenue avec une seule charge de batterie. Chaque gain d'efficacité de 1 % dans la transformation de l'énergie augmente l'autonomie de 2 %. »
— Bert Hellwig, directeur du département E-Mobility System House chez ZF

Électronique de puissance à faible résistance pour plus de kilomètres

Électronique de puissance à faible résistance pour plus de kilomètres

À cet égard, ZF tire profit de son engagement dans le sport automobile, où la pression de l'innovation est particulièrement importante : dans la Formule E, l'efficacité est le facteur décisif. Pour la saison 2018/2019, ZF a développé toute la chaîne cinématique de l'équipe Venturi. Afin d'obtenir une performance maximale, les ingénieurs ont pour la première fois utilisé de la siliciure de carbone à la place du silicium, plus habituel, comme semi-conducteur dans l'électronique de puissance. La siliciure de carbone permet de rendre les chipsets 10 fois plus fins. Cela est avantageux parce que la résistance interne de l'électronique de puissance diminue et que l'efficacité et l'autonomie du véhicule augmentent. Le groupe a maintenant l'intention d'intégrer cette innovation dans la technologie mise en œuvre pour la production en série.
Les semi-conducteurs en siliciure de carbone dans l'électronique de puissance diminuent la résistance par rapport aux semi-conducteurs en silicium traditionnels, en augmentant ainsi l'efficacité et l'autonomie des propulsions électriques.
Électronique de puissance : jusqu'à 10 % d'autonomie en plus grâce à la siliciure de carbone.

Moteur électrique et boîte : de nombreux avantages

Moteur électrique et boîte : de nombreux avantages

Une autre approche du gain d'efficacité dans la mobilité électrique s'appuie sur les hautes compétences du groupe dans le domaine des systèmes de transmission : les concepteurs ZF ont doté une nouvelle propulsion de voiture électrique compacte d'une boîte de vitesses à deux rapports. « Avec deux rapports, nous pouvons améliorer l'accélération et la vitesse maximale. Le choix de cette solution tient aussi au fait qu'elle procure un gain d'efficacité de la propulsion », déclare le Dr Stephan Demmerer, directeur du département Advanced Engineering E-Mobility, en ajoutant : « Avec cette combinaison de moteur électrique spécial et de boîte de vitesses à deux rapports, nous obtenons un système optimal qui fonctionne avec une efficacité maximale. »
La nouvelle propulsion électrique à deux vitesses, caractérisée par une puissance de 140 kilowatts, permet de rouler plus vite avec une automobile électrique et d'une manière énergétiquement plus efficace qu'avec les véhicules électriques traditionnels. En même temps, le véhicule électrique ne perd pas de force de traction à de plus petites vitesses. En combinaison avec l'électronique de puissance intégrée, la propulsion électrique pourvue d'une unité de changement de rapport garantit une autonomie supérieure de jusqu'à 5 %.
Propulsion électrique à deux vitesses de ZF : plus d'efficacité et d'autonomie grâce à la boîte.

La propulsion électrique polyvalente de ZF

La propulsion électrique polyvalente de ZF

La chaîne cinématique de ZF offre de nouvelles options d'application aux constructeurs automobiles. Ces derniers peuvent par exemple réaliser des véhicules à plus grande autonomie avec la même taille de batterie, pour écarter les réticences de base de nombreux clients. Le gain d'efficacité permet aussi de combiner la propulsion avec une plus petite batterie, ce qui réduit les coûts, l'espace de montage nécessaire et le poids, des critères notamment décisifs dans le segment des citadines et des superminis. La propulsion modulaire à deux vitesses s'adresse aussi aux fabricants axés sur la performance. Jusqu'ici, les propulsions électriques amenaient à choisir entre un couple de démarrage élevé et une vitesse maximale élevée. En association avec un moteur électrique puissant, qui délivre jusqu'à 250 kilowatts, le nouveau concept de propulsion offre assez de puissance pour éviter aux conducteurs de véhicules sportifs ou lourds de faire des compromis lors du démarrage ou d'un déplacement à vitesse maximale.
Passer la 2e vitesse à 70 km/h : la boîte à deux rapports pour automobiles.

#MobilityLifeBalance

Dans le cadre d'une initiative, ZF examine des offres de mobilité pour montrer où et comment des améliorations sont possibles, en se focalisant toujours sur les personnes.

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