J. BERETTA, "Le génie électrique automobile : La traction électrique", Traité EGEM, Série Génie électrique, Hermes Lavoisier, mai 2005, 340 pages.
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Livre : [LIVRE390]
Titre : J. BERETTA, Le génie électrique automobile : La traction électrique, Traité EGEM, Série Génie électrique, Hermes Lavoisier, mai 2005, 340 pages.
Cité dans : [DIV484] Recherche sur les mots clés HYDROGENE, PANNEAU SOLAIRE, EOLIENNE, SUPERCAPACITE, HYBRID VEHICLES et ENERGIE RENOUVELABLE, janvier 2011.
Auteur : Joseph BERETTA
Editeur : Hermes Lavoisier
Date : mai 2005
ISBN : 2-7462-1094-0
Info : 16 cm x 24 cm
Pages : 1 - 340
Thèmes : Genie & construction mecanique / Moteurs, turbines, compresseurs, pompes
Thèmes : Transports et leur technologie / Automobile
Thèmes : Electricite - electronique - telecoms / Electrotechnique, electronique de puissance, electroénergétique
Stockage : IUT GEII et Thierry LEQUEU
Vers : Résumé
Vers : Sommaire
Vers : Chapitre 1 - Introduction - Joseph BERETTA
Vers : Chapitre 2 - Définitions de base - Joseph BERETTA - 21
Vers : Chapitre 3 - Les véhicules à traction électrique - 43
Vers : Chapitre 4 - Les organes de traction électrique - 181
Vers : Chapitre 5 - Les perspectives d'évolution de la traction électrique : Quelles technologies à l'horizon 2015 ? - 271
Vers : Annexes - 337
Le génie électrique à depuis le début du siècle envahi notre vie quotidienne. Il est présent dans la pluspart de nos objets de tous les jours. Aujourd'hui il investit en force l'automobile. Si la mutation a été dans ce domaine très lente durant les dix dernières années elle est en train de s'accélérer et nous assistons à une vague poussée par les contraintes réglementaires et les lois du marché. Même si la voiture électrique n'a pas eu le succès escompté, la traction électrique est en passe de prendre une place importante dans l'automobile. Dans ce contexte, cet ouvrage apporte à la fois des éléments historiques, scientifiques, et prospectifs pour comprendre l'évolution des technologies dans ce domaine.
Il aborde ainsi :
Les véhicules électriques à batterie qui représentent une réponse absolue au défi de la pollution urbaine et s'intègrent dans tous les schémas de la mobilité en ville. L'apport environnemental global est lié au type d'énergie utilisé pour produire l'électricité.
Les véhicules Hybride thermique électrique qui combinent deux sources d'énergie pour assurer leur propulsion. Ils peuvent être utilisés en mode électrique pur et permettent d'obtenir des consommations globales réduites.
Les véhicules Pile à combustible : C'est l'une des technologies les plus prometteuses pour l'avenir, sa capacité à utiliser n'importe quel combustible est un atout pour les années futures. Le combustible idéal aussi bien énergétiquement qu'écologiquement est l'hydrogène mais du fait des contraintes imposées par l'infrastructure et le stockage posent de nombreux problèmes qui ne sont pas à ce jour résolus.
Les organes électriques constituants les systèmes de traction électrique : les sources d'énergies embarquées (batteries & pile à combustible), les systèmes de recharge des batteries, les convertisseurs électroniques et les moteurs électriques.
Table des matières
Préface - Joseph BERETTA - 15
1.1.Les contraintes automobi1es 17
1.2 Les chiffres-clés de l'automobile - données CCFA (Comité des Constructeurs Français Automobiles.) 18
2.1. Notions de base 21
2.1.1. Notions d'énergétique automobi1e 21
2.1.2 Notions de dynamique automobile 23
2.1.2.1 Rappel des lois de la dynamique automobile 23
2.1.2.2.La force motrice 24
2.1. Les différents systèmes de traction électrique 26
2.2.1. Définitions de base 26
2.2.2. Définitions des systèmes de traction 30
2.2.3. Systèmes de traction hybrides thermique électrique 35
2.2.3.1 Les systèmes pile à combustible 36
2.2.3.2 Panorama des hybrides simples thermiques électriques 36
2.2.4 Les hybrides complexes 37
Joseph BERETTA, Cyriacus BLEUS, François BADIN et Thierry ALLEAU
3.1. Historique 43
3.2. Les véhicules électriques à batterie. 47
3.2.1 Dimensionnement de la batterie 47
3.2.2. Cahier des charges du véhicule 48
3.2.3. Calcul des masses du véhicule 49
3.2.4. Application à un petit véhicule 52
3.3 Les systèmes de recharge pour les véhicules électriques 56
3.3.1. Qu'est-ce que la recharge ? 57
3.3.2. Les différents types de chargeurs 57
3.3.3. Le rendement de la recharge 65
3.3.4. La recharge en toute sécurité 66
3.4 Les véhicules hybrides thermique-électrique 68
3.4.1 Bilan des motorisations classiques 68
3.4.1.1 Evolutions récentes et perspectives 69
3.4.1.1.1. Moteurs essence 70
3.4.1.1.2. Moteur Diesel 73
3.4.1.1.3 Downsizing 74
3.4.1.1.4 Moteur à combustion par auto-inflammation 75
3.4.1.1.5 Commande électromagnétique des soupapes 76
3.4.1.1.6 Transmissions 77
3.4.1.1.7 Equipements électriques 78
3.4.1.2. Conditions d'utilisation 80
3.4.2 Mise en oeuvre des transmissions hybrides 83
3.4.2.1. Principe général 83
3.4.2.2. Classification sommaire 86
3.4.2.3 Types de configurations 86
3.4.2.4 Cas de la configuration thermique-électrique 87
3.4.3 Contexte des recherches concernant la transmission hybride 87
3.4.3.1. L'épopée initiale 88
3.4.3.2 La maîtrise de l'énergie 89
3.4.3.3. La maîtrise des émissions 90
3.4.3.4 La prise de conscience de l'effet de serre 91
3.4.4 Fonctionnalités des architectures hybrides 95
3.4.4.1. Choix de classification 95
3.4.4.2 Hybrides discrets 96
3.4.4.2.1 Démarrage du moteur thermique (stop&go) 96
3.4.4.2.2. Assistance au moteur thermique lOl
3.4.4.2.3. Générateur de bord 104
3.4.4.2.4 Mode tout électrique 105
3.4.4.2.5 Récupération d'énergie au freinage 107
3.4.4.2.6 Transmission continue électrique 110
3.4.4.2.7 Transmission continue électrique avec stockage (hybride série) ll2
3.4.4.2.8 Assistance au changement de rapports. 114
3.4.4.2.9 Amortissement des oscillations angulaires 114
3.4.4.3. Hybrides fonctionnels 115
3.4.4.3.1 Mode tout électrique avec autonomie 115
3.4.4.3.2 Motorisation répartie 116
3.4.4.3.3 Connexions électrique externes. 117
3.4.5. Evaluation des véhicules hybrides 121
3.4.5.1. Problématique 121
3.4.5.2 Stockage d'énergie réversible non rechargeable sur le réseau 122
3.4.5.3 Stockage d'énergie réversible rechargeable sur le réseau. 126
3.4.5.4 Prise en compte du mode électrique avec autonomie 127
3.4.5.5 Prise en compte du freinage sur banc à rouleau 127
3.4.5.6 Cas du freinage réparti 128
3.4.6 Les premiers véhicules sur le marché 128
3.4.6.1. Véhiculesparticuliers 128
3.4.6.1.1. Quelles hybridations ? 128
3.4.6.1.2 Quelles performances ? 130
3.4.6.1.3. Quelles stratégies ? 131
3.4.6.1.4. La Toyota Prius 132
3.4.6.1.5. La Honda Insight 140
3.4.6.1.6 La Honda Civic 141
3.4.6.1.7. La Toyota Estima 142
3.4.6.1.8. La Ford Escape 143
3.4.6.1.9. La Toyota Crown 144
3.4.6.2 Les transports en commun 145
3.4.6.2.1 Problématique 145
3.4.6.2.2 Réalisations en Diesel-électrique 146
3.4.6.2.3 Réalisations en hybride série 148
3.4.6.2.4 Réalisations en hybride parallèle et série-parallèle 150
3.5 Les véhicules à pile à combustible 153
3.5.1 Introduction, historique 153
3.5.2 Choix du type de pile à combustible 154
3.5.2.1 Le principe d'un véhicule à pile à combustible 155
3.5.2.2 Les programmes des grands constructeurs automobiles 156
3.5.2.3. Bilans globaux 176
Fabricants de pile à combustible de type PEM :
- Ballard
- UTC Fuel Cells
- Nuvera Fuel Cells
- General Motors
- Toyota
- Honda
3.6. Bibliographie 177
[1] : NICOLON Alexandre, Le Véhicule électrique Mythe ou Réalité ?, Paris, Editions de la Maison des Sciences de l'Homme, 1984, 133 pages.
[2] : WOLF Roland, Le Véhicule Electrique gagne le Coeur de la Ville, Centre Français de l'Electricité, 343 pages, 1995.
[3] : Michelin - Challenge Bibendum, OUI aux Voitures Propres, Editions Hoëbeke, 147 pages, 2002.
[4] : Le Mémento de l'Hydrogène, 10 fiches techniques détaillées (fiches 9.1.1 à 9.1.10) sur les programmes « Véhicules à pile à combustible» des constructeurs automobiles, disponibles sur le site Internet de l'Association Française de l'Hydrogène : http://www.afh2.org
[5] : La Vie Automobile, n° 150, 13 août 1906, page 524.
Joseph BERETTA, Jean BONAL et Thierry ALLEAU
4.1. Les moteurs électriques 183
4.2 Les convertisseurs électroniques 188
4.2.1 Particularités des véhicules électriques routiers 188
4.2.2 Eléments constituants des convertisseurs électroniques 189
4.3.3 Générateurs - Récepteurs - Sources 190
4.3.4 Les redresseurs 193
4.3.5 Les hacheurs 194
4.3.6 Les onduleurs 210
4.3 Les batteries et systèmes de stockage statique 214
4.3.1 Les différents couples électrochimiques 215
4.3.2 Positionnement des couples NiMH et Li-ion pour l'application haute puissance 220
Lien : Livre390-p220.jpg - 159 Ko.
4.3.3 Les filières de recyclage 223
4.4 La pile à combustible et le stockage de combustible à bord 225
4.4.1 Historique de la pile à combustible 225
4.4.2 Les différents types de pile à combustible 228
4.4.3 La pile à combustible de type PEMFC 230
4.4.4 Technologie et coût des composants de la pile à combustible 242
4.4.5 Les périphériques de la pile 247
4.4.6 La modélisation numérique de la pile 251
4.4.7 Le combustible et son stockage 254
4.4.7.1 Le stockage d'hydrogène 254
4.4.7.2 La réglementation et la normalisation 265
4.4.8 Conclusions 267
4.5. Bibliographie 269
[ALL99] : ALLEAU T., SERRE-COMBE P., " Le stockage de l'hydrogène ", colloque JEPAC'99 Piles à Combustible, Paris, 25-26 février 1999.
[BAU87] : BAUSSIÈRE Robert, LABRIQUE Francis, SÉGUIER Guy, Les convertisseurs de l'électronique de puissance: tome 3, La conversion continu-continu, Tec et Doc, Paris, 1987.
[BON98] : BONAL J., SÉGUIER Guy, Les Entraînements électriques à vitesse variable, tome 2, Tec et Doc, Paris, 1998.
[CFCP] : Page d'acceuil Internet du California Fuel Cell Partnership: http://www.fuelcellpartnership.org
[CHA94] : CHAHINE R. et al., " Low Pressure Adsorption Storage of Hydrogen ", Int. J. Hydrogen Energy, 19, 161, 1994.
[COM] : "Compact Methanol Reformer Test, Design, Construction and Operation of a 25 kW Unit ", Contrat Joule III, JOE3-CT -950038
[EIHP] : Projet EIHP, site http://www.eihp.org
[GRETh] : Ces données sont en particulier disponibles auprès du GRETh (Groupement Recherche Echangeurs Thermiques) installé au sein du CEA-Grenoble, tél : +(33) (0)4 38 78 39 13
[HYD] : Site http://hydpark.ca.sandia.gov
[NAN] : The Nanotube Site, http://www.pa.msu.edu/cmp/csc/nanotube.html
[ROD96] : RODRIGUEZ N., BAKER T., Graphite Nanofibers : the Answer to Hydrogen Storage, Material Research Society, Fall Meeting, Boston, 1996.
[SHO00] : SCHOTT P., POIROT J.-P., BAURENS P., "Modélisation et simulation de la source d'énergie à pile à combustible du véhicule HydroGen ", congrès Pile à combustible et interfaces pour les transports, Belfort, France, 9-10 novembre 2000.
[LEO90] : LEONHARD W., Control of Electrical Drives, deuxième édition, Springer Verlag, Berlin, 1990.
[1] : [LIVRE093] J. BONAL, G. SEGUIER, Entraînements électriques à vitesse variable - Tome 1 : Rappels d'électrotechnique de mécanique, les procédés de variation de vitesse, Lavoisier TEC & DOC.
[2] : [LIVRE025] R. BAUSIERE, F. LABRIQUE, G. SEGUIER, Volume 3. La conversion continu-continu, éditions TEC & DOC, 1997.
Bibliographie sur les onduleurs
[BOS82] : BOSE B. K., Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1982.
[SEG89] : SÉGUIER Guy, LABRIQUE Francis, Les Convertisseurs de l'électronique de puissance - la conversion continu-alternatif, Tec et Doc, Paris, 1989.
[1] : [LIVRE104] B.K. BOSE, Power Electronics and Drives, Prentice Hall, 1986.
[2] : [LIVRE022] F. LABRIQUE, G. SEGUIER, R. BAUSIERE, Volume 4 : La conversion continu-alternatif, Lavoisier TEC & DOC, 2° édition, septembre 1992, 386 pages.
Joseph BERETTA
5.1 La mobilité 271
5.2 Les nouvelles technologies 276
5.2.1 Les machines électriques 277
5.2.2 L'électronique de puissance 279
5.2.3 Les sources d'énergie électrique 280
3. Les nouveaux véhicules 282
Glossaire automobile 291
Annexe-1 : Valeurs réglementaires des émissions européennes pour véhicules légers 337
Annexe-2.a : Exemple de transmission hybride parallèle avec stockage par volant d'inertie 338
Annexe-2.b : Exemple de transmission hybride parallèle avec stockage oléo-pneumatique 339
Annexe-3 : Exemple de répartition des fonctions 340
Annexe-4 : Motorisation de la Toyota Prius 341
Index 343
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