ARAUJO Otavio NURRA Antonio PATUSCO Carlos RAGUSA Luca Eco-Conception Année 06-07 Propulsions Alternatives Eco-Conception Année 06-07

Propulsions Alternatives Propulsion Electrique Propulsion à Piles Combustibles (Fuel Cell) Propulsion Hybride: - série - parallèle Eco-Conception Année 06-07

Propulsions Alternatives Propulsion Electrique Propulsion à Piles Combustibles (Fuel Cell) Propulsion Hybride: - série - parallèle Eco-Conception Année 06-07

Système de traction électrique à batterie avec actionnement DC Propulsion Electrique Batterie Convertisseur DC/DC Transmission Mécanique Machine Électrique DC Système de traction électrique à batterie avec actionnement DC Eco-Conception Année 06-07

Avantages Principales d’un Véhicule avec Propulsion Electrique Solution Locale pour la Pollution (CO, HC, Nox) Réduction de la Pollution Acoustique Rendement Supérieur par rapport à un moteur de combustion interne : - Possibilité de récupération de l’énergie cinétique du freinage - Consommation nulle au régime moteur minimum Eco-Conception Année 06-07

Limitation Principale Autonomie Limitée (propre seulement pour l’usage urbain) Temps élevé pour la recharge complète des batteries 3. Poids du véhicule augmente considérablement ( par exemple, pour une petite véhicule, augmentation de quelques centaines de Kg) Réduction du espace utile à l’intérieur de la voiture Il faut choisir lors du projet  entre deux solutions : - Coût acceptable mais vie de la batterie limitée ( ~ 2 ans) - Vie de batterie adaptée à la vie du véhicule, mais coût très élevé Eco-Conception Année 06-07

Propulsions Alternatives Propulsion Electrique Propulsion à Piles Combustibles (Fuel Cell) Propulsion Hybride: - série - parallèle Eco-Conception Année 06-07

Propulsion à Piles Combustibles (Fuel Cell) Eco-Conception Année 06-07

Description du fonctionnement Dispositif pour la conversion de l’énergie chimie en énergie électrique Conversion sans parties en mouvement, engendrée par la combinaison d’hydrogène et d’oxygène avec la formation d’eau, électricité et chaleur. Le carburant et le comburant sont alimentés continuellement (différemment d’une batterie)  Elle fonctionne dès que cet approvisionnement soit fourni Eco-Conception Année 06-07

Description du fonctionnement Semblable à une pile ordinaire Possède une cathode et une anode séparées par un electrolyte À l'anode: H2 → 2H+ + 2e– À la cathode: O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O Tension Produite : 1.23 Volt Eco-Conception Année 06-07

Avantages d’un Système FC - Le seul produit de combustion est de l’eau - Excellent rendement (de 40% pour les FC qui travaille à faibles températures jusqu’à 60% pour celles qui opèrent à des températures importantes)  - Le rendement n’est pas sensible à la variation des conditions d’utilisation - Modularité du système - Faible impact sur l’ambient Eco-Conception Année 06-07

Typologies le plus utilisées AFC - Alkaline Fuel Cell - Utilisée aussi dans le programme NASA ( Apollo, Shuttle – 1960) DMFC – Direct Methanol Fuel Cell PAFC – Phosphoric Acid Fuel Cell MCFC – Molten Carbonate Fuel Cell SOFC – Solide Oxyde Fuel Cell Eco-Conception Année 06-07

Taxi ZevCo, construit par London Taxi International LTI AFC - Alkaline Fuel Cell Taxi ZevCo, construit par London Taxi International LTI  Il utilise l’hydrogène comme carburant, le coût est à peu près 4100$ plus cher que la version standard diesel, mais l’estimation du coût pour la durée de la vie de la voiture est de $85000 contre 134000$ pour la version standard. Eco-Conception Année 06-07

Applications Système FC sur véhicule Production Actuelle Fuel Cell - Fiat Seicento H2 Fuel Cell Places 2 Temps pour faire le plein <10 min Max Vitesse 100 km/h Autonomie 100 km - Fiat Seicento Hydrogen Batteries Pb Hawker 216V – 9kWh Places 4 Temps pour faire le plein <10 min Max Vitesse 130 km/h Autonomie 220 km Moteur AC Siemens 15/30 KW Réservoir: volume total 54 l Eco-Conception Année 06-07

Production Future: Prototypes Production Actuelle - Mitsubishi FCV Places 2 Max Vitesse 140 km/h Autonomie 150 km Production Future: Prototypes Toyota Fine-N Nissan Effis Eco-Conception Année 06-07 GM Autonomy

Autres applications - Mercedes-Benz Citaro Bus: électrique - FC Bus Longueur 12 m Places 70 Système FC Pmax 200kW Max Vitesse 80 km/h Autonomie 200 km Le bus électriques au FC ont complété les tests en 10 villes européennes - Toyota FCHV-Bus1 Hybride FC- batteries Eco-Conception Année 06-07

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Hybride série générale Propulseur hybride thermique électrique en série Le propulseur du type hybride électrique en série est un propulseur avec un unique groupe moteur - transmission - différentiel (de type électrique) qui utilise comme actionneur de couple une machine électrique. L’hybridation arrive au niveau de la source d’énergie. Eco-Conception Année 06-07

3 types – en série Il y a 3 types différentes de hybride série : - Range Extender: puissance du groupe hybridant égal à la puissance moyenne demandée par un cycle de référence qui représente l’utilisation prévue ; - Load Follower: puissance du groupe hybridant égal à la puissance demandée par la condition de vitesse maximale continue . - Full Performance: puissance du groupe hybridant égal à la puissance demandée par la condition de puissance maximale transitoire Eco-Conception Année 06-07

Propulsions Alternatives Propulsion Electrique Propulsion à Piles Combustibles (Fuel Cell) Propulsion Hybride: - série - parallèle Eco-Conception Année 06-07

Propulseur Hybride thermique électrique en parallèle Introduction Le système de traction de type hybride parallèle électrique est un système de traction constitué par deux « powertrains », un basé sur un moteur à combustion intérieure et un sur un moteur électrique, qui a comme source énergétique principale le combustible du moteur thermique et comme source énergétique secondaire éventuelle l'énergie présent dans un accumulateur électrique. Eco-Conception Année 06-07

Propulseur Hybride thermique électrique en parallèle - Double Drive : systèmes de traction marchent sur deux axes différentes (aussi dit Through the road TTR) - Double Shaft : les deux systèmes sont couplés au niveau de la transmission, en permettant le choix de la vitesse relative entre le deux arbres moteur . - Single Shaft : les deux systèmes sont couplés au niveau des moteurs qui ont un rapport fixe entre les deux vitesses relatives. Eco-Conception Année 06-07

Propulseur Hybride termique electrique en parallel •Réduction des consommations de 30% sur cycle extra-urbain, au-delà du 40% sur cycle urbain, aux mêmes performances du véhicule; • Réduction Émissions (intégration avec catalyseur chauffé électriquement); • Meilleur facilité de conduite du véhicule, • Disponibilité d'énergie électrique élevée au bord, efficacité >75%); • Mobilité à la basse vitesse en zones ZEV; Eco-Conception Année 06-07

Propulseur Hybride thermique électrique en parallèle On peux utiliser la propulsion hybride aussi pour les moteurs diesel et alimentées par gaz naturel. Dans le cas des moteurs diesel la consommation est plus petit mais les émissions sont plus élevées par rapport au moteur essence donc le but dans ce cas là c’est diminuer les émissions. Dans le cas du gaz naturel le but c’est le même que pour les moteurs essence mais il garantie des émissions de pm10 nulles Eco-Conception Année 06-07

Toyota Hybrid Synergy Drive Toyota c’est le premier constructeur qui a vendu en masse une voiture hybride, la Prius. La voiture est caractérisée par un système hybride basé sur la combinaison d’un moteur thermique et 2 moteurs électriques appelé Hybride Synergy Drive (HSD) Eco-Conception Année 06-07

Façon de démarche: vehicule avec HSD Départ d'arrêt et vitesses moyennes et basses: la traction est purement electrique Conditions de conduite normale: la puissance du moteur thermique arrive à la terre par 2 voies, direct (mécanicien) et indirect, électrique.La subdivision sert à maximiser l'efficacité Accélération soudaine: la puissance du moteur thermique est augmentée avec une autre part fournie par les batteries à travers le moteur électrique Freinage régénérative: l'énergie cinétique du freinage est emmagasinée dans les batteries en utilisant le moteur électrique comme générateur. Le moteur thermique est inactif. Toyota Hybrid Engine Eco-Conception Année 06-07

Toyota Prius Evolution: Version NHW10 NHW11 NHW20 4 portière 5 portière Année Début 1997 2000 2003 Batterie Eléments Totale 240 (=40x6) 228 (=38x6) 168 (=28x6) Peso kg 57 50 45 Moteur Combustion Puissance (kW) 43 52 Max rpm 4000 4500 5000 Moteur Electrique 30 33 Totale (Kw) - 73 82 Evolution: + Puissance (pour le moteur combustion et aussi pour le moteur electrique) - Poids du système Eco-Conception Année 06-07

Merci pour votre attention Eco-Conception Année 06-07