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15
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16
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19
 Marge de progression importante
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 Marge de progression importante
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 Marge de progression importante
o Aujourd’hui on ne récupère pas encore tout !
• Problème de stabilité véhicule au freinage
• Idem aussi les scooters développés à l’UTBM, on ne freine que la roue
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 Marge de progression importante
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24
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Energy Harvesting : récupération d'énergie : une application, le scooter hybride

  • 1. Atelier Microtechniques & Innovation - Minnovarc Récupération d’énergie applications transport 18 juin 2013 – David Bouquain UTBM
  • 3.  2 795 étudiants dont 2 526 étudiants en formation d’ingénieurs à la rentrée 2012  8 spécialités d’ingénieurs dont 3 par apprentissage  4 Masters  4 laboratoires de recherche  63 000 m² de locaux  3 sites Chiffres clés 2012
  • 4. Une recherche orientée transports terrestres, énergie et société
  • 5.  FC LAB : Fédération CNRS qui regroupe les compétences et les moyens sur les systèmes pile à combustible.  IRTES : Institut de Recherche sur les Transports, l’Energie et la Société - 4 équipes o SeT : Laboratoire Systèmes et Transports o LERMPS : Laboratoire d’Etudes et de Recherches sur les Matériaux, les Procédés et les Surfaces. o M3M : Laboratoire Mécatronique – Méthodes, Modèles et Métiers. o RECITS : Laboratoire de Recherche et Etudes sur le Changement Industriel, Technologique et Sociétal  LMC : Laboratoire Métallurgies et Cultures  Femto-ST : Unité mixte de recherche CNRS commune aux 3 établissements d’enseignement supérieur franc-comtois (UTBM – UFC – ENSMM) Le potentiel de recherche de l’UTBM – 242 EC
  • 6.  Véhicules électriques et hybrides o Stockage d'énergie embarqué o Gestion de l'énergie o Compatibilité électromagnétique  Smart Grids – Réseaux Électriques Intelligents o Gestion intelligente de l'énergie o Architectures de contrôle o Intégration de nouveaux besoins  Systèmes Pile à Combustible o Cœur de pile o Hybridation et gestion d'énergie o Gestion de l'air Laboratoire IRTES - SeT – équipe CCE
  • 7. Systèmes de récupération d’énergie applications transport
  • 8.  Pourquoi récupérer l’énergie ? o Faire la chasse au gaspillage • Toute l’énergie cinétique des véhicules conventionnels est dissipée en chaleur au freinage ! o Augmentation du coût des énergies conventionnelles • Raréfaction des énergies primaires • Augmentation des populations o Impacts environnementaux  Comment ? o Optimiser le rendement global des systèmes énergétiques afin de valoriser au mieux la source d’énergie initiale • Cogénération (ex : turbines à gaz) • Hybridation (ex : automobile) Systèmes de récupération d’énergie 8
  • 9. Systèmes de récupération d’énergie - transport 9  Plusieurs technologies possibles sur des systèmes électriques et hybrides pour des applications transport  Récupération de l’énergie cinétique du véhicule, 2 solutions o Choisir une source d’énergie unique mais réversible : véhicule électrique, traction ferroviaire par caténaire… o Hybridation : associer un vecteur énergétique « réversible » à la source d’énergie primaire non réversible • Volants d’inertie • Supercondensateurs • Accumulateurs • …  Optimiser la gestion de l’énergie
  • 10. Systèmes de récupération d’énergie – transport 10  Volants d’inertie o Bus de Bâle • Hybridation moteur diesel et moteur électrique • 12 bus équipés, plus de 200 000 heures d’utilisation. • 1200 kg - 5 kWh - 250 kW. o Porsche GT3 hybride • Train arrière thermique – train avant électrique o Tramway Citadis Alstom - Rotterdam • En test depuis 2005 • 1000 kg - 22 000 tr/min – 4 kWh – 330 kW
  • 11. Systèmes de récupération d’énergie – transport 11  Supercondensateurs o Honda FCX H2 • Assistance à la PàC • Récupération d’énergie au freinage o Toyota TS030 hybride Le Mans • 1 moteur élec par train roulant + ICE • 1 pack de supercondensateurs o Tramway Citadis Alstom - SCap • 770kg – 1,6 kWh – 500 kW o Mazda i-ELOOP
  • 12. Systèmes de récupération d’énergie – transport 12  Accumulateurs (batteries) o Toyota Prius • Hybride dérivation de puissance • 1,2 kWh - Ni-Mh o Hybrides PSA (3008, 508, DS5 …) • Hybride parallèle • 2 kWh - Ni-Mh o Système KERS F1 • 60 kW – 6s par tour • Li-Ion - 111 Wh (400 kJ) o Renault Zoé • Véhicule électrique • 65 kW - Li-Ion – 22 kWh • Freinage élec optimisé
  • 14.  Pourquoi travailler sur le scooter ? o Véhicule plus en plus présent dans les centres urbains • 10% de croissance annuelle en moyenne dans les grandes villes o Enjeux environnementaux majeurs • faible poids et faible encombrement, • mais énergivores et donc polluants. – Scooter 400 CC – Environ 160 kg – Conso urbaine jusqu'à 6,5 litres d’essence pour 100 km (idem voiture) o Les progrès à réaliser dans ce domaine sont encore considérables. Les trois facteurs clés de la faible consommation sont : • Amélioration de la motorisation (faible consommation spécifique), • Réduction de la masse , • Récupération d’énergie au freinage Scooter hybride 14
  • 15.  Partenariat industriel : Mazziota Motors  3 projets o Scooter hybride non rechargeable avec supercondensateurs • Moteur thermique 125 cc classique • Moteur roue brushless 5 kW – 180 Nm • 80 cellules de 350 F  87.5 kJ • Système freinage hydraulique /électrique combiné breveté  point essentiel • À iso performances : économie de carburant entre 10 et 25 % suivant les cycles (cycles région parisienne) • À iso consommation : augmentation des performances – accélérations identiques à un 400 cc) Scooter hybride 15
  • 16.  Partenariat industriel : Mazziota Motors  3 projets o Scooter hybride rechargeable avec batterie Li-Ion – Projet Niponnia • Moteur thermique 125 cc • Moteur roue brushless 5 kW – 180 Nm • Accumulateurs amovibles : LiFePO4 – 1,2 kWh  développement BMS • Système freinage hydraulique – électrique combiné breveté • Stop and Start, démarrage en mode électrique jusqu'à X km/h, mise en route du moteur thermique, freinage régénératif, batterie rechargeable amovible……. • Même dynamique qu'un 125CC classique « ni plus, ni moins » • Plus de 45 % d'économie d'essence par rapport à un scooter thermique équivalent Scooter hybride 16
  • 17.  Partenariat industriel : Mazziota Motors  3 projets o Scooter électrique (équivalent 50 cc)  en développement • Moteur roue brushless • Double moyen de stockage d'énergie – batterie Li-Ion  fournie l'énergie en débit « stabilisé » – Pack de supercondensateur  absorbe les pics de puissance en propulsion ou en freinage régénératif • Avantages : système beaucoup plus efficace que la plupart des chaînes de tractions pour scooters électriques (+ 15 à 30 % autonomie en simulation) • Brevet déposé Scooter hybride 17
  • 18. Perspectives sur la récupération d’énergie
  • 19.  Marge de progression importante o Aujourd’hui on ne récupère pas encore tout ! Perspectives 19
  • 20.  Marge de progression importante o Aujourd’hui on ne récupère pas encore tout ! • Problème de stabilité véhicule au freinage Perspectives 20 Transmission Moteur électrique Convertisseur de puissance Batterie
  • 21.  Marge de progression importante o Aujourd’hui on ne récupère pas encore tout ! • Problème de stabilité véhicule au freinage  solution ! Perspectives 21
  • 22.  Marge de progression importante o Aujourd’hui on ne récupère pas encore tout ! • Problème de stabilité véhicule au freinage • Idem aussi les scooters développés à l’UTBM, on ne freine que la roue arrière en électrique ! Perspectives 22
  • 23.  Marge de progression importante o Aujourd’hui on ne récupère pas encore tout ! • Problème de stabilité véhicule au freinage • Idem aussi les scooters développés à l’UTBM, on ne freine que la roue arrière en électrique ! • Solution ajouter un moteur dans la roue avant le plus compact possible Perspectives 23
  • 24.  Marge de progression importante o Optimisation optimale de la chaîne de traction globale • Scooter hybride série rechargeable Perspectives 24
  • 25. Meilleurpointde fonctionnement Rendementcumulé > 30 %  Marge de progression importante o Optimisation optimale de la chaîne de traction globale • Scooter hybride série rechargeable Perspectives 25 Moteur 125 Génératrice Chargeur Onduleur 1Batterie Li-Io Moteur1 Frein 1 Prise 230 V Onduleur 2 Moteur2 Frein 2
  • 26. Atelier Microtechniques & Innovation - Minnovarc Récupération d’énergie applications transport 18 juin 2013 – David Bouquain UTBM