AUTONOMIE 119 WMTC

140 * O ne fix g e a r o Two g e a r s box 120 100 Ol c<o 2 0 - r 30 40

Battery capacity [Ah]

Figure 8.27 - Influence de la capacité de la b atterie sur l’autonom ie du roadster. Le calcul est basé sur le cycle W M T C 3 qui est répété ju s q u ’à épuisem ent de la b atterie. Les deux transm issions sont représentées (issue du script R a n g e _ l_ p a r a ).

8.6

B ilan

L’étude réalisée sur le roadster électrique a pour b u t d ’illustrer la m éthode d ’optim isation de la chaîne de m otorisation avec l’aide des scripts d ’exploration systém atique et des sim ulateurs développés dans les chapitres précédents.

La boîte de vitesses à deux rap p o rts n ’est pas avantageuse su r le plan dynam ique et reste un maigre avantage sur le plan énergétique. Le coût d ’une telle transm ission d evrait suffire à oublier cette option.

Les capacités du roadster avec sa transm ission rigide sont pro m etteu ses : to us les objectifs clients sont attein ts. Avec un m oteur de 30 kW et un ra p p o rt de réduction de 2,6, ce tricycle est capable d ’accélérer de 0 à 100 k m .h- 1 en 4,94 s et d ’effectuer une reprise entre 80 et 120 k m .h- 1 en 2,93 s. Sa vitesse m aximale de pointe est de 172 k m .h- 1 sur ro u te plane et de 146 k m .h- 1 sur route inclinée à 15 %. La vitesse en régime continu su r ro u te plane est de 147,2 k m .h - 1 . Enfin, avec une batterie de 13,2 kW h (400 V, 33 Ah) l’autonom ie est de 104 km.

D urant l’étude, la vitesse de ro tatio n du m o teu r a souvent été un facteur lim itan t. Il s ’agit d ’un m oteur synchrone à aim ants m ontés en surface. O r, les m achines à réluctance variable et ceux synchrones à concentration de flux p erm etten t de m anière générale d ’augm enter cette valeur pour une même puissance de m oteur.

CHAPITRE 9

Conclusion

Ce projet de recherche s ’inscrit dans une volonté de rem placer la m ajorité des voitures dotées d ’un m oteur à com bustion interne polluant p ar des véhicules électriques innovants et ad ap tés à la m ajorité des tra je ts journaliers des usagés.

O b jectif a ttein t

Ce p ro jet de m aîtrise ab o u tit à un logiciel de sim ulation et d ’exploration p aram étrique de la chaîne de m otorisation de véhicule électrique. Cela dém ontre la possibilité d ’optim iser les param ètres de la m otorisation, de la b atterie et de la transm ission à l’aide de M atlab® et de Simulink® . Les deux éléments de ce livrable sont un en sem b le d e sim u la teu rs d e d ép la cem en t lo n g itu d i­ nal de véhicule d ’une p art et des scrip ts d ’é tu d es sy sté m a tiq u e s d ’au tre p art.

Les sim ulateurs

Les sim ulateurs sont constitués de modèles simples et perform ants de chaque élém ent d ’un véhi­ cule électrique. Développés sous Simulink®, ils sont accessibles à l’u tilisateu r qui p e u t modifier les blocs à sa convenance d ’au ta n t que chaque m odèle est com m enté.

Deux approches de sim ulation différentes sont utilisées. Celle quasi-statiq ue est efficace pour les études énergétiques alors que celle dynam ique est plus précise lors des régimes transitoires comme les accélérations. La sim ulation quasi-statique d ’un cycle de 1800 s ne dem ande q u ’une demi-seconde. Celle dynam ique d ’une accélération de 20 s, en u tilisan t un pas de tem ps fin de 0.001 s, requiert moins de 5 s.

Tous les véhicules électriques peuvent être simulés. La validation num érique a d ’ailleurs été réa­ lisée sur un p etit utilitaire to u t te rra in à q u atre roues et un tricycle sp o rtif afin de s ’assurer des résu ltats q u ’ils fournissent sur de larges plages de fonctionnem ent. L ’absence de validation expérim entale est en p artie compensée p ar l’utilisation des m êm es équations p a r d ’au tres modèles.

Les scripts d ’exp loration sy stém a tiq u e

Ces scripts p erm etten t l’étude rapide de trois objectifs : le tem ps d ’accélération, les vitesses maximales et l’autonom ie. Ils sont capables de prendre en com pte la variation de un à trois

param ètres. Les études à large plage de variation p erm e tte n t de repérer des phénom ènes de saturation ou d ’autres singularités pouvant sem bler in atten d u es. Les phénom ènes mis en jeu p ar les sim ulateurs sont devenus complexes m algré la conception des sim ulateurs p a r blocs simples. Cependant, l’affichage graphique des résu ltats p erm et une visualisation p ratiq u e des résultats. L ’étude du tricycle roadster illustre l’u tilisatio n des sim ulateurs et des scripts. De nom breuses études sont rendues possibles grâce à ces outils. Elles n ’ont m alheureusem ent pas pu être tou tes présentées dans ce mémoire. Les capacités d ’accélération (moins de 6 s de 0 à 100 k m .h - 1 ), les vitesses maximales (160 km .h - 1 ) et l’autonom ie (100 km en suivant le W M T C 3) du ro ad ster sont séduisantes. Il est particulièrem ent bien ad ap té p ou r réaliser les tra je ts entre le lieu de do­ micile et de travail to u t en restan t récréatif. Enfin, cet exercice m et égalem ent en valeur les pistes de futures recherches concernant entre a u tre son aêrodynam ism e.

D e nom breuses p ersp ectiv es

Les futurs travaux envisagés sont d ’une p a rt l’am élioration des sim ulateurs suivant trois axes. Dans un prem ier tem ps, le modèle du m oteu r ainsi que celui de la b a tte rie peuvent être développés afin q u ’ils soient simulés de façon dynam ique. E nsuite, un m odèle therm ique p o u rrait être intégré au m oteur et à la batterie. Ce dernier sim ulerait la propagation de la chaleur et l’évolution de la tem pérature de ces éléments. Ainsi, le m odèle des accum ulateurs p o u rrait prendre en com pte les variations d ’efficacité dues à la tem p ératu re des cellules et celui de la propulsion p e rm e ttra it l’estim ation du tem ps d ’évolution en régime de pointe. Enfin, les sim ulateurs devraient être validés expérim entalem ent.

De plus, il serait pratique de pouvoir réaliser des études m ulti-objectifs. Un script p o u rrait com­ piler les résultats des deux types de sim ulateurs au sein d ’un m êm e test. D ans cette optique, un nouvel objectif peut être ajouté : le prix. Les élém ents de la chaîne se verraient assigner d ’un coût fixe ou variable en fonction de leur puissance, de leur masse ou de leur capacité p a r exemple. Chaque configuration p o urrait alors être évaluée suivant son prix.

Ensuite, les scripts p erm etten t l’étude ju s q u ’à trois p aram ètres car les résu ltats peuvent encore être représentés graphiquem ent. C ependant, si une des deux solutions suivantes é tait mise en place, cela p erm e ttra it de se détacher de la co ntrainte de visualisation des résultats. La prem ière est l’utilisation d ’algorithm es d ’optim isation qui savent converger vers des m axim a ou des mi- nim a de la valeur d ’un objectif. La seconde est le calcul de la sensibilité des param ètres (par le gradient). Ainsi, l’analyse p ou rrait concerner plus de trois param ètres à la fois.

P ou r conclure

Ce logiciel facilite la conception prélim inaire de nouveaux véhicules électriques. C ette m aîtrise contribue m odestem ent à m ultiplier le nom bre de véhicules entièrem ent électriques sur les routes et tend ainsi à réduire l’im pact de l ’autom obile sur l’environnem ent.

ANNEXE A