Solutions pour véhicules propres et économes
Centre de résultats Transports
Dans le domaine des transports, IFP Energies nouvelles développe les technologies permettant une réduction des émissions et de la consommation des transports routiers et aériens. Ses recherches portent notamment sur l'amélioration des performances des motorisations conventionnelles, l'évaluation et la validation de carburants alternatifs bas carbone et l'électrification des véhicules. Il développe également des technologies et procédés pour la production d'électricité et de chaleur à basse teneur en CO2.
Les programmes de recherche sont axés sur :
■ motorisations thermiques bas CO2,
■ hybridation-électrification véhicule,
■ carburants et biocarburants,
■ motorisation aéronautique,
■ technologies de post-traitement des polluants,
■ synthèse et intégration véhicule,
■ production d'énergie bas CO2en installation fixe.
www.ifpenergiesnouvelles.fr
IFP Energies nouvelles
1 et 4, avenue de Bois-Préau – 92852 Rueil-Malmaison Cedex – France Tél. : +33 1 47 52 60 00 – Fax : +33 1 47 52 70 00
Établissement de Lyon
Rond-point de l’échangeur de Solaize – BP3 – 69360 Solaize – France Tél. : +33 4 78 02 20 20(+33 4 37 70 20 00 à partir du 01/01/2011)
Site de Rueil-Malmaison
Énergies renouvelables| Production éco-responsable | Transports innovants| Procédés éco-efficients | Ressources durables
IFP Energies nouvelles – Centre de résultats Transports Tél. : +33 1 47 52 65 56 – Fax : +33 1 47 52 70 69
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IFP Energies nouvelles est un organisme public de recherche, d’innovation industrielle et de formation intervenant dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement.
Sa mission est d'apporter aux acteurs publics et à l'industrie des technologies performantes, économiques, propres et durables pour relever les défis sociétaux liés au changement climatique, à la diversification énergétique et à la gestion des ressources en eau.
Son expertise est internationalement reconnue.
Pour remplir sa mission, 2 des objectifs stratégiques d’IFP Energies nouvelles sont :
Développer des transports économes et à faible impact environnemental
À partir de son expérience en motorisation, acquise en partenariat avec les plus grands constructeurs automobiles, IFP Energies nouvelles conçoit et finalise les solutions technologiques pour réduire toujours plus la consommation des véhicules et limiter au maximum leur impact sur l'environnement. Il travaille également à la mise au point de motorisations à faibles émissions de CO2pour le transport aérien.
Produire à partir de sources renouvelables des carburants, des intermédiaires chimiques et de l'énergie
Pour lutter contre l'effet de serre responsable du changement climatique et limiter la dépendance du secteur des transports au pétrole, IFP Energies nouvelles travaille sur la production de biocarburants, d'intermédiaires chimiques et d'énergie à partir de la transformation de la biomasse. Il conçoit également des solutions technologiques pour exploiter les énergies marines.
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Véhicules propres et économes
Les solutions
Le secteur des transports joue un rôle capital dans toute économie moderne. Un niveau élevé de mobilité des personnes et des marchandises est non seulement une caractéristique fondamentale des pays développés, mais également une des
conditions qui ont permis leur développement.
Un certain nombre de défis majeurs est désormais à relever : sécuriser et diversifier les approvisionnements en énergie, maîtriser les émissions polluantes et
les nuisances sonores, réduire les émissions de gaz à effet de serre. Le transport routier reste ainsi au centre des politiques énergétiques nationales et doit désormais être envisagé dans
une problématique de développement durable.
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De la recherche
exploratoire
à l’intégration véhicule
Missions
• Réduction des émissions de CO2et de gaz polluants des véhicules
• Développement de moteurs innovants pour un transport durable
Les travaux de recherche engagés par IFP Energies nouvelles visent à répondre à l’enjeu majeur de la réduction de la
consommation des véhicules et de leurs émissions de CO
2pour préserver l’environnement et limiter les effets sur le climat.
Cette démarche passe notamment par l’amélioration
des couples moteurs/carburants, le développement
de technologies innovantes à basse consommation
et l’évaluation de carburants alternatifs.
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Partenariats
Une large partie des recherches d’IFP Energies nouvelles est menée en partenariat avec l’industrie.
À ce titre, les activités Transports d’IFP Energies nouvelles bénéficient du label Carnot (Institut Carnot/
IFP-Moteurs). Outre les contrats bilatéraux et les prestations, IFP Energies nouvelles coordonne depuis plusieurs années des consortiums, program mes de recherche au cœur même des préoccupations industrielles.
D’autre part, IFP Energies nouvelles s’assure du transfert technologique et de la valorisation de ses
innovations dans le domaine du véhicule propre et économe au
travers de son partenaire D2T, société internationalement reconnue dans le domaine de l’automatisation, l’ingénierie et la commercialisation de moyens d’essais pour les moteurs et groupes motopropulseurs.
Dans le cadre de ses développements d’outils de modélisation et simulation système, IFP Energies nouvelles s’est, par ailleurs, associé à la société LMS pour la commercialisation de librairies de codes au sein de la plate-forme Imagine.Lab AMESim.
Formation
Former les spécialistes de demain, capables de relever les défis associés à la transition énergétique, tel est également l’engagement
d’IFP Energies nouvelles au travers d’IFP School. Chaque année cette école diplôme plus de 600 étudiants issus du monde entier.
Par ailleurs, IFP Training propose des formations professionnelles en réponse aux besoins
des dirigeants, cadres et techniciens des industries de l’automobile, de l’énergie et de la chimie.
Chiffres clés de la R&D Transports à IFP Energies nouvelles
• 250 ingénieurs experts, techniciens et scientifiques
• 2 centres de développements et d’essais : Rueil-Malmaison (Paris) et Solaize (Lyon)
• 18 domaines de compétence es domaines d’excellence
d’IFP Energies nouvelles interviennent tout au long de la chaîne de conception du groupe motopropulseur (GMP) :
■développement de moteurs et de leurs systèmes de contrôle fondés sur des concepts innovants,
■adaptation de la transmission à l’application véhicule ciblée,
■intégration du groupe
motopropulseur dans le véhicule,
■calibration et validation sur piste d’essais des prestations
fonctionnelles du véhicule.
L’effort de R&D est particulièrement renforcé dans les domaines de l’efficacité du moteur à combustion interne, de l’hybridation des véhicules, du stockage d’énergie électrique et de la mise en œuvre de carburants alternatifs.
Expertises
Au sein d’équipes pluridisciplinaires, du technicien spécialisé à l’ingénieur expert, les collaborateurs d’IFP Energies nouvelles, basés à Rueil- Malmaison et à Lyon, constituent un réseau unique d’expertises.
L
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Des solutions
technologiques
Grâce à ses compétences interdisciplinaires et à son approche système, IFP Energies nouvelles propose :
n des solutions GMP innovantes optimisées pour l’application véhicule et l’usage visés,
n des familles de solutions technologiques déclinées autour de deux grands axes stratégiques : transports innovants et énergies renouvelables,
n une orientation et un accompagnement dans les choix technologiques afin
d’optimiser les performances et le coût des systèmes,
n des moyens d’essais avancés pour le développement complet de la chaîne de conception du GMP.
Flex Hybrid : le laboratoire roulant plug-in hybride d'IFP Energies nouvelles.
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tout en prenant en compte l’agrément et les attentes clients souhaités par les marques automobiles.
Diesel ultra-bas CO2
IFP Energies nouvelles étudie des solutions GMP innovantes visant à réduire de manière drastique les émissions de CO2des motorisations diesel. En particulier, IFP Energies nouvelles dispose d’une expertise poussée dans le domaine de la réduction des cylindrées moteur (downsizing),des boucles d’air (suralimentation) et des carburants alternatifs.
Par ailleurs, l’expertise d’IFP Energies nouvelles en simu lation systèmes permet de mettre en relation le niveau de CO2 cible et la motorisation thermique envi sagée afin d’anticiper d’éventuel les nécessités d’hybridation.
Les solutions proposées tiennent compte des objectifs économiques liés au type d’application véhicule
visé ainsi que des performances souhaitées. IFP Energies nouvelles est ainsi souvent sollicité pour optimiser le coût d’utilisation de véhicules existants. L’optimisation rapide du contrôle moteur (Model Based Design) associée aux outils innovants de calibration du groupe motopro pulseur permet d’obtenir très rapidement des réductions d’émissions de CO2.
Essence ultra-bas CO2
IFP Energies nouvelles est fortement impliqué dans la recherche de solutions ultra-bas CO2 pour les motorisations essence. Il a
notamment développé une solution IDE dédiée avec sur alimentation pour les moteurs à essence, qui permet de combiner un couple élevé à bas régime et une puissance spécifique élevée avec une consommation de carburant modérée à forte charge par rapport aux moteurs
suralimentés à injection indirecte actuels. Cette solution est issue d’un Diesel Euro 6+
Au travers de ses nombreux projets de recherche, IFP Energies nouvelles a acquis une expérience et des compétences pointues dans le développement de motorisations diesel et la gestion des compromis multiprestations. Les solutions proposées s’appuient notamment sur 4 expertises majeures que sont :
■la combustion diesel, avec la recher che permanente de la meilleure prestation globale en termes de consommation/
pollution/bruit,
■le contrôle moteur, notamment pour la gestion de nouveaux procédés de combustion (HCCI, LNC, LTC),
■le post-traitement, afin d’identifier en amont les couplages systèmes les plus pertinents (DOC, FAP, LNT, SCR, etc.),
■la calibration moteur et véhicule.
Cette dernière permet une gestion optimale des compromis dans le respect des futures normes
Transports innovants
l’objectif étant de modéliser et de simuler avec précision des composants et de mettre au point des stratégies de contrôle système avancée s afin d’optimiser la gestion de l’énergie à bord des véhicules.
IFP Energies nouvelles travaille également à la caractérisation de la machine électrique ainsi qu'à l'optimisation de son
dimensionnement. Parallèlement, leurs compétences en matière de prototypage rapide de contrôle embarqué ont permis aux équipes d’IFP Energies nouvelles de développer et d’optimiser des démonstrateurs HEV à très faibles émissions de CO2, en collaboration avec leurs partenaires.
acquis une grande expérience dans l’évaluation de l’impact environne - mental des HEVs, en fonction de leur usage et de leur comportement, grâce à des simulations des
composants et du système. L’outil de simulation conçu par IFP Energies nouvelles, appelé HOT, permet d’optimiser, pour un cycle de conduite spécifique et une application donnée, l’usage alterné entre moteur thermique et moteur électrique afin de réduire au maximum les émissions de CO2. En tant que spécialiste des carburants alternatifs, IFP Energies nouvelles est en parfaite position pour proposer des solutions associant hybridation et carburants à faibles émissions de CO2. Des recherches sont également menées dans le domaine du stockage de l’énergie, système de combus tion innovant
associé à une géo métrie optimisée de la chambre de combustion et des conduits d’air. IFP Energies nouvelles propose également l’adaptation de moteurs spécifiques associés à des motorisations hybrides.
Hybridation et électrification Conscient du fait que les véhicules hybrides (HEVs), plug-in hybrides (P-HEVs) et les véhicules électriques (EVs) joueront un rôle déterminant dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre, IFP Energies nouvelles développe une approche globale et coordonnée visant à optimiser l’ensemble du système, de la simulation au dimensionnement des compo sants jusqu’à la
réalisation de démonstra teurs.
IFP Energies nouvelles a notamment
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La Smart Vehgan, développée par IFP Energies nouvelles en partenariat avec l’Ademe, GDF Suez, l’Inrets et Valeo, cumule les avantages de l’hybridation à ceux de l’utilisation d’un carburant à faible teneur en carbone, le gaz naturel.
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Véhicule de ramassage des déchets, fonctionnant au gaz naturel.
Énergies renouvelables
GNV
IFP Energies nouvelles est un promoteur de longue date du développement de la combustion GNV appliquée aux moteurs à combustion interne. Les solutions innovantes d’IFP Energies nouvelles portent par exemple sur des systèmes de combustion bas NOx en phase avec la sévérisation des normes d’émission, sur des systè mes d’injection et de distribution avancés, sur l’utilisation de nouveaux mélanges carburants ou bien encore sur le post-traitement. Les solutions IFP Energies nouvelles en
motorisation GNV s’appli quent aussi bien aux petits véhicules urbains qu’aux véhicules poids lourds.
Biocarburants
Depuis de nombreuses années, IFP Energies nouvelles mène des études sur la qualité des carburants et sur leur compatibilité avec les technologies moteurs.
IFP Energies nouvelles bénéficie d’un bouquet unique de compétences, de la formulation de carburants aux procédés de raffinage jusqu’aux technologies moteurs. IFP Energies nouvelles propose des solu tions spécifiques, de la réalisation d’études rapides à la qualification complète de nouveaux produits.
S’appuyant sur plus de 20 ans d’expérience dans le développement des biocarburants, IFP Energies nouvelles propose des solutions innovantes dans les domaines suivants :
■évaluations du puits à la roue,
■évaluation de futurs carburants, y compris de la compatibilité entre moteurs et carburants,
■adaptation et optimisation de systèmes pour de faibles incorporations de biocarburants,
■développements moteurs spécifiques pour des incorporations plus élevées en biocarburants,
■validation et gestion de flottes de véhicules.
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Expertise
moteurs
À partir d’une expérience système pointue des groupes motopropulseurs, IFP Energies nouvelles conçoit et finalise des solutions technologiques pour réduire toujours plus la consommation des véhicules et limiter au maximum leur impact sur l’environnement.
Les efforts de R&D sont notamment renforcés
sur l’hybridation des véhicules, le stockage d’énergie
électrique et la mise en œuvre de carburants alternatifs.
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Conception et mise au point de moteurs propres à haut rendement
■validation et optimisation de systèmes et sous-systèmes en termes d’efficacité et de durabilité,
■mise au point de stratégies de pilotage électronique de l’ensemble moteur/carburant/
post-traitement,
■développement d’outils
de prototypage rapide permettant d’intégrer les besoins spécifiques des clients,
■analyse et mise au point de la phase de démarrage à très basse température.
Méthodologies et outils de calibration avancés IFP Energies nouvelles développe des outils expérimentaux et des méthodologies avancées,
indispensables à la mise au point du véhicule :
■automatisation des bancs,
■élaboration de plans d’expérience,
■traitement de données,
■création et optimisation
des cartographies moteurs, etc.
Optimisation de l’architecture de la boucle d’air
Les équipes d’IFP Energies nouvelles étudient le système de
suralimentation et d’EGR jusqu’à la distribution :
■optimisation de chaque composant pour les moteurs essence et diesel,
■validation des sous-systèmes par des approches calculs 0D et 3D ou des simulations Software in-the-Loop,
■mise en place de méthodologies de conception intégrant les outils de calcul.
Développement de nouvelles technologies de post-traitement IFP Energies nouvelles travaille sur l’optimisation de systèmes complets jusqu’aux analyses spécifiques :
■développement et évaluation de technologies de piégeage des NOx, de catalyse 4 voies, de réduction catalytique sélective des NOx (SCR), etc.,
Conception de nouveaux procédés de combustion La compréhension des modes de combustion permet à IFP Energies nouvelles de concevoir de nouveaux procédés de combustion :
■conception de modèles de calcul originaux afin de comprendre les phénomènes et de contrôler les paramètres de la combustion dans toutes les phases (initiation, propagation et formation
des polluants),
■application des outils de modélisa - tion et de diagnostic optique dans le processus de développement des chambres de combustion,
■mise au point de nouveaux modes de combustion pour répondre aux exigences en termes de performance, de consommation et de pollution.
Une expertise système complète, du prédimensionnement
à l’optimisation de la calibration
Logiciel de supervision de banc moteurs Morphée 2 développé avec D2T.
Carburants alternatifs à basses émissions de CO 2
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■le développement de nouveaux procédés de production de carburants alternatifs de 1reet 2e générations : biodiesel, bioéthanol à partir de coproduits céréaliers, forestiers et de biomasse dédiée, biodiesel de synthèse,
■l’élaboration des dossiers de norma - lisation aux niveaux national
et européen.
Mise au point de moteurs adaptés aux carburants alternatifs
S’appuyant sur ses compétences croisées en termes de technologie moteur et d’élaboration
de carburants, IFP Energies nouvelles étudie :
■la compatibilité des moteurs aux différents carburants alternatifs,
■les interactions entre formulation des carburants et comportement des moteurs : émissions
de polluants, combustions
anormales, agrément d’utilisation, phénomènes d’encrassement, etc.
■la caractérisation des matériaux plastiques ou composites et de leurs compor tements afin notamment de réaliser des composants (tuyaux, réservoirs, joints) adaptés à ces nouveaux carburants,
■la mise en place de techniques d’analyse des polluants associées à des méthodologies de mise en œuvre sur banc d’essais moteurs et véhicules.
De la formulation
à la spécification de carburants alternatifs
En associant l’expertise de ses ingénieurs motoristes aux compétences acquises dans le développement de procédés de raffinage, IFP Energies nouvelles couvre un large champ d’activités :
■la formulation de carburants alternatifs provenant de différentes filières (biocarburants, gaz naturel, carburants de synthèse issus des procédés XTL, etc.) à destination des applications automobiles, navales ou aéronautiques, évaluation de carburants
alternatifs à basses émissions de gaz à effet de serre, issus de différentes filières de production, est une thématique prioritaire d’IFP Energies nouvelles.
Identification du potentiel et évaluation de l’impact système et environnemental
des carburants alternatifs IFP Energies nouvelles s’est imposé comme un acteur majeur dans l’étude des conditions optimales d’utilisation des carburants alternatifs dans les moteurs et travaille sur :
■l’identification et la validation des carburants issus des filières alternatives : émissions, consom - mation, CO2, compatibilité,
■l’analyse de cycle de vie (ACV) pour évaluer les impacts
environnementaux des carburants,
■le contrôle de leur innocuité sur le comportement des moteurs et de leurs différents équipements (dont les systèmes de dépollution),
IFP Energies nouvelles dispose
d’une double expertise unique en carburants et technologies moteurs
Véhicule de démonstration EASI : solution alternative éthanol pour un véhicule diesel durable. Mélange de bioéthanol et de biocarburants diesel de 1reet 2egénérations.
L’
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Hybridation
et électrification
Simulation système et
optimisation de l’énergie à bord IFP Energies nouvelles s’appuie sur la simulation pour l’optimisation des architectures de motorisation, de transmission et de stockage d’énergie.
Évaluation et modélisation du stockage d’énergie IFP Energies nouvelles évalue l’efficacité des technologies de stockage d’énergie électrique embarqué et réalise
le développement :
■d’outils et de méthodologies de diagnostic et de contrôle pour les batteries et les supercapacités,
■de modèles physiques pour
les systèmes de stockage (batteries Ni-MH, Li-ion, et supercapacités),
■d’outils de simulation intégrés dans la plate-forme LMS Imagine.Lab AMESim.
hybridation thermique/
électrique apporte une réponse efficace à la problématique de la réduction de la consommation des véhicules grâce à l’optimisation du fonctionnement du moteur thermique et de la gestion de l’énergie à bord.
Conception de moteurs thermiques dédiés
IFP Energies nouvelles travaille sur les différents niveaux d’hybridation ainsi que sur leur association avec des carburants alternatifs (GNV, biocarburants, etc.) et concentre ses actions sur :
■la conception de moteurs à combustion interne optimisés pour des applications hybrides,
■le développement des stratégies de contrôle permettant d’optimiser la gestion du moteur et de l’énergie à bord du véhicule,
■l’étude de concepts de transmission innovants.
Une approche système pour l’hybridation des GMP
Moteur thermique
Conception et optimisation de moteurs thermiques dédiés (essence, diesel, GNV, etc.)
Transmission
Évaluation de concepts
Stockage de l’énergie
Modélisation BMS Essais
Modélisation de systèmes
Modélisation et simulation de chaînes de propulsion hybrides
Contrôle système
Élaboration de stratégies de contrôle
Plate-forme hybride HIL
Gestion de l’énergie
Gestion de l’énergie à bord (conception de l’architecture et contrôle)
Machine électrique
Caractérisation et modélisation Optimisation du dimensionnement
L’
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Modélisation et simulation
Modélisation 3D de la combustion
IFP Energies nouvelles développe également des modèles physiques de phénomènes liés à la combustion : modèles de spray, auto-inflammation, initiation, combustion turbulente et formation des polluants. Ces modèles sont introduits dans son propre code de modélisation tridi mensionnelle CFD moteur, IFP-C3D.
Enfin, IFP Energies nouvelles étend ses dévelop pements de modèles à la simulation 3D aux grandes échelles (LES) pour une meilleure prédiction et pour simuler les phénomènes transitoires complexes.
Compréhension des
phénomènes physiques grâce aux diagnostics optiques
IFP Energies nouvelles met en œuvre des systèmes lasers complexes qui permettent la compréhension de la combustion (accès aux différents procédés physiques et chimiques), la visua li sation et l’analyse des phéno - mènes liés à l’injection et à l’aéro- dynamique interne dans les moteurs.
Grâce aux analyses effectuées sur des cellules et des moteurs trans- parents équipés de lasers à fréquences variables, IFP Energies nouvelles valide les modèles physiques associés aux codes de calcul.
■IFP-Engine et IFP-Exhaust : simulation détaillée du moteur thermique et de sa ligne d’échappement.
Cette plate-forme offre une solution de prototypage virtuel système utilisable tout au long du cycle de dévelop pement et couvre l’ensemble des organes du groupe motopropulseur.
Outre l’interactivité entre les librairies IFP Energies nouvelles et les autres librairies standard au sein de la plate-forme, des inter faces dédiées permettent une inter action avec des outils de simulation externes via un processus de cosimulation, ou via un export complet du modèle. Un modèle de moteur peut ainsi être simulé dans la plate-forme et interagir en cosimulation avec un calculateur sous Matlab Simulink, voire être exporté dans cet environnement pour le développement et la validation des lois de contrôle.
our répondre aux besoins croissants de l’industrie automobile dans la
compré hension et la conception des moteurs, IFP Energies nouvelles propose :
■des outils logiciels prédictifs et performants liés à la modélisation et à la simulation des moteurs et des véhicules,
■une approche de modélisation système fondée sur une simpli - fication des modèles 3D pour développer des modèles globaux amenés à fonctionner rapidement sur des PC de bureau.
Conception de librairies de codes pour la simulation du groupe motopropulseur et du véhicule
IFP Energies nouvelles développe des outils permet tant de modéliser le comportement du composant jusqu’au système véhicule.
Les librairies IFP-Drive, IFP-Exhaust et IFP-Engine, largement utilisées chez les constructeurs automobiles et les équipementiers, sont disponibles sur la plate-forme de simulation LMS Imagine.Lab AMESim :
■IFP-Drive : analyse de la consom - mation et des émissions sur cycle des véhicules conventionnels et hybrides,
La complexité du GMP en termes d’architecture et de contrôle impose la mise en œuvre de la modélisation à chaque étape de sa conception
Ligne d’échappement
Interface de contrôle moteur
Conducteur Transmission Véhicule
Moteur Mélange air-carburant / cycle ECE
Temps en seconde 1.06
1.04 1.02 1.00
0.98
0.96
0 50 100 150 200
0 50 100 150 200 s
10
8
6
4
2
0 Bar
Cycle ECE IMEP BMEP
Modèle de véhicule Résultats pour le véhicule sur cycle ECE
P
Exemple de simulation véhicule sur la plate-forme LMS Imagine.Lab AMESim.
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Applications industrielles En réponse aux objectifs industriels de diminution des délais de
calibration, de réduction de la consommation et des émissions de polluants du groupe moto propulseur, IFP Energies nouvelles propose son expertise dans les domaines suivants :
■moteurs thermiques : contrôle des nouveaux modes de
combustion (HCCI, CAI), réduction des efforts de calibration par une approche Model Based Design, gestion d’architectures d’air complexes (VVT, double suralimentation, EGR haute et basse pressions, distri bu tion variable), adaptation aux carburants (FlexFuel, biodiesel),
■post-traitement des gaz d’échappement : optimisation par la commande du cycle de régéné ration des filtres à particules,
■véhicules hybrides : commande hiérarchisée des sous-systèmes imbriqués (thermique, électrique, transmission, optimisation de l’énergie à bord),
■motorisation électrique : pilotage de moteurs et gestion d’alterno- démarreurs pour véhicules hybrides.
■développement d’un environ ne ment complet de conception :
de la cosimulation au simulateur temps réel (HIL). Cette approche repose sur l’utilisation de simulateurs moteurs et véhicules développés dans l’environ nement logiciel LMS Imagine.Lab AMESim avec les librairies IFP Energies nouvelles,
■développement de méthodologies de calibration des lois de commande pour le moteur ou le véhicule fondées sur des critères de performance et de robustesse,
■réalisation des systèmes de prototypage rapide pour une intégration et validation complète du contrôle moteur sur banc moteur ou démonstrateur véhicule.
ous les développements actuels de groupes motopropulseurs, conventionnels ou hybrides, imposent la maîtrise de leur système électronique de contrôle.
Développement et intégration du contrôle moteur complet sur véhicule
De la stratégie à l’application véhicule, IFP Energies nouvelles propose des travaux de :
■conception de lois de commande adaptées aux problématiques rencontrées sur les moteurs actuels et futurs assurant leur intégration dans un contexte industriel,
Une offre complète en contrôle moteur :
de la stratégie à l’application véhicule
Cycle de développement fondé sur la simulation
Cosimulation Conception d’algorithmes
Prototypage rapide Intégration des composants
Essais expérimentaux Modélisation
Validation du contrôleur HIL
Contrôle moteur/véhicule
Véhicule et banc d’essai
Modèle du système Contrôleur
de prototypage
Identification Mise au point
Calibration Validation
Démonstrateur véhicule diesel bas NOx, fonctionnant en mode de combustion HCCI.
Réalisation du contrôle moteur et de l’intégration véhicule par IFP Energies nouvelles.
Projet IFP Energies nouvelles, Ademe, Faurecia et Valeo.
T
Contrôle moteur
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Banc de puissance ± 120 kW pour tester les packs batterie complets dans une enceinte climatique fonctionnant entre – 40 °C et + 80 °C.
Une gamme complète de services couvrant essais standard, essais sur bancs spécifiques et intégration véhicule.
Des moyens
avancés
d’essais et de calcul
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Bancs machines électriques Un banc à petite échelle de puissance (1/20e) pour l'étude du GMP hybride permettant :
■la simulation en temps réel du moteur thermique et du véhicule,
■la validation de la répartition des puissances électrique et
thermique en temps réel et sur cycle normalisé,
■le contrôle du moteur électrique et de son électronique de puissance "ouverte".
Un banc de 120 kW et 400 Nm pour la validation des systèmes
électriques de traction des VEHs et VEs :
■validation du fonctionnement stabilisé des systèmes électriques dans un environnement proche de la réalité véhicule,
■validation du comportement sur cycles normalisés avec simulation temps réel du reste du véhicule,
■développement et calibration du contrôle rapproché des organes électriques.
Scanner X
Un scanner utilisé pour les opérations de digitalisation, reconstruction CAO, maillage et calcul.
Banc d’injection
Un laboratoire dédié à la mesure des quantités injectées et associé à une salle de maquettage des systèmes d’injection.
Banc aérodynamique
Un laboratoire dédié à la mesure des perméabilités de culasses et de l’aérodynamique interne des chambres de combustion des moteurs.
Banc stockage d’énergie Un banc d’essai de batteries et de supercapacités permettant :
■la caractérisation en puissance de packs batterie/supercapacité en grandeur réelle soumis à des conditions de charge et température simulées,
■le cyclage long terme suivant un profil de charge prédéfini pour simuler le vieillissement,
■une banque de données pour définir et valider les modèles de systèmes de stockage d’énergie,
■la caractérisation de systèmes de gestion de batterie,
■la validation de nouvelles stratégies de contrôle.
Moyens d’essais
Les installations IFP Energies nouvelles situées à Rueil-Malmaison font partie du site
territorial Île-de-France du pôle de compétitivité Mov’eo.
Bancs optiques
Un laboratoire de diagnostics optiques permettant d’étudier les phénomènes internes de mélange et de combustion, avec :
■des bancs moteurs dits
“transparents”,
■des enceintes pressurisées.
Bancs moteurs
Un ensemble complet d’équipements lourds dédiés à la R&D moteur intégrant :
■des bancs d’essais moteurs véhicules légers et poids lourds,
■un banc transitoire HIL (Hardware in-the-Loop)afin de réaliser des essais en haute dynamique (reproduction de cycles normalisés, essais d’agrément de conduite et essais stabilisés à chaud) dédié notamment aux véhicules hybrides,
■un banc transitoire climatique et une cellule de démarrage grand froid.
Bancs véhicules
Des bancs à rouleaux équipés pour la mesure des émissions de polluants réglementés et non réglementés des véhicules, sur cycles de roulage (normalisés ou spécifiques).
18 Moyens de simulation et de calcul
Simulation système
Une plate-forme de simulation LMS Imagine.Lab AMESim incluant les librairies dédiées à l’environnement moteur développées par IFP Energies nouvelles : IFP-Engine (moteur 1D), IFP-Drive (véhicule), IFP-Exhaust (post-traitement).
Modélisation 3D
Des codes de calcul 3D en combustion moteur développés par IFP Energies nouvelles (IFP-C3D) ou avec le Cerfacs à Toulouse (AVBP pour la LES), des moyens de calcul : un cluster de 1 824 cœurs AMD Barcelona 2.3 GHz.
Bureaux d’études
Des bureaux d’études de pointe destinés :
■aux moteurs, avec les logiciels CAO CATIA V4 et V5, Abacus, Nastran (calculs de structures, résistance des matériaux),
■à l’électronique, avec ACEbox,
■à l’électrotechnique et l’automatisme.
Laboratoires
Matériaux, physico-chimie
■un laboratoire d’analyses
et de développement de matériaux (caractérisation, perméabilité, durabilité des matériaux) comprenant des cellules de vieillissement et des bancs de mesure de perméabilité,
■un laboratoire de caractérisation physico-chimique des produits.
Post-traitement
Des laboratoires spécialisés :
■un laboratoire de pollution automobile associé aux bancs à rouleaux, permettant l’analyse de polluants non réglementés,
■un laboratoire de catalyse de post- traitement équipé de bancs de gaz synthétiques pour la caractérisation des catalyseurs.
Métrologie et instrumentation Un laboratoire dédié à la qualité des étalonnages et des mesures.
Solutions pour véhicules propres et économes
Centre de résultats Transports
Dans le domaine des transports, IFP Energies nouvelles développe les technologies permettant une réduction des émissions et de la consommation des transports routiers et aériens. Ses recherches portent notamment sur l'amélioration des performances des motorisations conventionnelles, l'évaluation et la validation de carburants alternatifs bas carbone et l'électrification des véhicules. Il développe également des technologies et procédés pour la production d'électricité et de chaleur à basse teneur en CO2.
Les programmes de recherche sont axés sur :
■ motorisations thermiques bas CO2,
■ hybridation/électrification véhicule,
■ carburants et biocarburants,
■ motorisation aéronautique,
■ technologies de post-traitement des polluants,
■ synthèse et intégration véhicule,
■ production d'énergie bas CO2en installation fixe.
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IFP Energies nouvelles
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