5 mars 2014

Chaîne cinématique hybride haut rendement à double train

Les nouvelles idées sur l’hybridation de la chaîne de traction fourmillent mais celui de l’ingénieur Arts et Métiers Denis Buffet présente un concept qui apporte quelques avantages supplémentaires à une hybridation de type Toyota Prius.

L’architecture est toujours de type série-parallèle qui associe une chaîne de traction mécanique à une chaîne de traction électrique (génératrice–variateur–moteur) par l’intermédiaire d’un train d’engrenages épicycloïdal. L’analyse de Denis Buffet : « Du point de vue de l’efficacité énergétique, cette architecture est vraisemblablement la meilleure. En effet, une part importante de l’énergie mécanique du moteur thermique est directement transmise aux roues au travers d’engrenages à haut rendement. Seulement une petite partie de l’énergie est dérivée vers la chaîne électrique au rendement médiocre en raison de ses multiples transformations énergétiques. De plus, l’utilisation de deux machines électriques plutôt qu’une machine, alternativement génératrice ou motrice, permet de fonctionner à bilan électrique quasi nul pour minimiser la batterie et les quantités d’énergie multi-transformées ».

L’idée de Denis Buffet est une chaîne cinématique hybride à double train : un pour les basses vitesses, l’autre pour les hautes vitesses. Le passage d’un train à l’autre est réalisable en roulant, par permutation de leur arbre pilote. Les variations des vitesses de rotation et le transfert d’énergie cinétique sont réalisables grâce à un train épicycloïdal à raison négative.



Par rapport au train unique, le double train permet de diviser par deux la puissance de la chaîne de traction électrique, batterie comprise. Denis Buffet annonce les avantages suivants : « Cette conception offre un avantage économique sur le prix de revient du véhicule mais aussi sur sa consommation car beaucoup moins d’énergie est dérivée et multi-transformée. L’objectif est une chaîne électrique de 10 à 15 kW qui pourrait ainsi fonctionner en 48V avec une batterie minimale. Il y a également d’autres avantages: fonctionnement dans un seul quadrant, possibilité d’une conduite économique ou plus sportive, meilleur rapport de roue, prévention des survitesses… ». Ce niveau de puissance électrique serait compatible avec un moteur thermique de 80 à 100 kW.

Autre intérêt du projet, il serait aussi possible de stocker de l’énergie cinétique. A vitesse moteur constante, quand le véhicule décélère, l’arbre pilote accélère d’où un stockage possible d’énergie cinétique dans le rotor de la génératrice. Le phénomène est amplifié avec le train basse vitesse et minimisé avec le train haute vitesse comme recherché. Denis Buffet : « Qualifiable de «bref», ce stockage d’énergie permet: le freinage régénératif sans grossir la batterie, l’amélioration ponctuelle des performances et une aide au redémarrage du moteur en Stop & Start… . La quantité d’énergie stockée est voisine de l’Hybrid Air avec l’avantage de rester une solution électrique simple, préparant l’adjonction éventuelle d’une batterie «plug in». » L’objectif est l’emploi d’un rotor de 15 kg à 18’000 tr/mn, sans dépasser les 200 m/s en vitesse périphérique pour rester dans des solutions basiques.

Ces systèmes ont été brevetés. Denis Buffet se tient à la disposition des professionnels pour donner plus d’informations : nitse@wanadoo.fr.

  Yvonnick Gazeau

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