11 décembre 2014

Hybride série-parallèle à fonctionnement pulsé

Notre actualité du 5/03/2014 présentait un concept hybride série-parallèle à double train planétaire (basses et haute vitesse) avec la possibilité de stocker environ 150 KJ d’énergie cinétique dans le rotor de sa génératrice avec ou sans volant, plutôt que dans une batterie. Cette conception était l’œuvre de l’ingénieur Arts et Métiers Denis Buffet. Celui-ci présente ici une variante à pulsations pour un meilleur rendement du moteur à faible puissance et qui remplace la fonction « roue libre » qui coupe et désengage momentanément le moteur thermique afin d’éviter les sollicitations perturbatrices de la batterie.

Denis Buffet explique : « A faible puissance, l’alimentation en carburant du moteur devient cyclique avec des phases passives où le volant d’inertie entraîne le véhicule et son moteur non alimenté et des phases actives où le moteur alimenté entraine le véhicule et le volant. La puissance motrice en phase active est forcément plus élevée pour compenser les phases passives ». Ce concept permet d’utiliser le moteur dans des zones de meilleur rendement. Pour maintenir la vitesse du véhicule, le volant ralentit en cédant de l’énergie, idem pour le moteur suivant la formule de Willis sur les vitesses. Ils sont ensuite ré-accélérés de façon répétitive (pulsations).

Contrairement aux phases de roue libre, le moteur n’est cependant jamais arrêté : il est seulement ralenti puis ré-accéléré faiblement en raison du choix du train épicycloïdal. En phase passive une grande part de la puissance est transférée par la chaine électrique alors qu’en phase active l’essentiel de la puissance, relativement plus élevée, est transféré par la chaine mécanique beaucoup moins limitée en puissance.

Denis Buffet : « Ce principe peut aussi s’appliquer à chaque cylindre avec un déphasage adéquat respectant le calage de la distribution. Une bonne répartition des cycles actifs permet d’augmenter la fréquence et la régularité des pulsations. Il est possible de dépasser les 10 Hz ». A ces fréquences, les variations des vitesses sont faibles et le volant reste disponible pour ses autres fonctions dans l’hybridation (voir l’actualité du 5/03/2014).

Faire varier le nombre de cycles thermodynamiques passifs permet d’adapter la puissance nominale du moteur aux besoins. Pendant les phases passives, il est possible d’ouvrir les soupapes d’admission ou d’échappement afin d’éviter les compressions-détentes inutiles et d’en éliminer les pertes, toujours pour augmenter le rendement moteur. Il est aussi possible de les ouvrir pendant la compression afin de créer volontairement un couple résistant moteur. Ce frein moteur « à la demande » pourrait être particulièrement utile dans les transferts inverses d’énergie quand la chaine électrique atteint ses limites. Par exemple, cela permet d’augmenter l’énergie cinétique récupérable dans le volant pour des freinages puissants inaccessibles aux systèmes régénératifs classiques sans endommager la batterie. D’autres applications intéressantes sont envisagées.

Ce système a été breveté par Denis Buffet qui se tient à la disposition des professionnels pour donner plus d’informations : nitse@wanadoo.fr.

  Yvonnick Gazeau

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