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Bonjour à
tous
Après avoir regardé le documentaire «Car of the future», dont j’ai
parlé dans mon courriel précédent, il m’est apparu qu’il manquait quelque chose
d’important, sur quoi j’aimerais vous entretenir aujourd’hui.
C’est une constante dans l’histoire des technologies que
lorsqu’une nouvelle invention apparaît, améliorant un dispositif, on a une
tendance naturelle à imiter l’apparence et les fonctionnalités que conférait
l’ancienne technologie à ce dispositif. Prenons deux exemples: le
moteur électrique qui a remplacé la machine à vapeur dans les usines, et la
voiture électrique de la fin du 19e siècle qui a remplacé la voiture à cheval.
Dans le cas des premiers moteurs électriques, on a simplement essayé
d’imiter les machines à vapeur qu’ils devaient remplacer, vers 1840, comme le
montre l’illustration du moteur électrique Bourbouze de cette période
(ci-dessous), qui utilise des simili pistons, semblables à ceux des machines à
vapeur.
Par
ailleurs, les premières voitures électriques de la fin du 19e siècle imitaient
les voitures à cheval, avec le cocher (conducteur) placé en hauteur sur un banc,
à l’extérieur de l’enceinte du véhicule, tel qu’on peut le constater avec les
taxis électriques de New-York de 1898, ci-dessous.
Cette façon de faire traduit l’inertie naturelle des êtres
humains face aux changements. Avec l’automobile électrique (hybride
ou non) d’aujourd’hui, on a encore tendance à penser en terme de la technologie
précédente, les groupes de traction utilisant un moteur à combustion interne
central.
Or, comme nous l’avons vu dans mon courriel du 31 mars, intitulé
«Les multiples avantages des moteurs-roues !!», avec une voiture électrique, la
portion de l’énergie dépensée pour accélérer le véhicule devient beaucoup plus
importante que pour un véhicule traditionnel dont le gros des pertes se retrouve
sous forme de chaleur. Pour augmenter l’efficacité des
véhicules électriques, il est donc très important de récupérer le maximum de
l’énergie cinétique du véhicule lors du freinage, en utilisant le(s) moteur(s)
électrique(s) en mode générateur pour recharger la batterie. Or cette opération de freinage regénératif est très inefficace
avec un moteur électrique central derrière un différentiel.
En, effet, un moteur
central n’est connecté qu’à deux roues, alors que le freinage doit se faire sur
les quatre roues. De plus, le fait d’être derrière un différentiel permet, tout
au plus, de faire de la compression
regénérative, puisque on doit quand même utiliser des
freins mécaniques. Sinon, en voulant freiner avec une roue sur la
glace ou dans une flaque d’eau, alors que l’autre roue (reliée au différentiel)
est sur la chaussée asphaltée, la roue qui a perdu l’adhérence se mettrait à
tourner en sens contraire et en revenant sur la chaussée sèche, entraînerait une
perte de contrôle du véhicule pour un conducteur inexpérimenté. Pour mieux
visualiser le fonctionnement d’un différentiel, je vous recommande le site
Howstuffworks à l’adresse suivante
http://auto.howstuffworks.com/differential2.htm
Donc,
en plus de n’être connecté qu’à deux roues, le «freinage» regénératif d’un
véhicule électrique (ou hybride) ne peut fonctionner seul et DOIT être assisté
par des freins mécaniques pour éviter le problème sérieux que je viens de
mentionner. On ne peut donc, avec un moteur électrique central derrière un
différentiel, que faire de la «COMPRESSION REGÉNÉRATIVE», et on est
intrinsèquement limité à ne récupérer que 20% à 25% de l’énergie cinétique du
véhicule.
Pour récupérer 85% de l’énergie
cinétique d’un véhicule, grâce au freinage électromagnétique regénératif, il
faut motoriser indépendamment les quatre roues du véhicule. Or, la
compacité des moteurs électriques permet de le faire de façon efficace, ce qui
n’est pas possible avec l’ancienne technologie des moteurs à combustion interne
pour actionner directement et indépendamment les roues. C’est ici qu’il faut cesser d’imiter l’ancienne technologie du
moteur central! Le jeu en vaut la chandelle
puisqu’en motorisant les quatres roues indépendamment, on peut réduire la
consommation d’énergie de 30% à 35% en ville et environ 25% en cycle combiné
(ville-route), comme nous l’avons vu dans mon courriel du 31 mars
2008.
Nissan, qui s’est engagé à sortir des
voitures électriques sur le marché en 2010, semble avoir compris cette
problématique, puisqu’ils motorisent les
quatre roues de leurs véhicules électriques prototypes avec quatre moteurs
indépendants.
La Nissan Mixim concept (présentée en
septembre 2007), par exemple, utilise deux «super
moteurs» de Nissan, un par essieu, comprenant chacun
deux moteurs indépendants, ce qui fait de la Mixim une quatre roues
motrices. Voir
http://www.clean-auto.com/spip.php?article4425
http://www.autoblog.com/2007/09/11/frankfurt-2007-nissan-mixim-concept-rolls-in/
Les
spécifications sont
- masse à vide : 950
kg
- nombre de passagers: 3 (conducteur au centre)
- autonomie:
250 km
- vitesse maximale : 180 km/h
- batteries : 2 batteries
Li-ion (manganate),
puissance: 50 kw chaque (100 kw
total)
recharge rapide : 30 minutes
-moteurs
électriques: 2 super moteurs doubles (quatre arbres commandés
indépendamment)
puissance : chaque super moteur développe 50
kw (2 x 25 kw) pour un total de 100 kw
La batterie est
fabriquée par The Automotive Energy Supply
Corporation (AESC), une compagnie formée par Nissan et NEC.
Voir
http://thefraserdomain.typepad.com/energy/2007/04/nissan_and_nec_.html
Malheureusement
Nissan ne donne pas la capacité (en kwh) de la batterie de la Mixim. Pour en
savoir davantage sur les «super moteurs» très
compacts de Nissan (illustrations ci-dessous), voir
http://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/INTRODUCTION/DETAILS/SUPER-MOTOR/
Par
ailleurs, Nissan travaille également sur des
moteurs-roues qu’ils ont intégré dans leur véhicule concept Pivo 2 (ci-dessous),
et Nissan a déclaré, en janvier 2008, avoir l’intention de les utiliser dans
leurs futures voitures électriques. Voir
http://www.motorauthority.com/cars/nissan/nissan-electric-car-coming-in-2010/
On
en revient donc encore aux moteurs-roues, qui non seulement permettent de
récupérer le maximum d’énergie au freinage, mais, en plus, peuvent être très
forts et puissants, en raison du diamètre des roues. D’ailleurs, avec des moteurs-roues on n’a plus besoin de véhicules
utilitaires sport (VUS), puisqu’une voiture intermédiaire peut développer
environ 100 kw par roue (400 kw total, 530 hp). En effet, si vous
demandez aux propriétaires de VUS quels sont les raisons de leur achat, il vont
répondre
- qu’ils ont besoin de 4 roues motrices pour les conditions
de neige difficile, ou de routes en terre mal entretenues
- qu’ils ont
besoin de puissance pour tirer une roulotte ou une remorque, avec un bateau, une
motoneige, un véhicule tout terrain
Or les moteurs-roues peuvent leur
donner tout ça avec une voiture intermédiaire! Le besoin d’un VUS devient alors
inutile pour une bonne majorité des gens, avec toutes les économies d’énergie
qui s’en suivent...
C’est sûr que le développement
de bons moteur-roues représente un défi important, mais économiser 25% d’énergie
et éliminer le besoin des VUS constituent de sérieux avantages qu’on ne peut
rejeter du revers de la main. Sans compter que les moteurs-roues donnent un
flexibilité de design inégalée pour la conception de nos futurs
véhicules.
Cordialement
Pierre Langlois,
Ph.D.
physicien : consultant / auteur
tél: (418)
875-0380
***VOIR AU-DELÀ DES APPARENCES, GARDER L’ESPRIT OUVERT ET AGIR !
***Plus on s’informe et plus on en parle, plus ces inventions seront désirées et produites.
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