Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CATHI)

[Remundo]

Il n'est pas facile de rajouter des batteries à un pack pré-existant.

S'il est facile d'emmener un jerrican d'essence, le jerrican électrique est une idée délicate.

Il faudrait que votre jerrican puisse se brancher directement en parallèle du pack existant : généralement, les packs principaux ont entre 150 et 250V de tension continue... pas évident de manipuler 60 batteries de 3V en série.

On peut envisager aussi un pack 48V muni d'un survolteur et d'une régulation en courant. En fait, c'est ce que font mes 2 packs LiFePO4 (8 kWh) en parallèle du pack Nicad (16 kWh).

A cela s'ajoute la nécessité d'un BMS spécifique pour chaque jerrican dans le cas du Lithium...

Si votre idée paraît bonne sur le plan commercial, je pense qu'elle se heurte à des difficultés techniques.

Franchement, pour aller loin (au sens plus de 200 km à 90 km/h), il faut de l'hydrocarbure, et pas autant qu'on le pense. Avec un groupe stationnaire de 15 kW et 40L de gasoil, vous allez à 1000 km à 70 km/h de moyenne.

Il ne faut pas vouloir faire d'un VE non hybride ce pour quoi il n'est pas conçu. Par contre, avec une bonne base de VE (80 km d'autonomie électrique), dès que vous mettez une gégène sérieuse (mais pas énorme, entre 10 et 20 kW), vous faites ce que vous voulez en distance.

[Herv12]

Bonjour Remundo

Concernant la solution hybride rechargeale je suis entièrement d'accord c'est probablement le mieux.
Je ne serais pas surpris qu'une petite turbine a gaz serait préférable dans ce contexte. Même si son rendement est plus faible qu'un moteur à pistons, ça pourrait être beaucoup moins lourd pour un usage occasionnel.

Concernant les "jerrican électrique" , oui, ça ne serait pas simple. Mais fondamentalement c'est le poids et le volume qui compte. avoir une haute tension dispo signifie beaucoup de cellules plus petites c'est pas forcément incompatible. Cepandant vous avez raison, je pense aussi que cela necessitera l'ajout d'un convertisseur car le probleme serait la mise en // de batteries ayant des niveaux de charge différents. ça peut être éventuellement possible sur du lithium (à voir) mais ça pose des problèmes de répartition des courants par la suite en fonction de l'état de charge.

Je pense le plus gros souci n'est ni le BMS qui peut être miniaturisé, ni le convertisseur, c'est surtout la capacité. Un jerrican de 15Kg ferait environ 1Kwh en ordre de gandeur. Il faudrait donc en manipuler 20 pour s'ajouter 100Km. Le plein serait relativement rapide mais un peu "Sportif", surtout en rapport avec l'autonomie qu'il procurre.

Bon, on en reparlera quand la densité énergétique des lithiums aura fait X4.
A+

[Remundo]

Oui, il y a eu des concepts hybrides-série avec une mini TAG (turbine à gaz)

Les Américains Ford / Capstone y travaillaient il y a environ 3 ans...

On a aussi les Anglais Jaguar / Bladons Turbine qui avaient réagit en 2010

Ces concepts de "range extender" à TAG sont très proches l'un de l'autre. ça a dû rester des protos, peut-être fonctionnels, mais pas industriels.

Les TAG ont une grande puissance massique et volumique, cependant ce critère n'est pas prédominant dans un moteur d'une voiture : c'est le rendement. Une micro TAG doit faire péniblement 15% de rendement, avec des vitesses de rotations incompatibles avec une génératrice (>10000 tr/min)... Alors qu'un Diesel fait 30% à des vitesses de rotations compatibles avec une génératrice (1500 tr/min) en prise directe.

En bref, on consommera 2 fois plus avec une TAG qu'avec un Diesel.

[Herv12]

Bonjour Remundo

Merci pour vos liens super intéressants, d'ailleurs dans le premier, ils n'ont pas l'air d'accord avec vous:

Après 2 ans de développement, le S-Max hybride à turbine serait plus de 2 fois plus sobre que le modèle diesel, et la turbine n'est pas difficile, elle se nourrit de super comme de gazole. Pour le bruit enfin, la turbine est dans un autre univers...

Une turbine est plus chère qu'un moteur essence, mais elle est facilement 2 fois plus légère à puissance équivalente. Capstone ne fournit encore aucun chiffre, et le projet a encore besoin de beaucoup de développement, mais on aimerait y croire à l'hybride à turbine...

Sur le site du fabricant de la turbine, ils donnent le rendement Carburant -> électrique : 26% pour la 30Kw et 29% pour la 65KW. ça doit être un peu moins bon qu'un moteur thermique mais c'est pas mal. Par contre c'est encore un peu gros et lourd (91Kg) mais c'est avec le générateur.
http://www.capstoneturbine.com/_docs/CA ... der_LR.pdf

Concernant l'alternateur je ne suis pas d'accord avec vous. Les alternateurs d'helicos sont trés compacts (la taille d'un alternateur de voiture) pour une puissance de 20Kw et ce avec un trés bon rendement. Par exemple celui ci: http://www.sermataero.fr/alternateur/ha ... e-gaz.html
7.5Kwe pour 2.2Kg

[emmort]

Les TAG ont une grande puissance massique et volumique, cependant ce critère n'est pas prédominant dans un moteur d'une voiture : c'est le rendement. Une micro TAG doit faire péniblement 15% de rendement, avec des vitesses de rotations incompatibles avec une génératrice (>10000 tr/min)... Alors qu'un Diesel fait 30% à des vitesses de rotations compatibles avec une génératrice (1500 tr/min) en prise directe.

Dans une application "range extender" on parle essentiellement de tension continue.

Rien n'empèche de redresser du courant 200 Hz d'une génératrice 2 pôles à 12000 rpm. au contraire, un modèle ce compacité.

L'aviation travaille avec des générateurs à 400Hz ultra compacts et compatibles avec les générateus turbines embarqués.

[Remundo]

sauf que les microturbines tournent autour de 100 000 tr/min.

Les liens "ne sont pas d'accord" avec moi, certes. Des années après, in attend toujours les mesures de rendement à 26%... et les prototypes aboutis parce que derrière, y'a quand même l'armada Ford / General Motors.

Vous savez que la gamme des grosses TAG de Siemens est généralement autour de 30% ? Les meilleurs modèles touchent les 35%.

Pendant ce temps, vous avez des 3 cylindres Diesel turbocompressés à injection directe parfaitement au point qui attendent... Et sortiront 35% de rendement à coup (et coût) sûr placés sur leur optimum de conso spécifique, avec 50 kW de puissance méca, sans aucun problème d'arrêt et redémarrage, en prise directe sur un génératrice avec des vitesses de rotations raisonnables.

Quant au surpoids de ces moteurs par rapport à une TAG+pignonnerie de réduction, il n'est pas clairement démontré, et d'autre part, quand on embarque 500 kg de batteries, on n'est pas à 50 kg près sur le range extendeur...

Les voitures à turbines sont une vieille histoire : par exemple dans les années 1970, Toyota s'est essayé avec la Toyota Sports 800 GT (Gaz Turbine Hybrid)

Et bien pour toutes les Prius 30 ans plus tard, il se contente d'un 4 cylindre essence atmo de 1,5L ; et plus généralement, aucune voiture industrialisée n'utilise des micro TAG.

[Herv12]

Bonjour Remundo

Pendant ce temps, vous avez des 3 cylindres Diesel turbocompressés à injection directe parfaitement au point qui attendent... Et sortiront 35% de rendement à coup (et coût) sûr placés sur leur optimum de conso spécifique, avec 50 kW de puissance méca, sans aucun problème d'arrêt et redémarrage, en prise directe sur un génératrice avec des vitesses de rotations raisonnables.

Oui , le moteur a piston est certainement mieux que la turbine, mais sauf erreur de ma part, l'encombrement et le poids d'un moteur (ou génerateur) électrique dimminue avec la vitesse pendant que son rendement augmente.
Regardez la perf du moteur michelin par rapport a sa taille et comparez avec le moteur de votre Berlingo et vous verrez plus ça tourne vite mieux c'est:

Quant au surpoids de ces moteurs par rapport à une TAG+pignonnerie de réduction, il n'est pas clairement démontré, et d'autre part, quand on embarque 500 kg de batteries, on n'est pas à 50 kg près sur le range extendeur...

Concernant le poids, quand les fabricants grattent de partout pour gagner 30gr par ci 30gr par la, je pense que économiser 50Kg d'un coup est appréciable. La turbine capstone a été développée pour une utilisation a poste fixe. Je pense qu'il y a encore des marges de manouvre (comme en aéraunautique ou la turbine est largement utilisée pour son poids). il n'y aura pas de pignonnerie, alternateur en attaque directe.

Les voitures à turbines sont une vieille histoire : par exemple dans les années 1970, Toyota s'est essayé avec la Toyota Sports 800 GT (Gaz Turbine Hybrid)

Et bien pour toutes les Prius 30 ans plus tard, il se contente d'un 4 cylindre essence atmo de 1,5L ; et plus généralement, aucune voiture industrialisée n'utilise des micro TAG.

L'echec était du à la transmission non hybride. Une turbine a son point de perf a un régime particulier. Totalement inadapté a une plage de variation de 1:6 . Par contre a partir du moment ou on enlève la transmission (alternateur sur l'arbre) et ou on fonctionne au point nominal en permanences, on réduit considérablement les problèmes.

Mais qu'on soit d'accord, la turbine c'est pas pour tout de suite. La prius n'a pas une transmission electrique, c'est une voiture normale avec un appoint reversible électrique. Par contre lorsque on met un prolongateur sur une voiture elec, les choses se presentent sous un angle différent.

[Herv12]

Ouppps j'avais pa vu la fin de l'article que vous avez donné:

Le concept d'une automobile économique et moins polluante est une vieille histoire chez Toyota. 20 ans avant la Prius, mais bien après la fin de la production de la Sports 800, celle-ci réapparaît en 1977 en servant de base à un prototype de voiture hybride combinant une turbine à gaz et un moteur électrique. La turbine est connectée à un générateur chargeant des batteries qui restituent l'énergie (30 kW / 41 PS) à un moteur électrique entrainant les roues arrières à travers une boîte de vitesse à 2 rapports et un pont conventionnel. Un exemplaire a pu être observé en Allemagne en 2006.

Donc effectivement le principe a été déja essayé. Maintenant faut voir comment et si on peut le miniaturiser.

Le but du prolongateur à turbine n'est pas de faire une voiture hybride essence performante, (le bon vieux moteur a piston s'en sort mieux), mais une voiture électrique qu'on va utiliser occasionellement seulement, en thermique.

[Remundo]

voilà, en effet.

Toyota n'a pas été satisfait de son concept hybride série à turbine.

Et les "protos" récents n'ont pas démontré grand chose de mieux.

Dans l'aéronautique, on utilise des turbines généralement très musclées (1 MW par exemple), à haute puissance volumique et massique, en stationnaire, sans conversion mécanique (turboréacteur), ou bien très sommaire en prise directe sur une hélice (turbopropulseur), sans trop se préoccuper de la consommation de carburant.

La fonctionnalité prévaut sur l'économie.

Mais sur les voitures, même électriques, c'est une toute autre problématique.

[Troti]

voilà, en effet.

Dans l'aéronautique, on utilise des turbines généralement très musclées (1 MW par exemple), à haute puissance volumique et massique, en stationnaire, sans conversion mécanique (turboréacteur), ou bien très sommaire en prise directe sur une hélice (turbopropulseur), sans trop se préoccuper de la consommation de carburant.

La fonctionnalité prévaut sur l'économie.

Oulala, pas vraiment, en tout cas dans l'aéronautique civile. Les gains de carburant sont le premier argument pour vendre de nouveaux avions (Dreamliner ou A350 par exemple), et les turbines sont des machin assez sensibles au piquages divers. Et il y a aussi des raison tchnique qui fond que les rendement importe, c'est la dissipation des pertes. 1% de perte en plus sur 1MW, c'est 100kW de plus à dissiper. Ca compte.

Sinon, pour corriger une remarque de Herv12, une machine électrique (ou thermique) qui tourne plus vite à effectivement plus de puissance à taille donnée, mais moins de rendement. Ce qui fait la taille, c'est plus le couple que la puissance. A taille donnée on produit un couple donné. Mais pour les rendements, plus on tourne vite plus les pertes par frottement visqueux, par courant de Foucault, etc augmentent.

[Remundo]

Juste pour donner une idée du goufre énergétique des avions, même avec les avions modernes (comprendre très écologiques à réacteurs peints en vert...)

1 aller-retour Paris New York = 500 Litres par passager pour 10 000 km

Ramené au km, ça fait 5L/ 100 km/ passager. Alors se dira-t-on, c'est aussi bien qu'une Twingo. Oui en effet, mais avec 400 personnes embarquées, ça n'est pas une excellente performance.

Par exemple, un bus bien plein, et pas dernier cri doit faire beaucoup mieux. Basé sur 40 L / 100 km, 40 passagers = 1L / 100 km / passager.

Evidemment, un avion va plus vite, mais il monte aussi à 10 km d'altitude pour moins frotter... du grand petroluxe et les meilleurs turboréacteurs ont toujours eu des rendements plus faibles que les Diesel les plus classiques.

Par contre, nous nous éloignons totalement du sujet de ce topic. Si vous souhaitez en discuter ailleurs, pas de problème.

[Herv12]

Par contre, nous nous éloignons totalement du sujet de ce topic. Si vous souhaitez en discuter ailleurs, pas de problème.

Pas tout a fait car le choix du prolongateur le plus intéressant concerne aussi la cathi...

notez que je n'ai pas marqué "performant" car oui, vous avez raison le bon vieux moteur à pistons est le moins mauvais. La turbine n'est qu'une piste, rien de plus pour le moment pour les raisons que vous donnez.

Sinon, pour corriger une remarque de Herv12, une machine électrique (ou thermique) qui tourne plus vite à effectivement plus de puissance à taille donnée, mais moins de rendement. Ce qui fait la taille, c'est plus le couple que la puissance. A taille donnée on produit un couple donné. Mais pour les rendements, plus on tourne vite plus les pertes par frottement visqueux, par courant de Foucault, etc augmentent.

Pour ces derniers points on peut envisager des améliorations (moteur avec peu de fer, voire sans fer, surfaces lisses...) Sinon oui, la taille du moteur est liée au couple, mais les rendements des moteurs a haute vitesse peuvent être trés bons aussi. Regardes le moteur de michelin quelques posts ci avant, 30KW, tout petit et niveau refroidissement, on dirait pas qu'il y ait un circuit d'eau. dans ce cas, soit le moteur crame, soit il a un excellent rendement.

[Remundo]

Bonjour à tous les Oléocéniens,

Petits devoirs de vacances : révisions sur tous les accumulateurs électrochimiques usuels Plomb, Nickel, Lithium ionique :



Et les masses exactes des batteries de CATHI (après consultation des données précises, il se trouve que c'est un peu moins de 600 kg...)

Les W/kg, les kWh/kg, la triple hybridation...

En ligne sur la FAQ CATHI du 20/07/2012

[kercoz]

Salut Remundo .
Sur le tour de FR , le vainqueur a un plateau ovale ....
http://forums.france2.fr/sport/cyclisme ... 6322_1.htm

[Remundo]

Bonjour aux Oléocéniens,



Quelques mises en lignes sur CATHI

Photo de la mise en eau des batteries Nickel Cadmium

Installation des derniers BMS fabriqués par Enginer pour gérer les packs Lithium Fer Phosphate.