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Historique et évolutions de l'électromobilité par Robert, Consultant MCA Engineering GmbH

Les premiers véhicules électriques ont vu le jour dans les années 1830. L'introduction de la première voiture électrique a eu lieu à Paris environ 50 ans plus tard et environ sept ans plus tard, la première voiture de tourisme appelée "Flocken Elektrowagen" a suivi.

Avec l'évolution croissante de l'industrialisation et la diffusion de l'électricité, la voiture a continué à évoluer et à se répandre et au début du siècle, vers 1900, il y avait trois principaux types de véhicules sur les routes américaines. Parmi eux, les moteurs à combustion ne représentaient qu'environ 20 %, les véhicules à vapeur et électriques en représentaient chacun 40 %. L'autonomie des véhicules électriques était à l'époque d'environ 100 km. Cependant, la demande de véhicules électriques a diminué avec l'augmentation significative de l'autonomie des moteurs à essence, le pétrole bon marché et, enfin et surtout, le 'Starter", qui rend le démarrage d'un moteur à combustion interne beaucoup plus pratique et moins dangereux.

L'électromobilité n'a connu un regain que dans les années 1990. Jusqu'alors, elle n'avait jamais vraiment disparu, mais elle se développait alors sous la forme de trolleybus, de véhicules de transport légers , surtout dans l'industrie du tourisme. En 1997, Toyota a lancé la première production de masse d'un véhicule électrifié avec la Prius et a alors bouleversé l'économie. Ce modèle s'est vendu des millions de fois depuis le début de la production. Depuis lors, d'autres constructeurs de renom sont entrés dans l'électromobilité, que ce soit avec des modèles hybrides ou entièrement électriques. L'autonomie en mode électrique commence à environ 30 km pour les véhicules hybrides et s'étend jusqu'à 600 km pour les véhicules entièrement électriques tels que le Tesla Model S. Tous les véhicules et toutes les classes de performance sont représentés, des petites voitures aux voitures de sport. Mais qu'y a-t-il dans ces véhicules ? Quels sont les pièges, les inconvénients, les possibilités et les avantages ?

La structure d'un véhicule électrique ne diffère pas beaucoup de celle d'un véhicule à propulsion classique. Un "réservoir" pour le "carburant" sous forme de batterie est nécessaire. Un convertisseur d'énergie convertit l'énergie du carburant en énergie cinétique.

La station de charge est nécessaire pour charger la batterie haute tension. Vous pouvez la charger de deux manières différentes. La batterie peut être chargée relativement rapidement en utilisant du courant continu. Des puissances allant jusqu'à 270 kW sont possibles avec la Porsche Taycan, ce qui donne encore un temps de charge de 45 minutes avec une capacité de batterie d'environ 100 kWh. Cela est dû à la stratégie de charge, qui réduit la puissance de charge pour protéger la batterie lorsque le niveau de charge est plus élevé. L'un des principaux inconvénients de ce type de charge est que l'on utilise pour cela des stations de charge spéciales, que l'on ne trouve souvent que sur les autoroutes. En ville et dans les logements privés, elle est principalement chargée avec la deuxième option, le courant alternatif. Elle peut être chargée via une prise domestique normale (230V), ce qui correspond à environ 2,2kW en Allemagne, ou via une connexion haute tension (400V) qui permet d'obtenir jusqu'à 22W. Ce qui entraîne une augmentation drastique du temps de charge de 4,5 heures. C'est également une critique majeure de la conduite électrique.

Par rapport au moteur à combustion, ici, la tension alternative de la station de charge est redressée et injectée dans la batterie ou le courant continu de la batterie est converti en courant alternatif via des onduleurs pour la machine électrique. C'est précisément cette conversion qui limite également les performances lors de la charge. Une autre fonction de l'électronique de puissance consiste à relier le système haute tension au réseau basse tension du véhicule pour alimenter les consommateurs auxiliaires. La batterie haute tension est donc plus ou moins le fournisseur d'énergie pour tous les systèmes électriques du véhicule. Elle est souvent composée de modules individuels dans lesquels les cellules individuelles sont connectées à la fois en parallèle pour augmenter le courant et en série pour augmenter la tension. Une pile au lithium standard a une tension d'environ 3,7 V. La tension du réseau haute tension est portée à environ 400 V par le circuit. La puissance pouvant être fournie par une batterie détermine également en grande partie la puissance possible que les e-machines peuvent convertir en propulsion. La propulsion s'effectue à l'aide d'un moteur à courant alternatif. Celui-ci convertit l'énergie électrique en énergie de rotation, qui utilise les arbres de sortie et les roues pour accélérer le véhicule. L'avantage par rapport au moteur à combustion interne est le couple immédiat, ce qui signifie que l'accélération d'un véhicule électrique est supérieure à celle d'un moteur à combustion comparable, surtout au démarrage.

Ces composants forment la propulsion d'un véhicule électrique et l'une de mes tâches consiste à sécuriser la propulsion électrique du sous-système sur les bancs d'essai. Cela inclut l'approvisionnement des bancs d'essai en pièces de rechange et en éléments de test. L'extension de la capacité de test en consultation avec les testeurs. La mise en service de nouveaux composants et logiciels sur les bancs d'essai et en partie sur les véhicules.

L'un des principaux défis consiste à identifier les anomalies sur le banc d'essai, qui limitent le fonctionnement du test, et à éliminer les dysfonctionnements. Une journée peut se dérouler de manière très différente, en ce sens qu'elle commence toujours de la même manière. Collecter des informations sur les conditions réelles des bancs de test. Des anomalies se sont-elles produites lors des passages de nuit, dans quelle mesure des extensions ont été mises en œuvre et si de nouvelles livraisons de pièces sont disponibles. Après cela, les choses se déroulent généralement de manière très différente. De l'achat de pièces de rechange urgentes à la planification et à la conception des extensions de bancs d'essai, en passant par la mise à jour de l'échantillon d'essai et le clignotement de nouveaux logiciels pour les unités de contrôle à tester et la mise en service associée. De temps à autre, il est nécessaire de mettre à jour le logiciel des prototypes d'unités de contrôle et de le tester lors de sorties en soirée ou le week-end.

Au début, j'étais assez sceptique quant au contenu de mon travail, car je me suis concentré sur d'autres sujets pendant mes études et l'électromobilité n'en a pris qu'une petite partie. Après environ un an dans le projet, je suis fier de travailler sur la mobilité du futur. De plus, c'est passionnant d'accompagner directement le développement de nouveaux véhicules, de voir les progrès et de pouvoir expérimenter le produit.

Robert, consultant chez MCA Engineering GmbH

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