13/12/2014
Nouveau moteur électrique Renault à rendement global accru
La Renault Zoé de deuxième génération, qui sera lancée au printemps 2015, verra son autonomie augmentée de quelques pourcents, une amélioration expliquée à parts égales par une nouvelle batterie et un moteur dont le rendement est amélioré. Fait peut-être plus important pour l’avenir, ce moteur est pour la première fois entièrement conçu par Renault.
Renault a souhaité produire en interne l’intégralité de la machine : le moteur, son onduleur, le chargeur et le convertisseur DC/DC. Pour le constructeur, l’intérêt est de maîtriser l’ensemble des composants majeurs afin de mieux les intégrer dans la gamme Renault – voire dans celle de l’Alliance – par une meilleure modularité. Ce choix permet aussi d’assurer de futures évolutions à la fois techniques et industrielles et d’étendre leurs applications, notamment dans des GMP hybrides.
La nouvelle machine électrique GEN3, toujours de type synchrone à rotor bobiné, développe la même puissance que celle de GEN2 monté dans les Kangoo et Fluence, soit 65 kW (88 ch), et un couple de 220 Nm. Les points de rendement ont été gagnés sur les frottements et surtout sur le pilotage de la machine.
Autre changement majeur influençant le rendement, le rotor n’a plus que 4 pôles, soit deux fois moins que le moteur actuel. Par ailleurs, le bobinage est dit « droit » (parallèle à l’axe du rotor) alors qu’il est hélicoïdal sur le GEN2 pour lisser le couple. Edouard Valenciennes, ingénieur R&D chez Renault, explique : « Nous avons amélioré son fonctionnement à bas régime, ce que nous appelons le « torque ripple », par un pilotage électronique plus performant, notamment sur la forme du signal et de sa fréquence variable ».
Si le refroidissement de l’électronique de puissance est toujours par circuit d’eau, celui de la machine est passé à air. Elle dégage en effet moins de chaleur et l’air peut aussi refroidir le rotor, ce qui n’est pas possible avec un circuit d’eau.
Le boîtier d’interconnexion, l’électronique de puissance et le chargeur « Caméléon » ne forment plus qu’un seul ensemble appelé « Power Electronic Controller ». La taille de ce groupe de composants a pu être réduite de 25%. L’électronique de puissance du GEN2 disposait d’un chargeur inédit qui s’adaptait à la puissance disponible à la prise, en monophasé 11 kW comme en triphasé jusqu’à 43 kW. Les études d’usage réalisées par le constructeur ont montré que la recharge rapide à 43 kW était peu utilisée. Cette option a donc été retirée du cahier des charges, ce qui a permis de réduire le poids et l’encombrement. Le chargeur « Caméléon » propose donc des recharges lentes et accélérée pour des puissances de 3 à 22 kW. La gestion électronique et le chargeur ont été améliorés pour optimiser les temps de charge à basse puissance. Voir notre dossier Les solutions d’augmentation d’autonomie pour les véhicules électriques.
L’intégration semble aussi poussée que sur le moteur de la deuxième génération de la Nissan Leaf où onduleur et machine ne sont plus reliés électriquement par 3 gros câbles extérieur (voir notre dossier Optimisation de la consommation pour la traction électrique).
La future batterie LG, assemblée à Flins, ne change pas de gamme de tension. La plage de fonctionnement en usage courant sera comprise entre 300 et 410 V.
L’encombrement a été réduit de 10% à iso-performances, le constructeur annonçant que cela permettra une implantation dans de plus petits véhicules. Le moteur a fait l’objet de 95 brevets spécifiques. Il sera fabriqué en France à l’usine de Cléon.
Ces évolutions sont présentées plus en détail dans la brève tech du 15 décembre 2014.
Yvonnick Gazeau
La nouvelle machine électrique GEN3, toujours de type synchrone à rotor bobiné, développe la même puissance que celle de GEN2 monté dans les Kangoo et Fluence, soit 65 kW (88 ch), et un couple de 220 Nm. Les points de rendement ont été gagnés sur les frottements et surtout sur le pilotage de la machine.
Autre changement majeur influençant le rendement, le rotor n’a plus que 4 pôles, soit deux fois moins que le moteur actuel. Par ailleurs, le bobinage est dit « droit » (parallèle à l’axe du rotor) alors qu’il est hélicoïdal sur le GEN2 pour lisser le couple. Edouard Valenciennes, ingénieur R&D chez Renault, explique : « Nous avons amélioré son fonctionnement à bas régime, ce que nous appelons le « torque ripple », par un pilotage électronique plus performant, notamment sur la forme du signal et de sa fréquence variable ».
Si le refroidissement de l’électronique de puissance est toujours par circuit d’eau, celui de la machine est passé à air. Elle dégage en effet moins de chaleur et l’air peut aussi refroidir le rotor, ce qui n’est pas possible avec un circuit d’eau.
Le boîtier d’interconnexion, l’électronique de puissance et le chargeur « Caméléon » ne forment plus qu’un seul ensemble appelé « Power Electronic Controller ». La taille de ce groupe de composants a pu être réduite de 25%. L’électronique de puissance du GEN2 disposait d’un chargeur inédit qui s’adaptait à la puissance disponible à la prise, en monophasé 11 kW comme en triphasé jusqu’à 43 kW. Les études d’usage réalisées par le constructeur ont montré que la recharge rapide à 43 kW était peu utilisée. Cette option a donc été retirée du cahier des charges, ce qui a permis de réduire le poids et l’encombrement. Le chargeur « Caméléon » propose donc des recharges lentes et accélérée pour des puissances de 3 à 22 kW. La gestion électronique et le chargeur ont été améliorés pour optimiser les temps de charge à basse puissance. Voir notre dossier Les solutions d’augmentation d’autonomie pour les véhicules électriques.
L’intégration semble aussi poussée que sur le moteur de la deuxième génération de la Nissan Leaf où onduleur et machine ne sont plus reliés électriquement par 3 gros câbles extérieur (voir notre dossier Optimisation de la consommation pour la traction électrique).
La future batterie LG, assemblée à Flins, ne change pas de gamme de tension. La plage de fonctionnement en usage courant sera comprise entre 300 et 410 V.
L’encombrement a été réduit de 10% à iso-performances, le constructeur annonçant que cela permettra une implantation dans de plus petits véhicules. Le moteur a fait l’objet de 95 brevets spécifiques. Il sera fabriqué en France à l’usine de Cléon.
Ces évolutions sont présentées plus en détail dans la brève tech du 15 décembre 2014.
Yvonnick Gazeau
