Le Centre technique des industries mécaniques (Cetim) a organisé, le 27 juin dernier, une conférence devant un parterre de professionnels de la mécanique, auxquels il a présenté, entre autres, un démonstrateur pédagogique centré sur le secteur de l’électrification des engins mobiles, des deux-roues aux avions.

La conférence, bien qu’à l’initiative de la direction commerciale du Cetim, mérite qu’on rapporte son contenu, car elle est née d’une réflexion menée pendant plusieurs années par des ingénieurs et chercheurs des mondes économique et académique.

L’équipe chargée du dossier de l’électrification des engins mobiles a d’abord porté son attention sur l’association du couple moteur électrique-variateur électrique. « Bien qu’important, ce couple ne suffit pas à obtenir un engin électrifié optimisé. En effet, l’architecture globale dans la distribution de la puissance, que ce soit sous forme électrique, mécanique, hydraulique ou autre, joue aussi un rôle essentiel », affirme Luc Amar (An. 210), ingénieur R&D au Cetim et acteur de la normalisation des engrenages auprès de l’ISO(1). Pour lui, « les défis sont pluriels : par exemple, les enjeux de performances énergétiques et thermiques des chaînes de traction pour minimiser les besoins en batteries ; la disparition du bruit du moteur thermique qui fait ressortir les autres bruits jusque-là masqués, comme ceux issus de la transmission par engrenages ou hydraulique ; l’augmentation des vitesses de rotation qui engendre de nouveaux modes de défaillance devant être mieux compris, etc. ».

 

On peut noter également la problématique du rapport entre la taille des batteries et les distances parcourues, ou encore celle de la durabilité, liée au grippage, à la fatigue à très grand nombre de cycles ou bien au passage du courant à travers les organes conducteurs tels que les roulements à billes.

Il est un autre sujet qui mérite une attention particulière : la compatibilité électromagnétique. L’électrification des engins engendre des courants et des tensions d’un niveau bien plus élevé que ceux existant actuellement sur les engins à moteur thermique. Cela se traduit par de nouveaux risques, provenant à la fois des ondes électromagnétiques émises sur l’environnement par les engins électriques et des ondes extérieures reçues par ces mêmes engins. Les sources de perturbation sont doubles.

« Ainsi, la maîtrise de la conception des faisceaux électriques, du paramétrage des variateurs, des contrôleurs… font partie des axes de R&D majeurs du Cetim. Dans cette perspective, nous nous sommes équipés d’une nouvelle chambre anéchoïque pour la compatibilité électromagnétique adaptée aux nouveaux essais relatifs à l’électromobilité », explique Étienne Camus, chef de projet R&D de l’électromobilité du Cetim.

Pour faire la démonstration de ses nouveaux savoir-faire en électrification, le Cetim a transformé une pelle à moteur thermique en pelle électrique. « En remplaçant uniquement le moteur thermique et le réservoir par un pack de batteries et un moteur électrique, on aurait obtenu environ 2 heures d’autonomie. En élargissant l’adaptation à d’autres éléments, en optimisant les flux de puissance et en individualisant les fonctions (ce qui a amené à une architecture à quatre moteurs électriques), nous avons à peu près doublé cette autonomie. Et si l’on ajoute la recharge de la batterie pendant la pause déjeuner, soit 45 minutes, on l’augmente encore de 2 heures, soit, au total, une autonomie qui se rapproche d’une journée de travail complète », conclut Étienne Camus.

 

 

(1) Organisation internationale de normalisation.