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Les super-condensateurs - Le Futur des systèmes hybrides ?

Les ampères à quel niveau ?

Xenon31 à dit:
C'est bien beau, les calculs théoriques (200 A), mais en pratique, peu de systèmes HSD dépassent réellement les 130 A 😢

Tous ceux qui ont un Scangauge ou un ELM327 pourront confirmer : même avec une voiture rodée et dans de bonnes conditions de température, le système HSD limite les courants dans la tranche 100-150 A.
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Xe oui, mais c'est le courant moyen au niveau des accus.
Et heureusement car il y a un fusible de 120A à ce niveau (sur P2)
En impulsionnel on peut avoir 200A.
Donc, si on refait le calcul avec 125 A de moyenne (très optimiste), ca nous fait plus que 400 v x 125 A = 50 kW....
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Là tu fais un calcul au niveau de MG2 ? Parce qu'au delà de 270-280v batterie bien chargée et avec une forte recharge on n'est plus au niveau accus.

Je rejoint par contre kinetik. Car soit on est disons en ville et là 25kW c'est déjà un bon freinage. Soit on roule à 90-130 km/h et le problème est comment stocker pas mal d'énergie et parfois pas mal de puissance.

Le super condensateur a un atout indéniable par temps très froid.
Mais les ajouter aux accus actuels c'est alourdir le véhicule à cause à la fois de l'électronique spécifique de haute puissance nécessaire (ajouter le système d'équilibrage et ne pas oublier son système de refroidissement) plus la masse des super-condensateurs.

Actuellement un bon compromis est d'utiliser des accus au lithium car le rendement est meilleur qu'avec les nimh (Et puis à même capacité c'est plus léger donc il y a poil moins de puissance à encaisser)
 
Xénon31, je suis toujours d'accord assez d'accord avec toi sur le fond, mais pas du tout sur de nombreux détails.

Les 200 A, je les critiquais aussi. Je ne sais pas d'où tu les sortais.

Les 400 V je ne vois pas non plus.

Dans la situation la plus optimiste, la P2 ne sort pas plus de 25 kW de la batterie et la P3 27 kW. On est loin de 80 kW, 50 kW ou 40 kW.

MG2 et son électronique sont tout à fait capables d'encaisser 25 kW de plus. Ils le font d'ailleurs en permanence, alimentés par MG1. Au lieu de MG1, la supercapacité permettrait d'accélérer franchement sans mettre en jeu le thermique.

Je suis parisien et banlieusard et je trouve que la circulation est devenue nettement plus tranquille qu'ailleurs en France (exception A1-A3 en direction de Roissy peut-être). 50 kW suffisent parfaitement partout. Il faut changer de clichés.

Je n'ai jamais vu de surchauffe de la batterie en ville ni en court trajet. Mais j'ai inventé un moyen de la refroidir en montagne http://prius-touring-club.com/vbf/showpost.php?p=232773&postcount=88

Pour le supercondensateur, je redis la démarche. Une voiture de 1500 kg à 130 km/h c'est 1 MJ (environ 80 mL d'essence de Prius). Sans hypothèse sur les futures dénivelées, on garde la capacité à mi-énergie (0.71 fois la tension max) moins 500 kJ si on roule à 130 km/h et plus 500 kJ si on est immobile. Je ne vois pas ce qu'on peut faire de mieux avec deux super-condensateurs.
 
Mauvais chiffres

😳 à moi ...
Je sors et je m'auto :sad:

Pas trop le temps de compléter de suite cet intéressant thread et vos avis.
Merci pour vos critiques.

(je reviendrai poster dans la semaine)
 
Tu seras toujours le bienvenu Xenon31. Certains de nous peuvent paraître un peu pointilleux à ne pas laisser passer des erreurs. Mais nous en comettons souvent aussi. Par mauvaise mémoire et paresse à aller vérifier, ou fautes de calcul ou de frappe, etc. N'hésite pas à nous corriger aussi.
 
Super-condensateurs et HSD

Je vais éviter les chiffres tant que je n'aurai pas "digéré" toutes les docs que j'ai téléchargé sur les Prius, batteries et moteurs HSD.

De manière pratique, je remarque que si je veux redémarrer vite avec mon Auris TS (environ 1,4 T quand je suis tout seul), par exemple à un rond point ou à une intersection, le moteur thermique se met en route quasi-immediatement (et je n'enfonce pas l'accélérateur en butée ... mais je ne dois pas être loin dans ces cas de figure).

De même, en freinage appuyé, j'entend très bien les freins (plaquettes tendres ?) de mon Auris. Or, toutes les sorties courtes (bretelles de sortie de nationale/voie rapide), ou les bretelles en descente, qui obligent à ne pas gêner le trafic, nécessitent du freinage allant au dela de ce que peut absorber la batterie NiMH (je suppose qu'en mettant l'aiguille bleue au plus bas en regénération, et en appuyant encore plus sur le frein, on commence à utiliser les freins "thermiques", non ?).

Ajouter des super condensateurs est possible sans trop alourdir le véhicule, en utilisant la carrosserie (Volvo développe ça : http://www.supercondensateur.com/volvo-batterie-structurelle-supercondensateur-voiture).

En attendant l'amélioration de la densité massique/volumique des super-condensateurs, ne pourrait-on pas envisager une utilisation partielle de ceux-ci ?

Le but serait de répartir :
- la part de la batterie NiMH / autre batterie chimique, ayant une forte densité massique et volumique, mais ne supportant pas les forts courants (au dela de 120 A - mais en fait c'est pas les memes courant en charge et en decharge).
- la part de super-condensateurs, ayant une plus faible densité massique et volumique, mais supportant de très forts courants.
- la part de thermique.

Ce n'est que mon humble avis, que j'essaie de partager.
 
Nous n'avons pas le même style de conduite, mais ton argument se tient pour la récupération au freinage. Pour préciser, sur les HSD la puissance du moteur MG2 est surdimensionné en gros d'un facteur 2 par rapport à la batterie, et cela correspond à la puissance de MG1. En accélération c'est optimisé, avec MG2 recevant moitié sa puissance du thermique via MG1 et moitié de la batterie. Si le thermique délivre de la puissance, il est dans ses conditions idéales et la supercapacité pas très utile, au contraire (sauf à surdimensionner encore MG2 mais là on est dans l'escalade). En freinage en revanche, on pourrait en effet imaginer drainer la puissance excédentaire vers des supercapacités. Mais c'est pour une situation de conduite assez exceptionnelle et qui devrait se raréfier avec la tendance à calmer la circulation. Le marché est celui des sportives économiques.
 
Pour ma conduite :

En fait, j'essaie plutôt de démarrer progressivement, sauf quand la circulation ne le permet pas. Et quand il faut s'insérer sur un grand rond point bien chargé à heure de pointe (il y en a pas mal à Colomiers), je n'ai pas trop le choix si je ne veux pas bloquer les longues files d'attente de véhicules.
Idem au freinage (sorties, descente, ...) : si je peux anticiper en freinant uniquement par regénération, je le fais. Encore faut-il ne pas gêner la circulation et ne pas avoir un "col-au-cul" pressé derrière.
Vouloir imposer un style de conduite cool et plus lent est trop souvent contre-productif : Les réactions vont du klaxon à l'insulte, mais pire, des dépassements par la droite sur voie de bus, par la gauche malgré une ligne blanche, parfois en vous frolant et avec queue de poisson en prime ...

Pour Paris :

Je suis heureux d'apprendre que les mentalités de conduite ont changé à Paris. C'est vrai que cela fait une bonne dizaine d'années que je n'y ai pas conduit.

A Colomiers et à Toulouse (sauf dans le centre) il reste encore beaucoup de conducteurs à conduite "agressive". Au centre de Toulouse, c'est mieux car il y a eu beaucoup de réaménagements dissuasifs : Les places sont quasiment toutes payantes (jusqu'à 20h), les parkings souterrains sont hors de prix (arrêt des aides il y a quelques années), les doubles-voies ont été supprimées (tram, pistes cyclables, grands troittoirs piétons), les grands lignes droites ont été "ralenties" (ralentisseurs, petits virages).

Pour MG1 et MG2 :

Merci pour les explications. C'est ce que j'avais pu comprendre à travers mes premières lectures.
 
Dernière édition:
Xenon31 à dit:
Ajouter des super condensateurs est possible sans trop alourdir le véhicule, en utilisant la carrosserie (Volvo développe ça : http://www.supercondensateur.com/volvo-batterie-structurelle-supercondensateur-voiture).
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L'idée n'est pas nouvelle. Y a 14 ans déjà on parlait de ce genre de travaux. Chez Nissan, je crois. La différence c'est qu'à l'époque on comptait "juste" sur la possibilité de pouvoir donner des formes libres aux batteries de sorte à ce qu'elles puissent être logées à des endroits inutilisés.
 
Faudrait qu'on jette un coup d'oeuil sur le système e-loop qu'itilise Mazda dans ses architectures SkyActiv. Il me semble qu'il est à base des super-condensateurs. Ou quelque chose dans le genre. A vérifier.
 
bonjour à tous,

le constructeur d'autobus urbain, MAN, utilise depuis plusieurs années la technologie des super capas dans ses Lions City hybrides, livrés en France et ailleurs.

Topologie du parcours :
Besoin d'un énorme couple de démarrage tous les 300-400m (feux rouges/arrêts en ligne/ronds points/.. :tapedur:.), et en conséquence directe, de régénération importante et rapide de l'énergie cinétique d'un véhicule de 10-15t.

Il semblerait que c'est la technologie qui a montré, à ce jour, de meilleurs résultats que les autres sur ce type de véhicule et pour ce type de parcours 'intensif'

a votre google pour les intéressés :
https://www.google.com/search?q=man+lion%27s+city+hybride+ratp&rlz=1C1LENP_enDE522DE522&oq=lions+city+hybride&sourceid=chrome&es_sm=93&ie=UTF-8#q=man+lion's+city+hybride
 
Oui, l'hybridation des bus est une excellente idée. On pourrait même penser pour les villes parfaitement plates à des bus spéciaux dont le moteur thermique serait très sous-dimensionné.

Parler de besoin d'énorme couple de démarrage n'est pas très approprié. Un frein à main délivre un énorme couple en pente à l'arrêt. La batterie délivre de la puissance. La supercapa encore plus pour la même taille.
 
Marché

Les véhicules, qui consomment et gaspillent de l'énergie de manière fréquente, sont nombreux :
- Les métros (à Paris, certains renvoient l'énergie de freinage sur le réseau interne qui est réutilisé instantanément par des métros qui accélèrent).
- Les (mini-) bus de ville,
- Les trams,
- Les camions poubelle (mention spéciale pour eux, qui n'arrêtent pas d'accélerer et freiner et qui ont besoin d'énergie pour compresser les poubelles)
- Les véhicules de la poste (voiture, moto, vélos à assitance électrique)
- Les véhicules de livraison (type DHL)
- Les véhicules de manutention (type Fenwick)
... (je dois en oublier)

Les marchés ne manquent pas, ni les ingénieurs et techniciens français capables de développer ce type de systèmes. Encore faut-il qu'il y ait les fonds nécessaires et là ... (zut ... y'a plus personne 😱).
 
Avantages et inconvenients des super-condensateurs

Les avantages des super-condensateurs :
- L'exploitation de 100% de leur capacité, sans risque d'altération (contrairement aux batteries chimiques),
- Leur capacité à supporter de fortes intensités,
- Leur durée de vie, tout en exploitant 100% de leur capacité.

Les inconvénients des super-condensateurs :
- Leur densité massique et volumique
- Leur prix (pour l'instant, car à grands volumes de production, les prix deviendront accessibles).

Tentative de comparaison des densité théoriques entre NiMH et super-condensateurs, et relativité pratique (bloc NiMH Prius 2) entre NiMH et super-condensateurs :
- Densité max théorique NiMH : 120 Wh/Kg - 300 Wh/L
- Densité max. théoriques super-condensateurs actuels : 6 Wh/Kg, 5 Wh/L 😢😢😢
- Densité théorique des supercondensateurs haute densité (graphène) : jusqu'à 83 Wh/Kg et 60 Wh/L 😎
- Densité max théorique exploitable sur NiMH à 40% d'utilisation (pour préservation batterie) : 48 Wh/Kg, 120 Wh/L

En pratique, la densité du bloc batterie complet (connectique interne, blindage, empaquetage des cellules, ... et BMS ?) ramène les densité du bloc à des valeurs bien plus faibles que les maximum théoriques :
- Densité du bloc batterie complet NiMH du HSD Toyota : 1300 Wh /28 Kg = 46,43 Wh/Kg - densité volumique 😱 ?
- 40% d'exploitation max des NiMH du HSD Toyota : < 18,6 Wh/Kg 😢

La BMS des batteries chimiques est complexe (équilibrage entre cellules, limitation interne des courants, ... ). L'électronique de gestion des super-condensateurs devrait être plus simple ?

Et Toyota dans tout ca : Ils ont quand même présenté une Yaris Hybride-R au salon de Franckfort de septembre dernier, de 420 chevaux avec des supercondensateurs (haute capacité ?).

Sources :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur_nickel-hydrure_métallique
http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel–metal_hydride_battery
http://www.supercondensateur.com/supercondensateur-graphene-batterie-plomb
http://www.supercondensateur.com/toyota-yaris-hybride-supercondensateur
 
Bienvenue dans le monde réel... Le problème n'est pas la technique mais politique. Au Japon, a Tokyo, l'hybridation est très présente, donc c'est possible. Je n'en dirais pas plus car ça ne serait pas utile. Tout ce que je peux dire c'est que je suis d'accord avec toi.
En ce moment c'est la course d'endurance a silverstone, toyota présente leur nouvelle voiture, équipée d'un 3L7 de 520ch et de 480ch électrique et bien sur avec la technologie des super condensateur.
En parlant de ça, toyota est en pôle position... Affaire a suivre et sûrement bientôt dans nos voitures
 
D'équilibre ils ont besoin.

Xenon31 à dit:
...Le BMS des batteries chimiques est complexe (équilibrage entre cellules, limitation interne des courants, ... ). L'électronique de gestion des super-condensateurs devrait être plus simple ?...
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Eh eh, ce n'est pas en pratiquant la suggestion que la réalité va basculer du côté super.:-D

Comme tu as comparé avec des nimh, c'est donc le contraire.
Il est possible de gérer des nimh sans électronique d'équilibrage. Pour les super-condensateur il ne faut pas y penser une seule seconde.
Les nimh peuvent être rééquilibrés en les surchargeant, prudemment bien sûr.
Les Supercondo c'est un peu comme les lithium ils ne doivent sous aucun prétexte être surchargés, cela voudrait dire survoltage et là paf, claquage.
Car pour avoir une tension de l'ordre de 200v il faut sur une P2 168 éléments nimh. Donc forcément équilibrage.
Pour des super capa il faut 200/2,5=80 en série. (Voire 2,7v pour certains). Là aussi il faut rééquilibrer.
Par contre à mon avis c'est plus "facile" d'équilibrer des supercapa, l'excursion de tension est bien plus forte. La tension est un bon indicateur du % de charge.

Sur une P2 en nimh il n'y a pas de système d'équilibrage (passif ou actif) comme c'est le cas dès qu'il y a des lithium. Il faut savoir que sa batterie est constituée de 6 éléments en série dont les pôles intermédiaires sont inaccessibles. On ne peut pas physiquement faire un vrai équilibrage.
C'est une des raisons de la limitation à 40% de DOD (Pourcentage de décharge)
Elle doit probablement de temps en temps procéder à une surcharge.

Si on prend ce qui existe aujourd'hui, d'un côté 10 Wh/kg en supercapa et de l'autre 46 Wh/kg (Seulement mais ce n'est que du nimh, il faudrait comparer à ce qui existe aujourd'hui: du lithium c'est à dire 120 à plus de 220 Wh/kg)

En tenant compte des % de DOD très différents (95% contre 45%). Les 30kg de nimh se transforment en 65 kg. Auxquels il faut ajouter l'électronique spécifique puissante et son système de refroidissement.

Ne pas oublier un des rares avantages des supercapa: excellents au froid.
 
Xenon31 à dit:
Les véhicules, qui consomment et gaspillent de l'énergie de manière fréquente, sont nombreux :
- Les métros (à Paris, certains renvoient l'énergie de freinage sur le réseau interne qui est réutilisé instantanément par des métros qui accélèrent).
- Les (mini-) bus de ville,
- Les trams,
- Les camions poubelle (mention spéciale pour eux, qui n'arrêtent pas d'accélerer et freiner et qui ont besoin d'énergie pour compresser les poubelles)
- Les véhicules de la poste (voiture, moto, vélos à assitance électrique)
- Les véhicules de livraison (type DHL)
- Les véhicules de manutention (type Fenwick)
... (je dois en oublier)

Les marchés ne manquent pas, ni les ingénieurs et techniciens français capables de développer ce type de systèmes. Encore faut-il qu'il y ait les fonds nécessaires et là ... (zut ... y'a plus personne 😱).
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PS: les trams (les récents surtout ) font comme les métros: renvoi de tensions de freinage dans le réseau via caténaire.

PS2: les tramways d Angers bordeaux Nice utilisent des super capas également pour certaines portions 'historiques ' non cablables , ni en aérien, ni dans le sol.
 
Renvoi sur réseau : Ca marche mais ....

Le renvoi sans stockage de l'énergie de freinage sur le réseau fonctionne mais nécessite d'être sûr (ou presque) que l'énergie générée au freinage soit utilisée au même moment.

A Paris, cela ne pose aucun problème car
- Le nombre de lignes de métros avec récupération d'énergie au freinage est inférieur au nombre de lignes sans récupération d'énergie.
- Le trafic de métros est très important (statistiquement, quand les métros à génération freinent, d'autres démarrent pour réutiliser instantanément l'énergie).
- Au mieux, quand 3 métros freinent, 2 redémarrent avec cette énergie (s'ils ne sont pas trop éloignés).

Pour les autres villes francaises avec des réseaux moins étendus et un trafic moindre, c'est bien moins simple :
- Soit il faut ajouter une gestion complexe et centralisée des métros / trams, pour être sûr que l'énergie de freinage soit réemployée au maximum.
- Soit il faut ajouter du stockage d'énergie quelquepart (sur les métros / trams ou sur le réseau électrique).

Avec les supercondensateurs, l'offre s'oriente vers le stockage sur les véhicules (le poids ajouté à la rame est négligeable) même lorsqu'ils sont connectés à un réseau électrique.
 
Exposé sur les supercondensateurs

Un exposé sur les supercondensateurs avec une partie théorique très développé et très intéressante :jap:.

Il rappelle notamment que le principe physique de stockage d'énergie dans un supercondensateur est fondamentalement différent de celui d'une batterie (énergie électrostatique vs énergie chimique de réactions d'oxydo-réduction).

Il analyse notamment l'autodécharge du supercondensateur, qui sauf erreur de ma part, n'a pas été encore été évoquée dans cette discussion (cf. à partir du transparent 44).

-->Vue la valeur de la constante " Tau 1" (quelques heures), et la perte de tension associée, c'est à mon avis un inconvénient significatif de cette technologie par rapport à une batterie Li-Ion pour M. tout le Monde quand il garera sa voiture dans son garage pour un petit bout de temps (la perte d'énergie est proportionnelle à la différence du carré de la perte de tension pendant la période de garage)...:-?
 
:papy:Même type de remarque qu'ici : ce sujet est un débat qui ne se limite pas aux hybrides "qui nous intéressent", mais aux véhicules hybrides en général. D'ailleurs, aucun des véhicules élus du club actuellement ne stocke son énergie dans des supercondensateurs.

Ce sujet serait selon moi donc mieux placé et mieux mis en valeur dans "Autres véhicules hybrides".
 
Le WEC tourne le dos aux super-condensateurs

Comme je l'annonçais récemment ici, Toyota abandonnera dès 2016 les super-condensateurs dans son prototype engagé en championnat du monde d'endurance, pour switcher sur les batteries qui ont désormais des puissances spécifiques proche de celles des super-condensateurs. Leur avantage principal sur les batteries est donc en passe de disparaître...:-?

Cet événement ne plaide pas pour une utilisation à moyen terme des super-condensateurs sur un véhicules de série (La prochaine Toyota Supra pourrait d'ailleurs ne pas être hybride finalement 😢).

Par contre, rien ne dit qu'à échéance supérieure à 10 ans, un nouveau saut technologique ne remettra pas les super-condensateurs sur le devant de la scène. A suivre patiemment...😎
 
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