Mazda : le brevet du 09/04/2020
Bonjour,
Des roues motrices sans cardan grâce à des moteurs-roues, le stockage basé sur des supercondensateurs en série avec une batterie li-ion de 3.5KWh en 48 V.
Les supercondensateurs, qui travaillent avec une tension > à celle de la batterie, offrent une puissance massique supérieure à celle ci.
De la science fiction ?
Non, c'est le début d'un brevet déposé par Mazda (
https://ipforce.jp/patent-jp-A-2020-55417) ce 09/04/2020.
1/ Le brevet, avec qq commentaires perso très ponctuels entre crochets [ ]
Dans son brevet, Mazda envisage toutes sortes d’architectures du véhicule,
- façon propulsion arrière à moteur longitudinal:
Moteur thermique avant avec roues arrières motrices via arbre de transmission, et roues avants électrifiées :
Un moteur thermique (par exemple rotatif) est associé sur le même arbre à une machine électrique principale de 25 KW (moteur synchrone à aimant permanent) en 48 V;
- façon traction avant à moteur transversal:
Moteur thermique avant avec roues avants motrices via transmission mécanique, et roues arrières électrifiées :
Un moteur thermique (par exemple un moteur alternatif à quatre cylindres ) monté transversalement est associé sur le même arbre à une machine électrique principale en 48 V;
Les moteurs-roues animant les roues motrices auxiliaires, sont des moteurs à induction, qui font chacun 17KW de puissance maximale, [ce qui est important pour des roues motrices 'auxiliaires' [2x17=34 KW, à comparer aux 5,3 KW de l'ensemble du train AR de la Prius e-four !) ] . Ils fonctionnent en 120 V max (48 v de la batterie + 72 V du condo placés en série )
[on remarque que l'on reste à des tensions bien inférieures à Toyota : ex 200 V pour la batterie, 650 V pour les moteurs]
Mazda décrit des moteurs-roues avec rotor externe, mais précise qu’il peut être envisagé une version à rotor interne [ce qui serait plus aisément compatible avec une transmission par arbre] et sont liés à l’axe de la roue sans aucune démultiplication.
Courbe de puissance des moteurs électriques:
Pour ces moteurs-roues à induction, la puissance croit avec le régime. Ici, la puissance maximale est atteinte à 130Km/h, et décroît ensuite. Ceci permet à l’ensemble des moteurs électriques (moteurs-roues plus la machine électrique en sortie de moteur thermique ) de délivrer un maximum de puissance de 53 KW à 130 Km/h ce qui est cohérent avec le test WLTP.
Mazda précise que ces moteurs-roues visent à favoriser l’accélération à haute vitesse avec un une masse contenue.
[c’est un usage inverse des moteurs à induction des solutions e-four de Toyota ou Nissan (le Note e-power AWD) qui visent en premier lieu à favoriser le démarrage en terrain glissant]
Condensateur
Un condensateur en 72 V récupère l'énergie des 2 moteurs-roues.
Ce condensateur (72V) et la batterie (48V) s’échangent de l'énergie si besoin, via un convertisseur de courant continu:
quand une décélération recharge rapidement le condensateur, dès que la tension du condensateur dépasse un seuil, il abaisse sa tension en chargeant la batterie. La charge par régénération du condensateur et le transfert de celui ci à la batterie peuvent être simultanés.
Mazda décrit un condensateur double couche constitué d’un assemblage en série de condensateurs ayant ‘par exemple’ (Mazda dixit) une tension nominale de 2,5V. Mazda précise que différents types de condensateurs, tels que le condensateur lithium-ion à haute densité énergétique qui combine les caractéristiques du condensateur électrique à double couche et de la batterie lithium-ion, peuvent être utilisés. [je ne connaissait pas l’existence d’un telle technologie]
Avantages divers:
Tout au long du brevet, Mazda insiste régulièrement sur le fait que cette architecture n’est pas trop lourde et qu’elle permet un bonne sécurité en cas de collision.
2/ Une tentative de prendre du recul
Un hybride à deux étages:
Mazda propose un premier étage d’hybridation :
Il peut sembler classique ( hybride parallèle avec moteur synchrone à aimant permanent ), mais il étonne au moins par :
a) la puissance modeste de la machine électrique (25 KW);
b) la tension faible du système (48 V);
c) la capacité élevée du stockeur (3,5 KW.h ).
On se dit que ça n’hybride pas beaucoup et que ça ne va pas être bien dynamique, que l’on ne pourra pas souvent éteindre le thermique, voire que ça n’aidera pas beaucoup à la sobriété…
Alors, Mazda envoit un 2ème étage à la rescousse:
Des moteurs roues, indépendants de la chaîne de traction du premier étage, qui envoient jusqu’à 34 KW à 130 Km/h.
Un condensateur en 72 V (dont il tait la capacité) qui travaille en série avec la batterie comme une sorte de tampon pour les transferts d’énergie rapides (= de puissance élevée).
Ce second étage a donc un pouvoir de régénération élevé, mais vu la courbe de puissance des moteurs à induction en fonction de la vitesse du véhicule, ce pouvoir me semble limité aux vitesses élevées - n’étant pas spécialiste des moteurs à induction, corrigez moi si je dis une c…- . Il n’aurait donc pas beaucoup d’intérêt en ville.
L’ensemble est il harmonieux, efficace, gérable (bonjour la gestion électronique d’un système si complexe)?
Orientation globale du brevet:
L’argument du rendement énergétique n’est jamais employé, pas plus qu’aucun autre argument écologique tel que la sobriété en ressources naturelles. Le dynamisme du véhicule semble prioritaire.
Sortira ou sortira pas?
Quelle masse et quel coût pour ce système?
Est-ce une simple élucubration pleine d’inventivité, ou un brevet pour couvrir la sortie prochaine d’un véhicule employant tout ou partie de ce brevet?
A+
