Lecture 18 - EV Subsystem: Design of EV Drive Train - Part 2

Dans la dernière leçon, nous avons discuté des sous-systèmes EV, mettant l'accent sur la transmission et la batterie comme éléments essentiels. Nous avons mentionné l'importance des convertisseurs DC-DC, des unités auxiliaires et de contrôle, mais avons décidé de ne pas rentrer dans les détails. La priorité est donnée aux moteurs, contrôleurs et batteries, avec une attention particulière aux engrenages qui ajustent le couple et la vitesse des moteurs pour répondre aux besoins du véhicule.

Le concept de couple nominal et de couple de pointe a été introduit, soulignant leur importance dans la conception des moteurs. Il a été expliqué que la dissipation thermique est cruciale, car les moteurs ne sont pas conçus pour dissiper la chaleur en continu à des valeurs maximales. Une attention particulière doit être accordée à la gestion thermique, car une surchauffe peut causer des défaillances. Nous avons aussi parlé de l'importance des rendements du moteur et du contrôleur.

Nous avons discuté de l'énergie totale consommée par le moteur à partir de la batterie et de l'importance du taux de charge (C-rate) sur la durée de vie de la batterie. Une décharge rapide peut impacter la batterie négativement, surtout lors des montées. L'efficacité du moteur et du contrôleur a été abordée, indiquant qu'à des vitesses plus élevées, l'efficacité est meilleure mais peut chuter à des vitesses plus basses, affectant ainsi la consommation énergétique par kilomètre.

L'accent a été mis sur l'impact du rendement des moteurs à faibles vitesses et comment cela pourrait augmenter la consommation énergétique par kilomètre, en particulier dans des environnements à vitesse réduite comme les campus. Les moteurs synchrones à aimants permanents sont recommandés pour leur efficacité stable sur une large gamme de vitesses. Cette section traite aussi de l'énergie auxiliaire, comme la climatisation, qui n'est pas prise en compte dans les calculs standard d'autonomie mais qui peut consommer jusqu'à 20% de l'énergie des batteries.

La capacité des batteries ne doit jamais être utilisée complètement pour éviter de réduire le nombre de cycles de vie. Les batteries sont conçues pour une utilisation entre des seuils spécifiques pour prolonger leur durée de vie. Ce principe d'utilisation partielle, désigné par Depth of Discharge (DOD), assure une durée de vie maximale avec une capacité utilisable souvent diminuée d'environ 15-20% de la capacité totale. C'est un compromis nécessaire pour la longévité des batteries.

Au fur et à mesure de l'usage, la capacité des batteries diminue. Le concept de capacité utilisable sur la vie d'une batterie a été expliqué, montrant comment la capacité initiale se réduit à une valeur donnée à la fin de sa durée de vie. Un calcul pour la capacité moyenne utilisable a été introduit pour rendre compte de cette dégradation progressive. Plusieurs types de cellules et leur impact sur la capacité et la longévité ont été mentionnés.

L'importance de la gestion thermique dans les véhicules électriques a été soulignée, avec Dr. Kaushal Jha mentionné comme expert de cette composante des véhicules électriques. Le rôle crucial d'une gestion thermique efficace a été exposé comme nécessaire pour assurer la durabilité des véhicules électriques, en complément des moteurs et contrôleurs. Un mauvais contrôle thermique peut entraîner une baisse significative de l'efficacité énergétique globale.

Nous avons examiné les unités auxiliaires dont la gestion est primordiale pour le contrôle global du véhicule, y compris les systèmes de freinage d'urgence. Les vérifications de la consommation d'énergie, les communications avec le contrôleur du moteur et l'unité de contrôle veillent à optimiser les performances du véhicule. Les équipes de développement doivent naviguer entre ces exigences pour minimiser les pertes et optimiser la gamme de véhicules.