Le Mild-Hybrid

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Description détaillée

Les véhicules hybrides parallèles regroupent deux types de systèmes:

 

Le Full-Hybrid, il est doté d'une puissance électrique importante et permet de fonctionner en mode tout électrique. Le potentiel de réduction de la consommation et des émissions toxiques est élevé, en particulier en circulation urbaine. Ce véhicule est équipé de composants volumineux et plus couteux que le Mild-Hybrid.

 

Le Mild-Hybrid, possède un petit moteur électrique et ne possède pas de mode de fonctionnement en tout électrique. Le moteur électrique de ce système va assister le moteur thermique afin de réduire les émissions polluantes dans les phases de sollicitations importante du moteur thermique. Le poids de ces véhicules est à peine plus important qu'un véhicule thermique et l'encombrement supplémentaire reste faible grâce à l'implantation de petits composants hybrides. Le potentiel de réduction de la consommation reste modéré mais ce système d'hybridation reste le plus abordable sur le marché.

 

Le principe de fonctionnement

 

Le véhicule équipé de la technologie "Mild-Hybrid" est très souvent équipé d'un moteur essence associé à un moteur électrique implanté entre le moteur à essence et la transmission. Lors d'un freinage ou d'une décélération, l'énergie cinétique est transformé en énergie électrique par le moteur électrique et emmagasinée dans le pack batteries pour un usage ultérieur. Lorsque le véhicule accélère, l'énergie emmagasinée est acheminée vers le moteur électrique afin d'offrir un surcroît de puissance au moteur à essence en fonction de différents paramètres comme par exemple le SOC (état de charge) disponible. Toute l'opération se déroule automatiquement sans exiger la moindre action de la part du conducteur.

 

Les composants électrique du système "Mild-Hybrid"

1. Moteur électrique
2. Onduleur
3. Convertisseur DC/DC
4. Batterie de traction

 

Le moteur électrique

 

 

Le moteur électrique est généralement un moteur synchrone triphasé léger et très efficace, assurant de nombreuses fonctions. Plus spécifiquement, il fonctionne comme un moteur d'assistance pour la puissance moteur et agit comme une génératrice électrique pour la conversion de l'énergie dynamique et de la puissance moteur en énergie électrique pendant la génération. Ce moteur fait également office de démarreur pour le moteur à essence.

Ce moteur est implanté entre le moteur à essence et la transmission. Il se compose d'un stator à enroulement 3 phases fixé sur le boîtier et d'un rotor directement connecté au vilebrequin du moteur. Le rotor est constitué de d'aimants permanents disposés sur la périphérique extérieure. Trois capteurs de position sont situés dans le boîtier, ils sont utilisés pour détecter la position et le sens de rotation du rotor.

 

La batterie de traction

 

 

Cette technologie de véhicule hybride est généralement associée à une batterie Ni-Mh. Dans cet exemple, la batterie de traction est composée de 20 modules connectés en série, chacun de ces modules contenant 6 cellules. Chaque cellule possède une tension de 1,2 V, ce qui représente une tension totale de 144 V pour la batterie et une capacité de 6,0 Ah. En outre, le pack batterie de traction contient trois capteurs de température de batterie de type thermistance, en plus des capteurs de température de cellule connectés en série à chacune des thermistances à coefficient de température positif du module. La batterie de traction est équipé d'un système de refroidissement à air afin d'éviter les surchauffes et donc d'éviter la dégradation prématuré des éléments de la batterie.

Le module des batteries est utilisé pour alimenter en haute tension le moteur électrique lors du mode assistance. Ce module est aussi utilisé pour emmagasiner l'énergie générée. Enfin, l'énergie du pack batterie de traction est également utilisé pour charger la batterie 12 V.

 

Le bloc de jonction

 

 

 

Le bloc de jonction est placé à proximité du pack batterie car il intègre les contacteurs de puissance qui seront passants ou non passants en fonction des demandes du calculateur. Dans un cas de fonctionnement de la cinématique électrique du véhicule, les contacts seront fermés. Dans le cas contraire, c'est-à-dire à l'arrêt ou en cas de dysfonctionnement du système, les contacts seront alors ouverts afin de sécuriser l'ensemble du véhicule.

 

Le convertisseur DC-DC

 

 

L'alimentation électrique du circuit électrique 12 V est réalisée par un convertisseur DC-DC, et non pas par un alternateur normal. Ce composant convertit le courant continu 144 V fourni par l'onduleur en un courant continu 12 V avant de l'acheminer vers le circuit électrique 12 V.

Le boitier de gestion électronique (calculateur de la chaîne de traction hybride) contrôle la quantité de courant continu 12 V en provenance du convertisseur DC-DC conformément au volume de courant consommé. En outre, ce calculateur entre en service pour interrompre le convertisseur lorsque chute le niveau SOC (état de charge) de la batterie de traction.

 

Le convertisseur DC-DC contient une sonde de température intégrée qui fournit des données de température au calculateur. Lorsque la température augmente anormalement, il active le voyant d'alarme de charge. Si une anomalie est détectée dans la tension d'entrée ou de sortie, le convertisseur DC-DC active également ce voyant lumineux.

 

Dans la mesure où le convertisseur DC-DC génère de la chaleur, ce dernier est équipé d'un dispositif de refroidissement par air. La chaleur générée est dirigée vers le flux d'air frais, via un dissipateur de chaleur, avant d'être refoulée dans le coffre par le ventilateur du module MPC.

 

 

L'onduleur

 

 

L'onduleur utilise un montage en pont comprenant six transistors bipolaires à grille isolée pour effectuer la conversion entre le courant continu de 144 V du module des batteries et le courant alternatif triphasé du moteur électrique. Ce module comprend également un circuit de commande qui pilote les transistors IGBT en fonction des signaux d'assistance et de génération envoyés par le boitier de gestion électronique.

 

Pour faire suite à une production de chaleur à l'issue d'un fonctionnement, un refroidissement par air est assuré. La chaleur générée est dirigée vers le flux d'air froid via un dissipateur thermique, puis déchargée dans le coffre par le ventilateur.  De plus, l'onduleur contient également un capteur de température qui fournit des données de température au calculateur de sorte à pouvoir protéger le circuit.

 

Le calculateur de la chaîne de traction

 

 

Positionné à côté de l'onduleur, Il a pour fonctions principales :

 

Égalisation des niveaux de charge

Détermination du SOC

Détermination des puissances maximales

Surveillance des températures des éléments

Commande régulation température

Surveillance de l'isolation galvanique

Commande des contacteurs batterie

Surveillance de l'intégrité du circuit de traction

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Méthodes et pratiques

Les techniciens intervenant sur les véhicules hybrides parallèle peuvent réaliser:

• L'entretien du véhicule (vidange, freinage..)
• Le remplacement d'élément
• Le diagnostic des système
• L'apprentissage ou l'initialisation des calculateurs
• Le contrôle d'isolement du moteur électrique
• Les réparations des boitiers de gestion électronique
• La remise en état des batteries de traction
• L'équilibrage des cellules
• La mise en sécurité du véhicule

Les intervenants non formé selon les normes françaises ne peuvent pas intervenir sur ces véhicules.

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Impact sur les compétences en atelier

Les interventions de réparation et de diagnostic sur ces systèmes exigent de:

• Connaître la structure des réseaux multiplexés.
• Maîtriser la lecture des schémas électriques.
• Maîtriser toutes les fonctions de l'outil de diagnostic.
• Connaître les procédures d'intervention.
• Posséder une habilitation.

Les interventions d'entretien nécessite de:

• Connaître les procédures d'intervention.
• Posséder à minima un niveau averti.

Les personnes ne possédant pas d'habilitation ou à minima d'un niveau averti ne peuvent pas intervenir sur ces véhicules.