Les Instituts Fraunhofer, en Allemagne, travaillent fort sur le moteur-roue‏

In-wheel motor moteur-roue Franhofer
Crédit photo: Fraunhofer IFAM

Les instituts Fraunhofer sont des centres de recherche appliquée, financés par le gouvernement allemand et l’industrie. Pierre Langlois nous parle aujourd’hui du travail de recherche et développement effectué par 4 de ces 57 instituts dans le domaine des moteurs-roues, entre 2009 et 2011.

Dans le cadre d’une entente nouée avec le physicien Pierre Langlois , Éco-Énergie à Montréal et Roulezelectrique ont obtenu le privilège de vous présenter le contenu intégral des infolettres qu’il publie sur une base régulière. Mentionnons que Pierre Langlois est consultant en mobilité durable, auteur et conférencier. Il est d’ailleurs l’auteur du livre Rouler Sans Pétrole, publié aux Éditions MultiMondes. On a pu l’apercevoir au petit écran dans des reportages consacrés aux hybrides rechargeables et aux batteries et voitures électriques, à l’émission Découverte, entre autres, où il a témoigné en tant qu’expert. Un gros merci à lui.

Les Instituts Fraunhofer en Allemagne travaillent fort sur le moteur-roue‏

Bonjour à tous

Après avoir passé en revue ce que diverses compagnies et consortium dans le monde font concernant les moteurs-roues, je ne peux passer sous silence l’excellent travail de recherche et développement effectué par 4 des 57 Instituts Fraunhofer en Allemagne, de 2009 à 2011. Les Instituts Fraunhofer sont des centres de recherche appliquée, financés par le gouvernement allemand et l’industrie (contrats de recherche), avec chacun sa spécialité. Ils emploient 13 000 personnes selon Wikipedia, et constituent une des plus importantes organisations de recherche dans le monde.

Les «moteurs-roues Fraunhofer» ont été présentés en 2010 dans les différents blogues et magazines dédiés au transport. Ils équipaient une voiture sport Artega GT. Voir par exemple l’article de AutoblodGreen, comportant une vidéo à:

Video: Artega GT brings sexy to Fraunhofer Institute in-wheel motor

Voiture électrique Artega GT à moteurs-roues Fraunhofer
Crédit photo: Fraunhofer IFAM

 

Schéma moteur-roue Fraunhofer
Crédit photo: Fraunhofer IFAM

 

J’ai identifié trois documents, accessibles en ligne, qui décrivent les motivations, les objectifs et les résultats du programme de recherche:

deux articles écrits par les chercheurs et les gestionnaires du projet dans le magazine ATZ Online, en 2012,

Technical Potential of In-wheel Motors for Electric Vehicles

Electric Wheel Hub Motor

et le rapport annuel de l’Institut Fraunhofer IFAM pour 2011 (pages 36 à 41), qu’on peut télécharger à

http://www.ifam.fraunhofer.de/en/Jahresberichte.html

Dans ces documents, on constate que les chercheurs des Instituts Fraunhofer sont bien conscients de tout le potentiel qu’offrent les moteurs-roues pour nos futurs véhicules routiers:

– plus d’espace pour l’habitacle
– bien moindre consommation d’énergie
– plus sécuritaire (l’absence de moteur central permet d’avoir des structures d’amortissement des chocs en cas de collision frontale)
– meilleure manœuvrabilité (meilleure répartition du poids dans le véhicule et abaissement du centre de masse)
– facilité d’avoir un véhicule à quatre roues motrices
– conduite sportive (4 moteurs-roues donnent plus de 200 kW de puissance)
– possibilité d’intégrer un système d’antidérapage (par logiciel, distribution sélective et intelligente du couple)
– meilleure aérodynamique (l’absence de moteur sous le capot permet de profiler davantage le devant des véhicules)


Maintenant, les chercheurs sont également conscients d’une objection qui est souvent mise de l’avant comme une faiblesse des moteurs-roues, à savoir l’augmentation de la masse des roues et l’impact préjudiciable (en théorie) sur le confort de la conduite (suspension). Ils ont donc équipé une voiture avec des masses additionnelles de 40 kg attachées aux roues, en ajustant les paramètres du système de suspension, pour vérifier ce qu’il en était, dans différentes situations de conduite. Ils ont ainsi démontré qu’il n’y avait aucune différence perceptible pour les conducteurs.

Dans l’un des articles, cités plus haut, on est fait mention qu’un des objectifs était d’obtenir un couple («force rotative») élevé, de l’ordre de 2 000 N-m pour qu’une voiture intermédiaire puisse monter les côtes à des vitesses raisonnables et dépasser un autre véhicule avec suffisamment d’accélération. Cette valeur de couple devant être atteinte avec l’ensemble des moteurs-roues (2 ou 4). Un autre objectif était d’intégrer l’électronique de puissance dans les moteurs-roues, afin de réduire le nombre et la grosseur des fils de cuivre alimentant les moteurs, et protéger les occupants du véhicule des radiations électromagnétiques (alimentation en DC 400 V, et boîtier du moteur agissant comme cage de Faraday).

Voici les caractéristiques de leur moteur-roue, tirées du rapport annuel de l’Institut Fraunhofer IFAM 2011. À remarquer que le moteur a été conçu pour s’insérer dans des roues de 15 pouces.

– Puissance en continu : 55 kW
– Couple en continu : 700 N-m
– Couple maximum (sur des périodes brèves) : 900 N-m
– Diamètre extérieur : 36,4 cm
– Masse : 42 kg
– Efficacité totale (à 550 rpm): 92 %

L’efficacité de 92 % du moteur est particulièrement remarquable, en sachant qu’elle comprend les pertes dans l’électronique de puissance. Pour référence, l’efficacité des moteurs-roues de Pierre Couture de l’Institut de recherche d’Hydro-Québec, atteignait 98 %, en 1995. Il prévoyait avoir 96 % avec l’électronique de puissance intégrée.

Les chercheurs des Instituts Fraunhofer ont également mesuré les déformations du moteur dans différentes conditions (200 µm) et fait développer des joints spéciaux à haute étanchéité. Tous les résultats détaiilés sont accessibles à l’industrie allemande pour les aider dans le développement de cette technologie.

Bien cordialement

Pierre Langlois, Ph.D., physicien
Consultant en mobilité durable,
Auteur et conférencier

Téléphone : 418-875-0380
Courriel: pierrel@coopcscf.com
Site Internet: www.planglois.com

Pierre Langlois - consultant mobilité durable - auteur - rouler sans pétrole

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