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LIFEMIT : Optimisation de la gestion des batteries dans des véhicules lourds
hybrides
Coordinateur :
Partenaires :
Rapporteur : Philippe Desprez, Chef de Groupe – Direction de la Recherche, Saft
Financement Predit : ANR
Programme Predit : « Véhicules Propres et Economes » - Recherche terminée (2011)
Enjeux de la Recherche :
LIFEMIT se place dans le contexte global de réduction des gaz à effet de serre émis par le secteur des
transports et de l’amélioration des rendements énergétiques. Il vise à favoriser l’introduction de systèmes
davantage électrifiés dans les transports lourds (véhicules routiers lourds militaires ou civils, véhicules
ferroviaires,). Le domaine des transports lourds pose des problèmes spécifiques du fait du coût élevé pour
réaliser puis tester des maquettes de démonstration complètes. De plus, les intégrateurs des systèmes
complets veulent disposer par avance de tous les modèles de comportement des sous-ensembles qu’ils
vont intégrer pour minimiser les risques d’échec et réduire les délais et coûts de développement. L’enjeu
est double : satisfaire les intégrateurs dans leur démarche de conception globale ; réduire les coûts par la
réduction du cycle de développement et par l’utilisation optimale des batteries.
Le choix du mode de stockage électrique s’est porté sur les batteries Li-ion, aujourd’hui le plus performant
tant au niveau de l’énergie embarquée que de sa longévité. Une particularité des batteries lithium-ion est
leur sensibilité lors des phases de charge et plus particulièrement à forte puissance au cours des freinages
« récupératifs ». L’enjeu est ici de gérer sur le véhicule cette spécificité.
Méthodologie et résultats :
LIFEMIT met en œuvre une approche conjointe de développement de « maquettes systèmes » virtuelles
et de validation expérimentale de briques élémentaires. Cette approche permet de s’adapter, à des coûts
réduits, à des changements de cahier des charges, mêmes tardifs avant d’entrer dans la phase de
réalisation physique du produit. La principale réduction des risques porte sur le système batterie dont la
durée de vie en utilisation nécessite dans une approche classique des tests de plusieurs mois suivant le
profil d’utilisation. La robustesse du modèle de vieillissement des batteries et la mise en œuvre de
conditions iso-vieillissement en application est un point clef mis en évidence par LIFEMIT.
Petit déjeuner de presse Predit "Les motorisations hybrides", mercredi 11 avril 2011- Assemblée nationale
Réalisation d’une maquette système virtuelle appliquée à un véhicule lourd militaire :
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Optimisation du système de traction hybride en terme énergétique par la modélisation des flux
électriques et cinétiques de la chaîne de traction et du système batterie.
Un point majeur et innovant de LIFEMIT est d’incorporer dans les modèles batterie les fonctions
de contrôle ainsi que le vieillissement généré par l’utilisation de la batterie. Les fonctions de
contrôle se retrouveront à l’identique dans le calculateur du système batterie. Cette étape de
maturation permet de présélectionner une ou des solutions technologiques optimales.
Réalisation de maquettes virtuelles mécaniques.
Analyse fiabilité et sécurité du système batterie et plus globalement du véhicule.
Validation expérimentale :
• Electronique : tenue de l’électronique développée à l’environnement perturbé des réseaux de
puissance des véhicules lourds.
• Durée de vie des batteries soumises à des puissances de pointes en charge très élevées.
Résultats :
• Démonstration pour un élément Saft de plus de 100 Wh/kg se chargeant complètement en 30
minutes de réaliser plus de 250 000 cycles, représentant 24 000 fois la capacité de l’élément
échangée en charge et en décharge, en fournissant 1,2 kW/kg pendant 12 secondes en charge. Le
critère de fin de vie est une capacité finale à 80% de la capacité initiale.
• Faculté de charge en pointe accessible dans le véhicule par un algorithme de gestion du module
de batterie breveté prenant en compte l’impact des conditions de fonctionnement sur le
vieillissement.
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L’utilisation de cet algorithme a permis notamment une augmentation de l’ordre de 30%
de la puissance disponible, sans vieillissement prématuré du module de batterie.
Utilisation des résultats de Recherche :
Ces travaux sont intégrés dans la démarche Saft et procurent une réduction du ratio coût/performance
afin d’accompagner nos partenaires dans le domaine de la motorisation hybride.
Domaines d’application :
 Hybridation des camions
A l’instar des automobiles hybrides, le développement de camions hybrides est une solution très
prometteuse pour lutter contre la pollution urbaine, qu’elle soit atmosphérique (rejet de CO2 et de
particules) ou sonore. En effet, selon la commission Européenne, 26% des émissions de CO2 est imputable
au transport et plus du 2/3 est générée par le transport routier dont ¼ par les poids lourds.
Que ce soit pour des livraisons urbaines, pour du transport frigorifique ou des bennes à ordures, des
solutions véhicules hybrides prototypes ou de flottes de camion en tests ont d’ores et déjà démontré une
réduction pouvant atteindre jusqu’à 30 % des émissions ainsi qu’une réduction de la consommation de
carburant.
La transmission hybride comprenant des fonctions de stop & start, de mode tout électrique, de freinage
régénératif, est particulièrement adaptée à des usages urbains et péri-urbains avec des arrêts fréquents.
Saft a travaillé avec Renault Trucks, dans le cadre du programme Geode, pour la mise au point de
véhicules hybrides avec pour objectif l’optimisation de la gestion de l’énergie embarquée afin de définir
les optimums technico-économiques des camions hybrides de demain.
Petit déjeuner de presse Predit "Les motorisations hybrides", mercredi 11 avril 2011- Assemblée nationale
 Hybridation dans le domaine ferroviaire
L’hybridation des tramways consiste dans l’utilisation d’une motorisation électrique alimentée
alternativement par caténaire ou par batterie. Les batteries Li-ion à bord des trams stockent l’énergie de
freinage et permettent de la réutiliser pour l’accélération et la traction du tram, et ce en pleine
autonomie, entre les stations. Ceci permet de réaliser des économies sur les investissements
d’infrastructure d’alimentation électrique de la ligne et de préserver également l’environnement des
centres villes en supprimant la caténaire.
L’hybridation des trains correspond au sens usuel du terme, à savoir le fonctionnement combiné d’un
moteur thermique et d’un moteur électrique. La consommation des locomotives diesel peut ainsi être
réduite par la fonction de traction hybride fournie par les batteries Li-ion, conduisant à la réduction des
émissions de CO2.
Contacts :
Philippe Desprez, Direction de la recherche
Tél : 05.57.10.68.70
[email protected]
Catherine Jouatel, Direction de la Communication
Tel : 01.49.93.17.68
[email protected]
Petit déjeuner de presse Predit "Les motorisations hybrides", mercredi 11 avril 2011- Assemblée nationale