Camionnette automotrice triple hybridation integree CATHI

[Remundo]

Implantation des kits LiFePO4 et système de charge 2/2

Les 2 kits LiFePO4 comportent des condensateurs dans le circuit de redressement du AC220V. Ces condensateurs appellent un courant de démarrage important, en particulier si les 2 packs sont branchés simultanément.

Ceci a pour conséquence de mettre en sécurité certains appareils ou disjoncteurs sensibles : ils interprètent l'appel de courant comme un court-circuit, ils "sautent" et cela empêche alors le démarrage normal des chargeurs LiFePO4.

A cet effet, Sycomoreen a conçu un limiteur de courant de démarrage bi-voie utilisant des thermistances NTC (negative temperature coefficient).



Le principe des NTC est d'avoir une résistance élevée à froid, capable de ralentir considérablement la vitesse de charge des condensateurs et donc de limiter le courant de démarrage.



Cependant, l'échauffement des NTC effondre leur résistance au bout de quelques secondes. Les thermistances sont alors très chaudes (>100°C) et se comportent comme des fils peu résistifs (quelques Ohm et moins).

Ci-dessous le groupe électrogène Inverter Gényx 3000 Hi en test avec le limiteur de courant



En pratique, les NTC, même chaudes, sont toujours légèrement dissipatives. Donc un circuit parallèle de "shunt" a été créé pour permettre, une fois le démarrage effectué, de se brancher en direct sur le secteur tout en déconnectant complètement la voie NTC.



Ci-dessous, le câblage interne de ce limiteur de courant de démarrage à 2 voies, conçu et réalisé par Sycomoreen.



Les chargeurs de ces kits LiFePO4, avec le limiteur de courant de démarrage, se prêtent particulièrement bien à une hybridation thermique puisqu'ils alimentent les batteries LiFePO4, lesquelles peuvent simultanément débiter pour soutenir le pack NiCad.

CATHI se contente en cas de nécessité d'un arrêt. 2h de charge au groupe (2200W) engrangent environ 4,5 kWh, soit 20 km supplémentaires. Le groupe possède 6.5h d'autonomie selon le fabricant.

Mais le montage du groupe électrogène à l'extérieur de l'habitacle serait possible selon diverses options :
- sur l'arrière du véhicule arrimé sur une portière, amovible ou non
- inamovible dans le compartiment moteur du véhicule
- amovible sur le toit du véhicule
- sur une remorque électrogène dédiée

[AXEAU]

Bonjour,
Remundo c'est pas mal ton montage mais le groupe élèctrogène m'ennuie un peu.
Comme je ne suis pas capable d'en faire autant, avec les 14l de carburant qui te font gagner seulement 80 Km je les mettrai dans la twingo pour remorquer le Berlingo sur 200 Km en transportant 6 personnes.

C'est plus rentable non ?
jlg

[Remundo]

Merci AXEAU, mais il faut un deuxième conducteur dans ton système. Je t'inviterai prochainement pour expérimenter cela.

Plaisanterie mise à part, la "tirette thermique" est un excellent moyen de recharger un VE.

[Remundo]

Architecture électromécanique de CATHI

CATHI s'appuie sur :
- une hybridation électrique parallèle des accumulateurs Nicad et LiFePO4
- une hybridation thermique série avec groupe électrogène chargeant les LiFePO4 et/ou les Nicad

Le tout donnant une triple hybridation intégrée développant 12 synergies entre les 3 sources de puissance du véhicule.





Sur la base existante du Citroën Berlingo de PSA, les différents éléments prennent place comme indiqué ci-après ;



Les caractéristiques techniques détaillées sont accessibles ici. Egalement des valeurs cibles qu'il conviendrait de respecter pour obtenir une berline optimale à triple hybridation intégrée.

[Obamot]

Tout d'abord un grand coup de chapeau pour l'imagination du concept.

Et un deuxième pour la conception elle-même jusqu'à la fin de la réalisation!

Comme disait mon père qui était aussi chercheur:

— «tu as une idée géniale et généreuse: tu te documentes, fait des recherches sur ce qui existe déjà, compulse les banques de données pour voir si il y a des dépôts de brevets en cours, fait une étude de faisabilité, réalises entièrement ton projet, et pour ça passe (souvent) des milliers d'heures dans la conception et la certification de tes hypothèses de travail, avec toujours plein de scénarios en tête, et le souci permanent de trouver LA solution idéale qui te permettra de combiner tous les éléments ensemble de façon optimale, et ce en fonction des ressources disponibles... puis encore beaucoup de temps pour trouver ou fabriquer les équipements idoines, les mettre en œuvre individuellement, et enfin assembler et tester ces différents modules, etc.. Puis au final après tout ce périple, tu assembles le tout, mets le contact et... regardes ce qui ne va pas!»

Dans CATHI on voit une belle maîtrise et le goût de la conception bien faite. Et toute la philosophie qui se dégage de cette seule phrase:

«Cette triple hybridation permet d'obtenir un fonctionnement fiable et souple du véhicule en s'appuyant sur les atouts de chaque source d'énergie tout en effaçant leurs inconvénients»

Et qui montre une compréhension pointue du problème, dont le fil rouge est probablement de surmonter les obstacles, grâce à un basculement dynamique optimal et efficace entre atouts et inconvénients de technologies complémentaires: du grand art! Beaucoup d'ingés timorés devraient s'en inspirer! A enseigner d'urgence dans toutes les grandes écoles!

Encore Bravo !

[Remundo]

Merci beaucoup Obamot pour ce sympathique message.

Qui décrit bien les difficultés de faire émerger une solution innovante et efficace

[Obamot]

Pas si bien, vu que j'ai omis les jurons lorsque ça va pas

[Remundo]

Dire des jurons, en effet, ça arrive...

[Remundo]

Modalités de recharge de CATHI

CATHI possède :
- 2 packs LiFePO4 de 4 kWh chacun
- 1 pack Nicad de 16,2 kWh
- un groupe électrogène de 2800W

Du point de vue électrochimique, les accumulateurs ont différentes préconisations d'usage ;
- Il est prérérable de recharger les LiFePO4 en premier et les laisser chargés,
- et de recharger les Nicad en dernier et les utiliser peu après la fin de charge.


Ainsi, l'architecture de CATHI donne plusieurs possibilités intéressantes.


Si le véhicule est roulant :

- le freinage régénératif envoie des courants importants dans le pack Nicad tout en préservant les packs LiFePO4*, lesquels peuvent s'équilibrer au besoin.
- le groupe électrogène, à condition qu'il soit à l'extérieur de l'habitacle, peut recharger les LiFePO4 et aussi les Nicad.

* Pour augmenter la durée de vie des LiFePO4, le freinage régénératif du Berlingo (allant jusqu'à 100A sous 160V) recharge exclusivement le pack Nicad.

Si le véhicule est à l'arrêt:

1) Sans branchement sur le réseau électrique, le groupe électrogène charge les LiFePO4 et/ou les Nicad : puissance 2800 VA (2 kits) ou bien 1400 VA (1 kit).

2) Avec branchement sur le électrique monophasé, la recharge est possible :
- en 25A 220V alternatif afin de recharger simultanément toutes les batteries (puissance : 5500 W).
- en 15A 220V alternatif afin de recharger seulement le pack Nicad (puissance : 3300 W)
- en 10A 220V alternatif afin de recharger seulement les 2 packs Lithium (puissance : 2200 W)
- en 5A 220V alternatif afin de recharger seulement un pack Lithium (puissance : 1200 W)
Ce qui permet de s'adapter à toutes les installations électriques qu'elles soient puissantes* ou faibles.

* Il existe une dernière et rare option, proposée par PSA : la recharge rapide en triphasé 18 kVA directement sur les Nicad. Il faut un chargeur spécifique de forte puissance non embarqué dans ce cas.

Les temps de recharge :
- Une charge complète du Nicad requiert environ 7h et 19 kWh soutirés sur le réseau
- une charge complète du LiFePO4 requiert environ 5h et 8 kWh soutirés sur le réseau
- 25A/220V est un rythme de charge semi-rapide où 4h de charge stockent l'équivalent de 100 km, 2h stockent l'équivalent 50 km.
- disposer d'un branchement rapide 18 kVA triphasé permet en 1h30 de stocker l'équivalent de 100 km (dont 80 km dans les Nicad, et 20 km dans les LiFePO4).

La consommation

22,3 kWh / 100 km, c'est aussi 4,5 km / kWh électrique
Une recharge complète de tous les accumulateurs engrange 27 kWh soutirés à la prise pour un parcours de 120 km à environ 65 km/h.

A noter que CATHI améliore très significativement les performances initiales du Berlingo PSA, malgré 150 kg embarqués supplémentaires (la masse des LiFePO4):
- l'autonomie est augmentée de 50% (80->120 km)
- la consommation pour 100 km parcourus a baissé de 15% (26kWh/100km -> 22,3 kWh/100 km)

[Macro]

Une recharge complète de tous les accumulateurs engrange 27 kWh soutirés à la prise pour un parcours de 120 km à environ 65 km/h.

A noter que CATHI améliore très significativement les performances initiales du Berlingo PSA, malgré 150 kg embarqués supplémentaires (la masse des LiFePO4):
- l'autonomie est augmentée de 50% (80->120 km)
- la consommation pour 100 km parcourus a baissé de 15% (26kWh/100km -> 22,3 kWh/100 km)

120 km a 65km/h....Ca fait rever...Remundo tu es sur les performances d'une voiturette cela dit avec une consommation de l'equivalent de 3 litres de carburant soit la consommation d'une voiturette diesel pour entrainer le poids d'un monospace. On voit donc que le rendement electrique est bon...
Ce que l'on voit aussi c'est que tes baterries lifepo te font gagner 15% de consommation malgré le surpoids.... Interessant car en se basant sur la meme capacité en mettant des batterries 100%lifepo..On gagne 150 a 200kgs sur le poids des piles..Mon berlingo(si un jour il sort de dessous les tilleuils) va etre une vraie fusée et consommer comme un planneur...