[eLION 1/4 ] Introduction à l’électrification d’engins mobiles et la sécurité fonctionnelle

Dans le premier podcast d’une série de quatre, Isabelle Ribeiro, Supply Chain Manager, présente eLION, une gamme complète de composants électriques pour l’électrification des engins mobiles.

Elle explique l’importance croissante de l’électrification dans des secteurs où les exigences environnementales et la réduction des nuisances sonores sont cruciales.
Un podcast pour tous ceux qui désirent en apprendre plus sur les solutions d’électrification des engins mobiles.

L’épisode introduit les futurs thèmes, comme les infrastructures de haute tension, la sécurité fonctionnelle des engins électriques et les modes de charge.

 

Animateur :  Bonjour ! Bienvenue dans ce nouvel épisode de notre podcast, pour lequel nous avons choisi d’évoquer les dernières évolutions en matière de sécurité fonctionnelle dans l’électrification des engins mobiles. J’ai à mes côtés Isabelle Ribeiro, Supply Chain Manager. Isabelle nous introduit aujourd’hui une série de quatre épisodes traitant des solutions d’électrification des engins mobiles.

Tout d’abord Isabelle, qu’est-ce qu’eLION ? Un lion ? Ça s’écrit comme un « lion » ?

 

Isabelle Ribeiro : Ça s’écrit comme l’animal, oui, comme le lion. Exactement. C’est le nom de notre gamme de composants électriques pour les machines mobiles. Les moteurs électriques, les inverters. Les chargeurs embarqués, les câbles. Nous avons aussi des convertisseurs DC/DC donc pas mal de choses en fin de compte.

 

Animateur : Alors l’électrification dans le off-highway. Dans quel but ? Pourquoi est-ce nécessaire ? Comment le secteur industriel se positionne-t-il dans ce domaine ?

 

Isabelle Ribeiro : Actuellement il y a deux grands facteurs dans la tendance à l’électrification. Le « zéro émission » sur le lieu d’utilisation :

Partout où vous rencontrez des exigences, dans des zones clairement définies « à faibles émissions » ou tendant vers le « zéro émission », bien sûr cela fait sens d’utiliser des solutions électriques, notamment des solutions équipées de batteries.

Par exemple les mines souterraines où le besoin en ventilation est très élevé. Pour le renouvellement de l’air.

 

Animateur : Ce sont les précurseurs, n’est-ce-pas ?

 

Isabelle Ribeiro :Absolument. Oui. Donc dans les mines souterraines, vous trouvez aujourd’hui déjà beaucoup de véhicules électriques. Les autres zones soumises à des restrictions sont par exemple les zones portuaires et les aéroports qui s’efforcent de tendre vers le « zéro émission » parce qu’elles sont particulièrement émettrices avec les flux de transports quotidiens avec les bateaux et les avions

 

Animateur : Vous parlez des bus ?

 

Isabelle Ribeiro : Dans les aéroports ? Oui c’est ça, les bus mais aussi les tracteurs d’avions, les remorqueurs de bateaux. On voit ces véhicules qui remorquent des cargos par exemple. Donc toutes ces machines et tout véhicule qui circule dans la zone.

 

Animateur : Et dans les ports ?

 

Isabelle Ribeiro : Dans les ports vous trouverez des portiques de manutention, des chariots élévateurs de grande capacité, des chariots gerbeurs. Il y a beaucoup de machines qui transportent des conteneurs.

 

Animateur : Et l’autre facteur ?

 

Isabelle Ribeiro : L’autre facteur d’électrification en plus des deux ? L’autre sujet dont on parle souvent est celui des nuisances sonores. Notamment en milieu urbain. Les bénéfices sont considérables. Par exemple sur un chantier de construction en ville. Vous savez le bruit que font les pelles et les autres machines. Quand vous avez des machines silencieuses vous pouvez démarrer le chantier plus tôt. Vous pouvez achever vos travaux de construction en ville plus rapidement, c’est un vrai avantage.

 

Animateur : Mais c’est un peu dangereux d’avoir une machine plus silencieuse, non ?

 

Isabelle Ribeiro : Le risque avec les machines silencieuse c’est qu’on ne les entend pas quand elles approchent. Et c’est pour cela que nous proposons des produits pour la détection de l’environnement avec des caméras, des radars.

 

Animateur : Le même type de produits que vous trouvez chez Bosch Automobile.

 

Isabelle Ribeiro : Bosch Automotive Technology, exactement, que vous retrouvez aujourd’hui sur les voitures récentes. Ces équipements sont aussi disponibles pour les machines mobiles. Donc il y a des solutions.

 

Animateur : Est-ce qu’il y a un autre facteur ?

 

Isabelle Ribeiro :Un autre facteur qui a un intérêt considérable c’est bien sûr la réduction de la consommation des machines. Lorsque vous avez des machines de grosse capacité où le « 0 émission » n’est pas possible, il est pertinent de réduire la réduction de la consommation autant que possible. Actuellement on le voit beaucoup dans l’exploitation forestière et l’industrie du bois. Les constructeurs d’abatteuses, d’engins de manutention et de faucheuses s’intéressent à cette technologie.

 

Animateur : Vous avez des chiffres ?

 

Isabelle Ribeiro :J’ai des chiffres, oui, sur la production actuelle. Oui bien sûr. Nous voyons que ces constructeurs s’orientent vers des machines hybrides. avec l’utilisation de batteries. Les constructeurs vont aussi vers ce qu’on appelle les machines diesel-électriques. C’est-à-dire un moteur diesel et un générateur.Grâce à cela, ils alimentent en énergie tous les organes. La transmission et toutes les fonctions de la machine. Et les résultats sont très prometteurs. Sur une machine à faible potentiel de réduction, les gains sont d’environ 20%. Certains constructeurs arrivent à réduire la consommation de 30 à 40% par rapport à une machine conventionnelle.

 

Animateur : Vous pouvez parler de ces offres aux constructeurs de machines ?  Où en sont-ils avec ces solutions technologiques ?

 

Isabelle Ribeiro : Sur ce plan ce n’est pas un sujet tout noir ou tout blanc. Avant tout les constructeurs de machines mobiles ne sont pas forcément de grosses entreprises.

Il y a parmi eux quelques grands groupes mais ils restent une exception. La majorité des constructeurs sont plutôt des petites structures très centrées sur leur produit.

 

Animateur : Et les cas d’application à résoudre ?

 

Isabelle Ribeiro : Les cas d’application et leur produit, en l’occurrence une machine conventionnelle. Avec un moteur diesel-hydraulique, beaucoup d’équipements hydrauliques et bien sûr ils maîtrisent parfaitement la construction de la machine. Donc ils sont face à une technologie radicalement nouvelle, un domaine très différent. Certains trouvent ça plus simple.

Pour d’autres, c’est plus compliqué. Imaginez, il y a 20 ans, beaucoup de machines n’avaient même pas encore de micro-contrôleur. Ils pouvaient encore concevoir des machines sans compétences logicielles.

Et maintenant il s’agit d’intégrer des entraînements électriques.

Donc pour beaucoup de nos clients le premier cap à franchir pour aller vers des solutions électriques est de savoir comment gérer le logiciel, pour, dans un deuxième temps, passer à l’électrification. C’est là que nous apportons beaucoup de support.

 

Animateur : Donc votre travail est surtout de les accompagner ou c’est 50/50 ou bien… ?

 

Isabelle Ribeiro : C’est au cas par cas. Nous les aidons systématiquement dans la sélection des composants pour commencer. Nous nous appuyons sur notre expertise en application. Nous savons exactement ce dont la machine a besoin et comment dimensionner.

 

Animateur : Vous avez des compétences en la matière ?

 

Isabelle Ribeiro : Nous avons, disons, la connaissance des applications. Nous connaissons le fonctionnement des engins, de construction, des machines agricoles des machines forestières, des véhicules municipaux Avec cette expertise nous sommes en mesure d’aider nos clients à choisir les composants adaptés.

Puis nous passons à l’étape que vous avez évoquée :

L’expertise technologique.

Il s’agit d’apporter nos savoir-faire dans les applications mobiles ainsi que dans la technologie d’entraînement électrique.

Cette combinaison est la meilleure solution pour nos clients.

 

Animateur : Pourquoi n’est-ce pas si simple de remplacer un moteur diesel par un entraînement électrique ? Qu’est-ce-qui pose problème ?

 

Isabelle Ribeiro : Sur la question de la difficulté pour commencer, de notre point de vue ce n’est pas si compliqué que ça. C’est un moteur diesel avec un entraînement électrique. Pour cela il faut passer par l’acquisition de compétences. Il s’agit de requalifier le personnel au sein des entreprises. Ce sont des processus que nous avons mis en place ces dernières années Former les personnes pour appréhender les entraînements électriques.

 

Animateur : Sur quoi les formez-vous ? Qu’est-ce qu’ils apprennent ?

 

Isabelle Ribeiro : Le premier volet porte sur les composants, leur comportement, comment les choisir et les dimensionner.

Ensuite il y a la mise en service des produits. Comment s’y prendre pour les faire fonctionner, comment ils interagissent, comment assembler les systèmes. Les aspects sont multiples. Et la dernière étape :

Quand je reviens maintenant à ma machine, après avoir installé tous les produits, que dois-je faire pour qu’elle fonctionne de manière sécurisée ?

Parce que nous sommes sur une tension particulièrement haute jusqu’à 800 volts.

Vous devez vous assurer avant le premier démarrage de la machine d’avoir minutieusement vérifié ce point pour être sûr que personne ne peut se blesser. Donc nous proposons des formations à nos clients. Il y a des formations préliminaires sur les fondamentaux de l’électricité, pour commencer.

 

Animateur : Les fondamentaux de l’électricité ?

 

Isabelle Ribeiro : Oui, bien sûr. Nous le proposons à destination des ingénieurs mécaniques, en guise d’introduction. Ensuite nous avons des formations approfondies. Là ils rentrent plus dans les produits et réalisent leurs premiers paramétrages etc. Et très prochainement, nous allons proposer des formations autour de la mise en service de la machine.

Nous faisons tout ce qui est en notre pouvoir pour aider nos clients dans l’art et la manière de concevoir des machines électriques avec nous.

 

Animateur : Je reviens à ma question : est-ce que c’est simple ou compliqué de convertir un moteur diesel en moteur électrique ? Pouvez-vous nous décrire la nouvelle architecture d’une machine mobile avec un entraînement électrique à la place d’un moteur diesel ?

 

Isabelle Ribeiro : Vous voulez connaitre le niveau de difficulté ? eh bien vous pouvez le faire le plus simplement. Entre guillemets : « vous retirez le moteur diesel et vous le remplacez par un entrainement électrique ». Bien sûr il faut penser au refroidissement, à la gestion thermique de l’ensemble, à la batterie, à sa recharge. Il y a beaucoup d’aspects à étudier qui semblent relativement simples. Disons que la manière la plus simple d’électrifier, c’est de remplacer le moteur diesel.

Après ce n’est pas forcément la meilleure solution.

Disons qu’il peut y avoir certains avantages à remplacer directement la transmission, qui est généralement composée d’un moteur hydrostatique. Vous pouvez mettre un moteur électrique en lieu et place. Pour la propulsion. Vous pouvez repenser le moteur de rotation d’une pelle et selon le concept, rester sur l’hydraulique en l’améliorant avec un système de dernière génération ou passer le moteur de rotation, lui aussi en électrique.

Il y a de nombreuses possibilités.

Quand vous passez à l’électrification, vous devez considérer tous les organes de la machine. Et décider : Soit du conventionnel, soit de l’électrique.

 

Animateur : Donc c’est très compliqué, je pense. Plus que pour les camions ou les voitures, non ? Il y a davantage de fonctions embarquées.

 

Isabelle Ribeiro : Les engins mobiles sont des machines extrêmement complexes. Pour moi c’est ce qui les rend beaucoup plus intéressantes que les applications automobiles ou les poids lourds.

 

Animateur : Comment Bosch Rexroth est-il perçu sur ce nouveau marché ? Est-ce que votre nouveau rôle ne génère pas quelques craintes chez vos clients ? Parce que vous prenez le lead maintenant sur l’hydraulique, sur l’électrique. Quel est le rôle d’un constructeur de machines à l’avenir ?

 

Isabelle Ribeiro : La majorité de nos clients apprécient énormément d’obtenir une solution la plus complète possible pour leur machine, d’un seul fournisseur. Quand cette solution est fournie par une entreprise comme Bosch Rexroth, avec la qualité Bosch, développée et fabriquée selon les standards de Bosch, c’est une valeur sûre aux yeux du client.

Vous vous demandez si ça effraie nos clients ? Je dirais pas du tout.

 

Animateur : Mais est-ce que ça n’est pas leur cœur de métier ? Quelles sont leurs priorités avec les nouvelles machines ?

 

Isabelle Ribeiro : L’OEM, ou le constructeur de machine garde la main sur l’application et la conception de la machine. Le sujet le plus important pour lui, c’est la fonctionnalité. Créer une fonctionnalité premium pour l’application dont il est en charge, avec le niveau de qualité que le client attend de lui. Auparavant il y avait beaucoup d’ingénierie système, une compétence principale chez le constructeur.

Aujourd’hui nous voyons que cela évolue de plus en plus vers la fonction réalisée au niveau logiciel de la machine. Nous constatons cette tendance. Elle se confirme avec les grands constructeurs de machines qui ont amorcé ce processus. Notamment les fabricants d’engins de construction et de machines agricoles, qui intègrent de plus en plus de logiciel pour développer des machines autonomes ou avec des fonctions assistées et semi-autonomes. Le logiciel devient la priorité pour ces entreprises.

Tandis que l’ingénierie système pour associer les produits correctement est de plus en plus assurée par les fournisseurs.

 

Animateur : Quand verrons-nous une majorité d’engins mobiles électriques ? Pour l’instant, je n’en vois pas énormément. A quel horizon, moi et nos auditeurs, verrons-nous davantage de machines électrifiées ?

 

Isabelle Ribeiro : Vous ne les voyez pas parce que vous ne les cherchez pas. Aujourd’hui il y a déjà un immense parc de chariots élévateurs, par exemple. Des chariots utilisés dans les usines. C’est un exemple.

 

Animateur : Mais ce n’est pas votre marché. Je pense que ce n’est pas la cible de Bosch Rexroth, ce marché.

 

Isabelle Ribeiro : Ce n’est pas notre cible aujourd’hui. C’est vrai. Disons que l’application, en général, est importante pour nous. Nous fournissons nombre de solutions hydrauliques pour les chariots élévateurs, mais aussi l’électronique, les contrôleurs, les capteurs etc. Donc l’industrie des chariots élévateurs a un intérêt pour nous, en termes de solutions d’entraînements électriques. Dans les gammes comprises entre 48 et 96 volts. Ce sont des applications de basse tension.

La gamme eLion est, elle, dédiée à la haute tension par conséquent à des machines de grande capacité.

 

Animateur : Alors où sont-elles, ces machines de grande capacité ?

 

Isabelle Ribeiro : Les grosses machines, comme déjà évoqué, sont principalement dans les mines souterraines. Elles arrivent maintenant dans les ports, on en voit beaucoup dans la manutention de marchandises. Et progressivement, dans les prochaines années, dans de nombreuses autres applications.

 

Animateur : Donc c’est une entrée progressive sur le marché ?

 

Isabelle Ribeiro : En ce moment les OEM travaillent sur leurs concepts de machines. Concernant les machines de 5 tonnes et plus, la commercialisation devrait se faire d’ici 3 à 7 ans. Donc je crois que les grands OEM sont actuellement sur leur prototype et leur premier « proof of concept » à haute tension. Vous avez pu les découvrir sur de nombreux salons et événements ces dernières années. La plupart des OEM y présentaient déjà des machines électriques.

 

Animateur : Mais votre équipe n’est pas dédiée aux proofs of concept. Si ? Votre équipe est là pour l’industrialisation.

 

Isabelle Ribeiro : Encore une fois, tout n’est pas blanc ou noir. Tous ces concepts de machines présentés sur les salons ces dernières années n’ont pas été entièrement réalisés par les constructeurs eux-mêmes. Ils les ont produits avec l’aide d’intégrateurs systèmes, et de partenaires pour réussir à sortir leur première génération de proof of concept.

Puisque les partenaires ont mis la main à la pâte, les constructeurs n’ont pas appris autant qu’on pourrait le croire.

 

Animateur : Ah, intéressant.

 

Isabelle Ribeiro : Donc aujourd’hui tout reste à faire. Les constructeurs nous consultent en disant : « Voilà, nous avons fait ce premier proof of concept, mais maintenant nous voulons passer aux choses sérieuses. Nous voulons nous orienter vers la production de série. Qu’est-ce qu’on peut faire ensemble ? ». Et pour nous, c’est vraiment important de travailler directement avec nos clients.

Alors que beaucoup de nos concurrents préfèrent laisser cette activité à des partenaires et n’ont pas de contact direct avec le constructeur de machines. C’est une différence de taille dans la manière de procéder.

Nous voulons travailler en partenariat avec notre client. Donc nous co-développons le concept de la machine, sur la partie entraînement, bien sûr, mais aussi sur la partie logicielle et enfin la sécurité fonctionnelle. Nous apportons notre support sur ces process, qui sont essentiels pour amener la machine à la production de série. Et dans le même temps, devenir un fournisseur fiable.

 

Animateur : J’imagine que c’est essentiel d’être un partenaire fiable, capable de fournir des solutions de standard industriel, n’est-ce pas ?

 

Isabelle Ribeiro : Absolument. Et c’est devenu d’autant plus important ces dernières années, avec les problèmes logistiques que nous avons connus, la chaine d’approvisionnement.

C’est évident que cela a aidé, de travailler avec une entreprise bien positionnée et solide comme Bosch ou Bosch Rexroth.

 

Animateur : Merci beaucoup, Isabelle. Pouvez-vous nous dire un mot à propos du prochain épisode ?

 

Isabelle Ribeiro : Bien sûr ! Aujourd’hui, c’était une entrée en matière sur le sujet, sur le marché etc.. Nous irons plus loin dans la technologie.

Dans les prochains épisodes, nous parlerons des entraînements électriques pour l’ensemble des engins mobiles. Nous aborderons les modes de charge, les chargeurs embarqués, les normes pour la recharge pour vous donner un aperçu. Nous parlerons aussi de l’infrastructure haute tension interne au véhicule. Comment réaliser les connexions, le câblage, de quels composants j’ai besoin pour rendre ma machine sécurisée etc…

Et parler de la sécurité. Ce sera le sujet d’un épisode. Il sera question de la sécurité fonctionnelle sur les engins mobiles électriques.

 

Animateur : C’est un nouveau pour vos clients, non ?

 

Isabelle Ribeiro : La sécurité fonctionnelle, ce n’est pas nouveau. Non, mais la sécurité avec les entraînements électriques, oui. C’est l’entraînement électrique qui est nouveau. Par conséquent la sécurité fonctionnelle est un gros volet, qu’il faut traiter avec précaution quand on conçoit une machine électrique.

 

Animateur : Isabelle, c’était un plaisir.

Voilà, nous arrivons au terme de ce premier podcast sur l’électrification des véhicules off-highway. À très vite pour les prochains épisodes !