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[eLION 2/4] Solutions d’entraînement électrique pour les engins mobiles

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Bienvenue dans le second podcast d’une série de 4 épisodes. Dans cet épisode, Corentin Bruel, ingénieur des ventes mobiles, nous explique comment les solutions électriques transforment les engins mobiles, en mettant l’accent sur l’impact environnemental et la réduction des nuisances sonores.

Il nous parlera de l’importance de la modularité pour une technologie telle qu’eLION ainsi que de son architecture.

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 Corentin Bruel, ingénieur des ventes mobiles. Corentin nous présente aujourd’hui le deuxième épisode d’une série de quatre épisodes traitant des solutions d’électrification des engins mobiles.

 

Corentin Bruel : Bonjour.

 

Animateur : Pour commencer ce podcast sans plus tarder, est-il possible que vous nous parliez des points communs entre l’automation industrielle et les machines mobiles ?

 

Corentin Bruel : Alors en principe, les fonctionnalités dont nous avons besoin sont exactement les mêmes. Sur une machine industrielle, les besoins sont des mouvements rotatif, linéaires, il faut fournir du couple, de la puissance mais surtout de la vitesse.

Or aujourd’hui c’est exactement ce que font les entraînements hydrauliques des engins mobiles. La question maintenant c’est « Est-ce que nous pouvons entraîner les engins mobiles avec de l’électrique ? »

C’est la même problématique que dans l’industrie automobile. Traditionnellement, on utilisait les moteurs thermiques. Maintenant on arrive de plus en plus avec des moteurs électriques. Et c’est ce qui va se passer, ou ce qui est déjà en train de se produire pour les machines mobiles, mais pour ces dernières, avec certaines contraintes supplémentaires. C’est plus difficile parce que c’est un environnement différent.

Mais comme évoqué juste avant, concernant la fonctionnalité, nous avons les mêmes besoins en termes de couple, de puissance, de vitesse, de vitesse variable. C’est exactement la même chose. Ce qui diffère des applications de l’industrie manufacturière, c’est l’environnement.

Dans une usine, nous avons 0 à 40° avec un faible taux d’humidité. La plupart du temps c’est un environnement propre. Quoi qu’il en soit, il y a toujours des armoires électriques. Dans une machine mobile, il n’y a pas de place pour une armoire électrique, on est limité en termes d’encombrement.

Nous avons des températures extrêmes dans certains cas. Les machines mobiles travaillent dans des mines, dans les champs pour les machines agricoles. Nous avons des applications alpines, comme des déneigeuses par exemple. Le spectre des influences environnementales est vraiment large. Il y a des chocs. Typiquement si c’est une pelle, il y a de nombreux chocs successifs qu’il faut amortir.

 

Animateur : Donc ce n’est pas facile de copier ou de reprendre les entraînements électriques utilisés dans les usines pour les machines mobiles.

 

Corentin Bruel : C’est vrai. Dans les usines, les machines ont des systèmes de climatisation, avec de gros ventilateurs. C’est plutôt simple, alors que dans l’environnement mobile on peut avoir des températures très élevées, jusqu’à 85 ou 100 degrés Celsius.

Donc, il faut innover, réfléchir au mode de refroidissement du système, comment le protéger de l’environnement et comment l’intégrer à la machine. C’est pourquoi, pour notre gamme eLION, nous avons repris toutes les innovations de Bosch dans l’automobile : les systèmes de traction pour les voitures et les camions. Pour la partie logicielle et contrôle-commande, nous avons puisé dans nos gammes dédiées à l’automatisation industrielle.

Enfin nous nous sommes servis de notre expérience de plusieurs décennies en matière d’hydraulique mobile.

 

Animateur : Qu’est-ce que vous avez fait pour rendre le système d’entraînement plus robuste que sa version initiale employée dans les usines ?

 

Corentin Bruel : Nous avons repensé le système de refroidissement dans son intégralité.

Nous avons mis au point un nouveau système de refroidissement embarqué dans le carter moteur ça permet un flux de refroidissement optimal. Et il protège le moteur de l’environnement extérieur. Nous utilisons le refroidissement à eau, plutôt rarement utilisé dans les machines de l’industrie manufacturière, à part peut-être les machines d’injection plastique.

Et nous avons intégré les composants (moteur et variateur) dans un carter très résistant, néanmoins compact. Nous proposons trois classes de puissance au choix. Les variateurs, par exemple, sont très compacts. Nous avons optimisé leur refroidissement et leur raccordement au moteur.

Nous avons un système de câblage très robuste avec des connecteurs également adaptés à l’environnement.

 

Animateur : Parlant de robustesse, vous venez d’aborder l’architecture. Pouvez-vous nous réexpliquer l’architecture du système d’entraînement d’une machine mobile ?

 

Corentin Bruel : Bien sûr. Notre gamme eLION comprend d’abord des moteurs adaptés aux fonctions d’une machine mobile. Nous pourrons en parler plus en détail dans quelques instants. Nous avons aussi des variateurs associés et également modulaires, avec trois classes de puissance Pour le raccordement, nous avons un système de câblage robuste et simple à installer pour les OEM.

Nous proposons aussi :
– des composants auxiliaires, spécifiques comme le chargeur embarqué pour le chargement de la batterie,
– des convertisseurs DC-DC pour produire 24 volts ou 12 volts à partir d’une batterie haute tension.
– nous avons des accessoires pour faciliter l’intégration.

Et en plus, comme vous l’avez dit : le logiciel, sous forme de packages

 

Animateur : Quelle est l’importance de l’offre logicielle ?

 

Corentin Bruel : Elle prend une part de plus en plus importante. Mais cela dépend des OEM. Certains OEM tiennent à avoir leur propre logiciel de commande machine, mais d’autres n’ont pas les ressources en ingénierie, donc ils comptent sur une connectivité simplifiée avec nous.

Il y a aussi les packages logiciels.

Par exemple, si j’ai un véhicule hybride diesel-électrique, je vais devoir gérer la puissance fournie par le moteur diesel via un générateur avant de la transmettre au système. Si j’accélère ou j’utilise une fonction de travail impliquant une forte charge, j’ai besoin d’une puissance « à la demande », donc je dois être capable de réguler la tension dans le système.

Pour cela il faut un package logiciel temps réel et extrêmement réactif. C’est pourquoi il est embarqué dans notre variateur.

 

Animateur : Donc si vous achetez ce variateur en tant que client, c’est inclus, n’est-ce pas ?

 

Corentin Bruel : Effectivement, le software est déjà inclus dans le variateur, dans l’équipement. L’option en elle-même est à activer dans les paramètres disponibles.

 

Animateur : Vous avez parlé de robustesse. Maintenant, à propos de la modularité de votre technologie, pourquoi est-ce important pour une gamme comme eLION ?

 

Corentin Bruel : C’est important d’avoir plusieurs tailles, car dans leurs gammes, les OEM ont des machines avec différentes capacités et différentes fonctions. Selon qu’on entraîne un système de traction ou une fonction de travail hydraulique, ce n’est pas la même chose.

Dans certains cas, on a besoin d’un moteur de grande longueur avec un petit diamètre. Et dans d’autres applications, par exemple pour un générateur diesel, il faut un moteur court avec un diamètre large. La modularité est donc importante. L’ajustement se fait également au niveau de la puissance et de la vitesse.

Pour cela nous proposons plusieurs types de bobinage. Par exemple, sur un entraînement hydraulique, la vitesse sera de 2500 à 3000 t/min. Pour un système de traction avec une boite de vitesse, on peut aller jusqu’à 12 000 tr/min. Nous devons donc couvrir une grande variété d’applications. Pour offrir au client la meilleure solution, c’est impératif d’avoir un système modulaire.

 

Animateur : Quelles sont les contraintes que le client doit vous communiquer lorsqu’il opte pour votre technologie ?

 

Corentin Bruel : Pour pouvoir aider le client au mieux, nous avons besoin de connaître les cycles de charge, les cycles de déplacement, les exigences du terrain, car cela nous permet ensuite d’optimiser le dimensionnement via nos outils digitaux. Nous permettons aux clients de dimensionner le système facilement. Et plus nous avons de données, mieux nous pouvons exploiter la capacité de surcharge.

C’est un point que je voulais aborder.

Dans un système d’entraînement électrique, nous pouvons utiliser la capacité de surcharge du moteur. Si nous disposons de peu de données, vous pouvez toujours surdimensionner, mais vient le problème du coût, de la taille, de l’espace d’installation et du poids du véhicule.

 

Animateur : Ça c’est intéressant, parce que dans l’industrie, on a tendance à surdimensionner les systèmes d’entraînement, je crois.

 

Corentin Bruel : Exactement. Dans les systèmes hydrauliques conventionnels, tout est dimensionné pour une puissance de fonctionnement continue et il n’y a pas vraiment de capacité de surcharge.

Avec un moteur électrique, on a une surcharge disponible de 2,5 fois la puissance nominale pendant 60 secondes.

 

Animateur : Pouvez-vous donner un exemple où ce point est important ?

 

Corentin Bruel : Par exemple, avec une pelle ou un chariot télescopique qui doit charger une palette, nous avons besoin de fournir une force élevée sur un lapse de temps très court. On peut utiliser la capacité de surcharge, puis passer à une fonction d’entraînement, ce qui se fait vraiment facilement sur les équipements. A partir de là ils peuvent refroidir.

Mais nous n’avons pas besoin d’un fort couple en permanence, donc nous allons utiliser la capacité de surcharge. C’est possible grâce à la capacité thermique des composants.

Chaque composant a une capacité thermique, et nous allons l’exploiter. Ensuite nous avons besoin d’un lapse de temps pour le laisser refroidir. C’est pourquoi le cycle de fonctionnement des clients est un point très important.

 

Animateur : Ça c’est une valeur ajoutée, n’est-ce pas ? Tout le monde n’est pas capable de maitriser cette technologie ?

 

Corentin Bruel : Oui, parfois c’est inhérent à la technologie, mais nous avons énormément travaillé sur le facteur de surcharge.

Nous avons amélioré les performances de nos composants pour atteindre cette capacité de charge élevée.

 

Animateur : D’accord. Je crois qu’il y a une autre spécificité de la gamme eLION dont vous n’avez pas parlé – à laquelle le prochain épisode tout entier sera consacré – c’est la sécurité ?

 

Corentin Bruel : Tout à fait. Tout comme son évolution dans les usines, avec la sécurité fonctionnelle des machines, la sécurité est toujours essentielle. Nous voulons protéger les personnes, protéger la machine elle-même. Et c’est la même chose sur une machine mobile.

Nous proposons des fonctions de sécurité associées à l’entraînement, elles sont intégrées à l’entraînement et au moteur. Cela fera l’objet d’un autre podcast car c’est un sujet complexe et plus long à traiter.

Animateur : Maintenant, parlez nous de la suite. Quels sont vos projets avec eLION ?

 

Corentin Bruel : Nous travaillons sur de nouveaux packages software et nous développons également des packages fonctionnels.

Un exemple est l’entraînement hydraulique optimisé : SYTRONIX, qui vient lui aussi des machines industrielles. Il s’agit d’une pompe hydraulique au fonctionnement optimisé, avec notamment la puissance à la demande car toutes les fonctions hydrauliques n’ont pas besoin de puissance en permanence.

Comme nous avons la possibilité, avec le moteur électrique, de piloter la pompe en mode start-and-stop et de la réguler, nous pouvons améliorer l’efficacité.

En utilisant les maps d’efficacité du moteur et de la pompe pour déterminer la meilleure variable.

Ou encore, nous voulons réduire le niveau sonore. Pour cela on optimise la vitesse du moteur en fonction de la demande. En réduisant la vitesse du moteur celui-ci est plus silencieux, ainsi que la pompe. Ce qui permet de se conformer aux exigences de certaines zones.

Donc nous sommes en train de travailler sur différents packages.

 

Animateur : Alors on devrait dédier un podcast au logiciel ?

 

Corentin Bruel : C’est sûr, c’est très important aussi pour optimiser la machine du futur.

 

Animateur : Merci Corentin, c’était un plaisir.

 

Corentin Bruel : Merci, bonne journée.

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