Groupes de traction: Wrightspeed vs Couture

Suite à sa dernière infolettre qui traitait du groupe de traction électrique dévoilé par Wrightspeed pour les camions moyens, Pierre Langlois a pensé qu’il serait intéressant de le comparer au groupe de traction à moteurs roues développé à l’Institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ) il y a 20 ans par l’équipe du docteur Couture.

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 auxbatteries et voitures électriques, à l’émission Découverte, entre autres, où il a témoigné en tant qu’expert. Il a également siégé sur le comité aviseur responsable d’appuyer Daniel Breton dans le développement de la politique d’électrification des transports du Québec. Un gros merci à lui.
Groupes de traction: Wrightspeed vs Couture
Bonjour à tous
Suite à mon dernier courriel sur le groupe de traction dévoilé par Wrightspeed pour les camions moyens, j’ai pensé qu’il serait intéressant de le comparer au groupe de traction à moteurs roues développé à l’Institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ) il y a 20 ans par l’équipe du docteur Couture.
Pour commencer, voici deux vues du groupe de traction Wrightspeed tirées de la vidéo Youtube http://www.youtube.com/watch?v=8rKsk6hEcNQ


Les deux boîtiers du dessus, en gris avec le logo Wrightspeed, contiennent l’électronique de puissance, et un moteur électrique de 150 kw est situé en dessous de chaque boîtier. Les deux moteurs sont couplés à des transmissions à deux vitesses et actionnent chacun deux roues arrières, suivant l’agencement de la figure suivante, tirée du site de Wrightspeed à
http://wrightspeed.com/products/the-route/ .

 
Les transmissions, fixés dos à dos, sont une partie intégrante de l’axe arrière, et, selon l’illustration qui montre le dessous du groupe de traction, on constate que les moteurs et les transmissions sont solidaires des roues (il n’y a pas de cardans) et font partie de ce qu’on appelle la masse non suspendue, i.e. Les moteurs et les transmissions suivent les irrégularités de la route, comme le font les roues.
Maintenant, concernant le groupe de traction Couture, il est intégré dans les roues et représenté dans l’épisode 2-29 de mon livre «Sur la route de l’électricité Vol.2 Les piles électriques et l’électricité dynamique» (Éditions MultiMondes, 2006). Cet épisode est disponible gratuitement sur mon site à l’adresse http://www.planglois.com/#!extraits-sre/c24qi . Voici l’illustration d’intérêt que j’avais dessiné à l’époque à partir de l’information disponible publiquement (brevets et dépliants promotionnels).

Le stator à gauche a été sorti à l’extérieur du rotor pour plus de clarté, mais les deux sont bien sûr normalement imbriqués l’un dans l’autre. J’attire votre attention sur les convertisseurs (boîtiers jaunes) intégrés dans la roue qui contiennent l’électronique de puissance ultra-miniaturisée et remplacent les gros boîtiers gris du groupe Wrightspeed d’où sortent les gros fils oranges qui vont alimenter les moteurs de Wrightspeed. Les convertisseurs miniaturisés de Pierre Couture sont alimentés en courant continu à 500 ou 600 Volts en provenance de la batterie et le transforment en courant alternatif triphasés à fort courant et basse tension, tout en ajustant la fréquence pour accommoder les différentes vitesses.
Notons que les moteurs-roues développés par Pierre Couture et son équipe s’inséraient dans une roue (jante) de 15 pouces (38 cm) et avaient une puissance de 100 kw. Or les roues d’un camion comme celui qui est équipé du groupe de traction Wrightspeed ont une jante de 20 ou 22 pouces de diamètre, et avec la même technologie de moteur-roue développée à l’IREQ il serait facile d’atteindre une puissance de 150 à 200 kw par moteur de 20 pouce. Donc la même puissance voire une puissance supérieure aux moteurs de Wrightspeed.
Il y a également un autre fait important à faire remarquer, c’est que le moteur-roue Couture est à entrainement direct, et ne nécessite donc aucun engrenage ou transmission.
Bref, tout ce qu’on voit près des roues arrières entre les deux poutres de la structure du camion transformé par Wrightspeed serait dans les roues! Non seulement l’encombrement serait bien moindre, mais la masse serait également bien inférieure. On pourrait donc mettre une batterie plus grosse sans changer le poids du véhicule. Et ceux qui argumentent que l’augmentation de la masse des roues, due à un moteur-roue, réduit les performances de la suspension, et bien il faudrait qu’ils réalisent que l’augmentation de la masse non suspendue est encore bien plus importante sur le camion transformé par Wrightspeed.
Sans compter que plusieurs études ont démontré que les moteurs-roues n’affectent pas de façon significative le confort (suspension) de la conduite des véhicules, au point que les conducteurs ne voient pas la différence, lorsqu’on utilise une suspension appropriée. Voir à ce sujet l’étude de l’Institut Fraunhofer en Allemagne ici
http://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2010/04/Electric_drive_concepts.html
ou encore l’étude faite par Lotus Engineering ici
http://www.proteanelectric.com/en/wp-content/uploads/2013/07/The-Effect-of-Hub-Motors-on-Vehicle-Dynamics.pdf
qui conclut
«Further more, the understanding gained from this study has led Lotus to believe that the small performance deficit could be largely recovered through design changes to suspension compliance bushings, top mounts, PAS characteristics and damping, all part of a typical new vehicle tuning program.»
soit en français (traduction libre)
«De plus, la compréhension gagnée de cette étude a poussé Lotus à croire que le petit déficit de performance pourrait être en grande partie récupéré par une modification de design des bagues de suspension, des supports supérieurs, des caractéristiques et de l’amortissement des PAS, tout cela faisant partie d’un programme typique de réglage d’un nouveau véhicule.»
En conclusion, j’aimerais seulement vous faire réaliser toute l’avance qu’on avait en 1995, avec les moteurs-roues, car même encore aujourd’hui l’industrie n’a pas égalé ce qu’on avait en terme de performance, de compacité, de légèreté et d’efficacité d’un groupe de traction. Même l’aspect du prolongateur d’autonomie était inclue dans le design de ce qu’on appelait alors le Groupe de traction Couture (GTC).
Pour ne prendre qu’un détail du GTC, les convertisseurs, il faut savoir qu’à l’époque un convertisseur de 100 kw occupait le volume d’un petit réfrigérateur, alors que ceux de Pierre Couture, ils les tenaient dans sa main. Dans un reportage de l’émission Découverte, disponible sur YouTube ( http://www.youtube.com/watch?v=jHmxJPTWD-M ) on peut voir Pierre Couture présenter au PDG d’Hydro-Québec le fameux convertisseur (il y en avait 3 de 35 kw chacun environ dans un moteur-roue). Voici une image de ce reportage où le réalisateur de l’émission Découverte a pris soin de mettre un cercle pour attirer les téléspectateurs sur le convertisseur miniature dans les mains du Dr Couture.

Ces convertisseurs avaient été testés en laboratoire mais pas encore dans le moteur-roue comme tel. On devait le faire dans les mois à venir. Si on avait joué correctement nos cartes, on aurait pu faire des centaines de millions $ avec ce seul élément, qui constituait en soi une véritable révolution…
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

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