Chez Porsche, les ingénieurs travaillent à fournir du carburant de synthèse aux moteurs thermiques pour continuer à faire vivre le mythique flat-6, mais les ingénieurs s’emploient aussi à développer des solutions performantes pour leurs voitures électriques.
Porsche vient de présenter, via un communiqué de presse, un prototype prometteur de batterie en courant alternatif utilisant un onduleur modulaire multi-niveau, nommé MMSPC, capable d’améliorer l’efficacité et la fiabilité, tout en améliorant les temps de charge et réduisant la taille de la batterie. Précisons qu’une batterie haute tension de voiture électrique fonctionne habituellement en courant continu. Voici comment le constructeur allemand compte s’y prendre.
Simplifier et faire de la place
Dans sa présentation, Porsche nous rappelle le fonctionnement actuel d’un véhicule électrique :
Une voiture électrique utilise une batterie haute tension qui stocke l’énergie nécessaire à faire fonctionner le ou les moteurs électriques. Mais avant d’arriver au moteur, l’énergie électrique stockée dans la batterie passe dans un système électronique (inverter ou convertisseur) qui s’occupe de transformer le courant continu (DC) en courant alternatif (AC). Enfin, un chargeur est présent pour que la batterie puisse recevoir de l’électricité en courant alternatif depuis le réseau électrique et le transformer en courant continu pour le stocker dans la batterie.
Mais cette configuration pourrait bientôt appartenir au passé, car Porsche vient de présenter un prototype d’onduleur modulaire multi-niveau nommé « MMSPC ». Celui-ci permettrait de réduire considérablement le nombre de pièces nécessaires puisque la batterie intègre l’ensemble des pièces nommées précédemment, chargeur et convertisseur (inverter) compris.
Cet onduleur intègre en effet les fonctions de gestion de la batterie, de l’onduleur à impulsions, du convertisseur CC/CC basse tension et du chargeur embarqué. Pour Thomas Wenka, chef de projet spécialisé chez Porsche Engineering, cet équipement « ouvre de nouvelles perspectives en termes de taille du boîtier, de réduction du poids et des coûts, de fiabilité et d’efficacité. »
Intégrer tous ces éléments directement dans la batterie laisse entrevoir une réduction de l’encombrement de la plateforme, il serait alors possible de proposer une batterie de grande capacité dans une voiture plus petite, et le groupement de ces éléments pourrait aussi réduire le poids total du véhicule.
La grande nouveauté, c’est que la batterie peut désormais alimenter les moteurs sans aucune conversion électriques, tout en étant capable de recevoir l’énergie en courant alternatif du réseau sans convertisseur. Une grande première qui pourrait changer beaucoup de choses dans l’industrie.
Une meilleure fiabilité et une charge plus rapide ?
Dans son communiqué de presse, Porsche laisse entendre que cet onduleur modulaire multi-niveau améliore la fiabilité en cas de panne ou d’accident. En effet, le système de contrôle intelligent est capable de contourner un module de batterie défectueux. Cela est rendu possible grâce à une conception où la batterie haute tension est divisée en 18 modules, pouvant être commandés individuellement.
Cette capacité à isoler un module défectueux permet au conducteur d’éviter une immobilisation complète sur le bord de la route. La voiture peut ainsi activer une fonction de « secours », comme l’appelle Porsche, afin de rejoindre l’atelier le plus proche.
Mais ce n’est pas tout, en plus de cette fiabilité accrue, les temps de charge pourraient être réduits. En effet, puisque la batterie n’a plus besoin de passer par un chargeur séparé, l’électricité arriverait plus rapidement à l’accumulateur d’énergie. De plus, pouvant être agir cellule par cellule sur la batterie, le système informatique pourrait mieux gérer la charge.
De plus, Porsche a développé une unité de contrôle dotée d’une plateforme informatique temps réel, hautement performante et intégrée, permettant de fonctionner avec cet onduleur MMSPC. Thomas Wenka explique : « Le développement de la nouvelle plateforme de calculateur était absolument nécessaire pour la batterie AC. Cependant, grâce à sa flexibilité d’adaptation, il s’agit d’un projet distinct qui sera poursuivi. »
Des avantages pour les clients
Pour Porsche, il s’agit d’une avancée majeure dans le domaine des véhicules électriques, qui pourrait ouvrir la voie à d’autres prototypes et, potentiellement, à une application sur des modèles de série.
On pense notamment aux futures Porsche Cayman et Boxster électriques, où les contraintes de poids et d’encombrement joueront un rôle clé dans le développement. Enfin pour le client, on peut espérer une baisse du prix des véhicules électriques, c’est en tout cas ce que laisse entrevoir la réduction du nombre de pièces nécessaires à la gestion de l’électricité mais dans la réalité, c’est une autre histoire.
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