Pedeorelha | Fonctionnement du système de propulsion E-Flex de GM

Paul Sparks
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Un coup d'œil à l'intérieur de la Chevrolet Volt. Le moteur électrique et le prolongateur d'autonomie sont à l'avant et la batterie descend au centre de la voiture. Voir plus de photos de voitures électriques. Photo gracieuseté de General Motors

En 1996, la voiture électrique à batterie EV-1 de General Motors est apparue dans les salles d'exposition de Saturn en Californie et en Arizona. Au cours des sept années suivantes, plus de 1 000 modèles ont été loués à des conducteurs qui voulaient se déplacer sans avoir à mettre de l'essence dans leur voiture. Cependant, GM a finalement décidé que la demande des consommateurs et la technologie des batteries n'étaient pas tout à fait à la hauteur, et la plupart de ces voitures se sont retrouvées dans une installation de concassage..

Depuis les années 1990, le prix du carburant a grimpé en flèche et la technologie des batteries a considérablement évolué, alors GM a décidé qu'il était temps de se lancer dans une nouvelle tentative sur la voiture électrique. Cette fois, cependant, ils font les choses un peu différemment.

le Système de propulsion E-Flex est une toute nouvelle plate-forme de GM qui devrait sous-tendre la très attendue berline Chevrolet Volt, prévue dans les salles d'exposition d'ici la fin de 2010. Le système donne ce que les ingénieurs appellent une révolution révolutionnaire à la voiture électrique - une voiture alimentée par l'énergie électrique mais peut parcourir des centaines de kilomètres à l'aide d'un moteur à combustion interne.

"[Les véhicules E-Flex ne nécessitent] aucun soutien d'un moteur à essence pour fonctionner, contrairement à un hybride, qui ne peut pas fonctionner sans le moteur", a déclaré le porte-parole de GM Dave Darovitz. "Notre moteur n'est pas directement connecté aux roues et ne s'allume que lorsque la batterie est épuisée, agissant comme un générateur stationnaire embarqué pour créer de l'électricité supplémentaire pour recharger la batterie et alimenter la voiture." Cependant, contrairement aux voitures hybrides comme la Toyota Prius - qui utilise un petit moteur électrique pour la conduite à basse vitesse et est passée à un moteur à combustion interne pour accélérer et conduire plus rapidement - GM considère les voitures construites sur la plate-forme E-Flex comme des voitures électriques plutôt que les hybrides rechargeables.

Après une nuit de recharge (n'importe quelle prise de courant domestique fera l'affaire), les roues de la voiture sont entraînées uniquement par l'énergie électrique de sa batterie. Le moteur à essence est utilisé uniquement pour recharger la batterie une fois qu'elle est à court de puissance.

Si tout se passe comme prévu chez GM, les voitures propulsées par E-Flex peuvent parcourir jusqu'à 64 kilomètres à l'énergie électrique seule, sans utiliser une goutte d'essence. Après 64 km, la charge initiale de la batterie de la voiture est épuisée et le moteur à combustion interne - appelé un prolongateur de portée -- démarre en toute transparence, actionnant un générateur qui charge la batterie et maintient la voiture en marche à l'électricité.

Dans la section suivante, nous examinerons le cœur de la plate-forme E-Flex - sa batterie - et combien d'argent vous économiseriez avec une voiture qui fonctionne avec une seule.

Contenu

La batterie E-Flex
Générateur et moteur embarqués E-Flex
Le prolongateur de portée E-Flex
E-Flex et l'environnement
L'avenir d'E-Flex

Une batterie de 16 kilowatts pour la Chevrolet Volt (à droite) est affichée à côté de la batterie EV-1 originale de 16 kilowatts au laboratoire de batteries GM à Warren, Michigan. John F. Martin / General Motors

La batterie E-Flex est une batterie au lithium-ion avancée de 400 livres (181 kilogrammes) qui génère jusqu'à 16 kilowattheures d'électricité..

Les progrès de la technologie des batteries qui ont rendu ces types d'appareils possibles ces dernières années expliquent pourquoi une voiture sur la plate-forme E-Flex peut faire ce qu'elle fait. L'EV-1, par exemple, utilisait une batterie au plomb-acide qui avait la même puissance qu'un véhicule alimenté par E-Flex, mais pesait environ 2200 livres (998 kilogrammes) de plus..

La batterie E-Flex est également plate, contrairement aux batteries lithium-ion cylindriques utilisées par la plupart des voitures de ce type. Les cellules plates prennent moins de place que les cellules cylindriques, de sorte que plus d'énergie peut être stockée dans la batterie de la voiture. Ces cellules sont également plus faciles à refroidir et à conditionner, car le fluide peut s'écouler facilement sur une surface plane.

Contrairement aux batteries conventionnelles qui sont simplement placées dans le compartiment moteur d'une voiture, la batterie E-Flex est si grande qu'elle est en fait intégrée à la voiture elle-même. La batterie en forme de T traverse le centre du véhicule entre les roues avant et arrière, avec le haut du «T» sous le siège du passager arrière. Cela protège la batterie en cas d'accident.

Pourtant, le caractère unique de la plate-forme crée des défis auxquels GM doit faire face.

«Le cœur et l'âme de [la plate-forme E-Flex] est la batterie, avec un véhicule sur le dessus», a déclaré Tony Posawatz, directeur de la gamme de véhicules de la Chevrolet Volt. Les ingénieurs savent comment concevoir et construire des véhicules, a-t-il déclaré. "Mais le montage de la batterie, le chauffage et le refroidissement, les types de matériaux utilisés… tout cela n'est pas connu."

Contrairement aux piles à hydrogène, la technologie est celle que nous n'aurons pas à attendre. "L'infrastructure est déjà en place pour les véhicules électriques", a déclaré Posawatz. "L'électricité coûte un ou deux cents le mile, contre 10 cents le mile pour le gaz actuellement."

La batterie E-Flex est connectée à un moteur électrique qui entraîne les roues avant du véhicule. C'est complètement silencieux dans ce mode, et tout ce qu'un conducteur entendra est le bruit de la route.

Ce moteur produit environ 120 kilowatts de puissance, ce qui équivaut à peu près à environ 160 chevaux sur un moteur à combustion interne. Cependant, comme les moteurs électriques fournissent un couple instantané - vous n'aurez pas besoin de faire tourner le moteur pour profiter de sa pleine puissance - la Chevrolet Volt offrira des performances considérablement meilleures..

La Volt devrait passer de zéro à 60 mph (97 kilomètres par heure) en moins de 9 secondes. Cependant, c'est la sensation de lancer la voiture qui impressionnera vraiment les pilotes fous de performance. L'accélération ressemblera plus à celle d'une voiture sportive avec un moteur V-6 qu'à une petite voiture économique. La voiture utilise également freinage récupératif, ce qui signifie que la voiture collecte de l'énergie cinétique lorsqu'elle roule ou freine, et utilise cette énergie pour recharger sa batterie. Avoir la batterie au bas de la voiture signifie également un centre de gravité bas.

Les batteries lithium-ion utilisées sur les voitures alimentées par E-Flex sont les mêmes que celles qui font fonctionner les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables, mais en beaucoup plus grandes. Pour charger la batterie, branchez simplement la voiture dans n'importe quelle prise de 110 volts - n'importe quelle prise domestique standard fonctionnera. GM s'attend à ce que la plupart des clients rechargent la voiture pendant la nuit dans leurs garages, un processus qui prend environ six heures. Sur un circuit de 220 volts, les conducteurs auront besoin de trois à quatre heures pour charger la batterie.

Les ingénieurs de GM essaient de construire une voiture que tout le monde peut utiliser. Alors que les nombreux composants des véhicules E-Flex semblent compliqués, Andrew Farah, l'ingénieur en chef de la Volt, veut que les gens comprennent que maintenir la voiture en marche est aussi simple que de brancher un appareil. La Volt a une fiche sur le côté pour l'insertion dans les prises murales pour la charge.

Lisez la suite pour en savoir plus sur le rôle que joue un moteur à combustion interne dans la Chevy Volt.

Le concept-car Chevrolet Volt est le premier véhicule à être propulsé par E-Flex. Photo gracieuseté de General Motors

Une fois que la batterie a perdu sa charge initiale, il est temps que le prolongateur d'autonomie - nom de GM pour le moteur à combustion interne à l'avant du véhicule - se mette au travail. Sur le concept-car Chevrolet Volt, il s'agit d'un moteur 3 cylindres de 1,0 litre (1000 centimètres cubes) conçu pour faire fonctionner un générateur qui maintient la batterie chargée. Il fonctionne avec un réservoir de carburant de 12 gallons (45 litres).

«Sur un véhicule électrique typique, vous avez une batterie et un moteur électrique», a déclaré l'ingénieur Andrew Farah. "C'est tout ce dont vous avez besoin jusqu'à ce que vous n'ayez plus de charge ... alors vous devez le pousser à la maison." Avec le moteur à essence sur la plate-forme E-Flex, ce n'est plus un problème, dit-il.

Le but du prolongateur d'autonomie à essence est d'avoir une voiture électrique dans laquelle les conducteurs ne regardent pas constamment une jauge pour voir combien de jus il leur reste avant de devoir faire demi-tour et de rentrer chez eux pour se recharger..

Malgré l'efficacité du moteur électrique, les conducteurs doivent se rappeler de garder leur réservoir d'essence plein. Alors que la voiture peut parcourir jusqu'à 64 kilomètres sur batterie, après cela, elle doit faire fonctionner le moteur à essence pour alimenter le générateur..

GM affirme que le client moyen devrait économiser environ 500 gallons (1 892 litres) de carburant chaque année et n'a presque jamais besoin d'aller à la station-service ou de maintenir des horaires d'entretien typiques du moteur. La société recommande que la voiture soit branchée aussi souvent et aussi longtemps que possible pour que la batterie soit conditionnée.

Actuellement, les ingénieurs de GM travaillent pour que le prolongateur d'autonomie soit alimenté à l'essence ainsi qu'au mélange éthanol / essence E85. En Europe, ils expérimentent également le diesel. Ils travaillent également sur une variante de pile à combustible d'E-Flex [source: Farah]. Sur ce véhicule, le prolongateur d'autonomie et le générateur seraient retirés et remplacés par des piles à hydrogène. Sur un véhicule comme celui-là, Farah a dit, "vous utiliseriez la pile à combustible la plupart du temps, et la batterie moins."

GM souhaite que la plate-forme E-Flex soit respectueuse de l'environnement en termes d'émissions et d'économie de carburant. Jusqu'à présent, ils sont sur la bonne voie: les voitures à propulsion E-Flex ne produisent aucune émission pendant les 64 premiers kilomètres parcourus. Alors que la voiture fonctionne sur batterie, le moteur électrique n'émet aucun des produits chimiques et des polluants atmosphériques pour lesquels les voitures à essence ont été si décriées..

Une fois que le moteur à combustion interne démarre, les ingénieurs de GM estiment que les conducteurs obtiendront environ 50 miles par gallon (21 kilomètres / litre) avec le prolongateur d'autonomie. Le concept-car Chevy Volt a vanté une autonomie globale de plus de 600 miles (966 kilomètres), mais la version de production a une autonomie d'environ 360 miles (579 kilomètres) en raison d'une taille réduite du réservoir d'essence. Les ingénieurs de GM ont simplement décidé que l'espace supplémentaire du réservoir et le poids supplémentaire n'étaient pas nécessaires.

Les responsables de GM insistent sur le fait que le changement a du sens. "Puisque les gens ne conduisent presque jamais plus de 400 milles sans s'arrêter, pourquoi transporter tout ce carburant supplémentaire que vous n'utiliserez peut-être jamais?" Demanda Darovitz. En fait, la plupart des gens n'utilisent peut-être jamais d'essence, puisque GM estime que plus de 75% des navetteurs américains conduisent moins de 64 kilomètres par jour [source: Chevrolet].

Si tout se passe comme prévu avec les véhicules E-Flex, ces conducteurs n'utiliseront jamais une goutte d'essence ou ne produiront jamais d'émissions nocives pendant leurs trajets quotidiens - bien que la taille réduite du réservoir d'essence puisse ironiquement augmenter la consommation de carburant des véhicules. Mais juste au cas où ces conducteurs décident de tester leurs nouveaux groupes motopropulseurs et de prendre la route, les voitures parcourent encore environ 50 miles par gallon (21 kilomètres / litre)..

Alors, quand pouvez-vous acheter la Chevy Volt et pour combien? Que peuvent trouver les conducteurs sur la plate-forme E-Flex? Découvrez sur la page suivante.

Le prolongateur d'autonomie de l'Opel Flextreme est un moteur turbo-diesel au lieu de la variété à combustion interne utilisée dans la plupart des voitures américaines. Cate Gillon / Getty Images

Dévoilé au Salon international de l'auto de l'Amérique du Nord (NAIAS) 2007, la Chevrolet Volt est le premier véhicule sur la plate-forme E-Flex. Contrairement à l'EV-1 à deux places et à deux portes, la Volt est une berline compacte à quatre portes à quatre sièges. L'intérieur doit accueillir confortablement un homme de 6 pieds 2 pouces sur les sièges avant et arrière. L'absence de siège central à l'arrière laissera de la place pour la batterie de la voiture au centre de la voiture et maintiendra le toit bas pour une meilleure aérodynamique. Afin d'obtenir l'économie de carburant souhaitée par GM, la Volt sera extrêmement aérodynamique.

Cela va demander du travail: beaucoup ont qualifié le calendrier de sortie de la Volt extrêmement ambitieux. GM veut avoir les voitures sur la route d'ici la fin de 2010, ce qui signifie des tests approfondis de la batterie et le développement de la voiture elle-même..

La batterie doit rester froide. Cela doit être sûr. Il doit gérer des routes cahoteuses et doit également être produit en série. Les ingénieurs doivent également avoir la voiture elle-même - tout ce que la batterie fonctionne, par essence - prête à l'emploi d'ici la date de sortie.

La société avait ciblé 30 000 $ comme prix raisonnable pour la Volt, mais ces derniers mois, les responsables de GM ont hésité sur ce chiffre et ont déclaré aux journalistes que le prix de la Volt serait lié au prix de l'essence au lancement de la voiture [source: Blanco].

"Le prix de la Chevrolet Volt n'a pas encore été déterminé", a déclaré Darovitz. "Nous évaluerons de nombreux facteurs, y compris les crédits d'impôt gouvernementaux, les avantages et la valeur pour les clients, d'autres subventions, les économies d'électricité par rapport aux économies d'essence et les volumes initiaux avant de finaliser le prix."

Quelques mois après le dévoilement de la Volt, GM a présenté sa cousine, l'Opel Flextreme. Un véhicule E-Flex destiné au marché européen, c'est une élégante berline cinq portes avec le même cœur que la Volt. La seule exception est le prolongateur d'autonomie du Flextreme, qui est une unité turbo-diesel de 1,3 litre (1300 centimètres cubes) plutôt que le moteur à combustion interne de la Volt. Cela rend le Flextreme mieux adapté aux pays européens comme l'Allemagne, le marché domestique d'Opel, où le carburant diesel alimente la plupart des véhicules.

En janvier 2008, le SUV Cadillac Provoq a fait son entrée sur le circuit du salon de l'auto. Il utilise un système E-Flex couplé à des piles à combustible à hydrogène pour fournir un véhicule capable de parcourir 280 miles (451 kilomètres) sur l'hydrogène et 20 miles (32 kilomètres) sur l'énergie de la batterie électrique - tout en ne dégageant aucune émission sauf la vapeur d'eau..

Alors que la Volt, le Flextreme et le Provoq en sont encore au stade du concept, Farah a déclaré que les composants E-Flex sont conçus pour être utilisés dans une large gamme de véhicules. "Nous devrions être en mesure d'élargir la disponibilité de ce type de technologie, de l'installer dans toutes sortes de voitures différentes que les gens veulent", a-t-il déclaré..

Fonctionnement du système de propulsion E-Flex de GM

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