Gestion de la production thermique des véhicules électriques

Modine et Bosch Rexroth collaboreront sur la gamme de produits eLion de ce dernier. (Illustration : Modine)

Bosch Rexroth et Modine collaborent pour électrifier les engins tout-terrain. Bosch Rexroth développera des versions de son système de gestion thermique EVantage pour compléter ses produits eLION dans les engins tout-terrain électrifiés.

« Avec l'essor des machines mobiles électrifiées, il devient également nécessaire de gérer efficacement la production thermique de ces composants essentiels », a déclaré Zifan Liu, ingénieur systèmes hydrauliques mobiles chez Bosch Rexroth. « Ce partenariat représente un effort concerté pour répondre efficacement à ce problème et offrir aux utilisateurs finaux la machine la plus productive possible. »

Advanced Thermal Systems de Modine a conçu une solution de gestion thermique entièrement intégrée, refroidie par liquide, pour la gamme eLION. Cette gamme comprend actuellement un moteur électrique synchrone à aimants permanents, un onduleur, un chargeur embarqué, un convertisseur CC-CC, une unité de distribution d'énergie, des câbles haute tension et un contrôleur. Le catalogue eLION évolue avec l'évolution du marché.

« Nous avons proposé tous les composants nécessaires à ces machines, à l'exception du système thermique », a déclaré Enrique Busquets, directeur des systèmes et composants d'ingénierie chez Bosch Rexroth, à Fountain Inn, en Caroline du Sud. « Bosch-Rexroth a donc collaboré avec plusieurs entreprises telles que Ymer, Webasto, Wolfle et Eberspacher. Aux États-Unis, nous avons choisi Modine pour construire un prototype de machine, ce qui nous permet de démontrer notre capacité à exceller ensemble dans le développement de systèmes thermiques. Collaborer avec Modine nous offre une vision globale du système, ce qui est très avantageux dans de nombreux cas. Il est plus facile pour les clients de bénéficier d'un interlocuteur unique. »

Elgin Sweeper a choisi les composants Modine pour sa balayeuse hybride Pelican. (Photo : Modine)

Grâce à cette initiative non exclusive, Modine pourra tirer parti des capacités de chaque entreprise pour aider ses propres clients à commercialiser leurs équipements électrifiés.

« Certains travaillent sur une machine de première génération, tandis que d'autres en sont déjà à leur deuxième génération et s'efforcent d'optimiser la conception », a déclaré Jeremy Shiflett, responsable du développement de marché chez Modine Advanced Thermal Systems . « Cette collaboration leur offre l'opportunité de réunir deux entreprises de renommée mondiale pour les aider à concevoir plus rapidement ce produit de nouvelle génération. Nous constatons tous aujourd'hui sur le marché que les délais de développement des produits se sont accélérés. Auparavant, nous nous contentions de deux à trois ans. Aujourd'hui, ces programmes peuvent nécessiter un ou deux ans maximum avant d'être mis en production. Il faut être rapide et agile. »

Le système de gestion thermique EVantage, issu de la division Systèmes Thermiques Avancés de Modine, est conçu pour fonctionner en parfaite harmonie avec la gamme eLION afin de maintenir une température optimale des batteries, de refroidir l'électronique de puissance et d'assurer le confort de l'opérateur. Pour chauffer les batteries et la cabine, l'entreprise utilise un système de chauffage à couche mince de 10 kW. Ce système est composé d'un système complexe de couches d'éléments chauffants, solidement et directement liés à une structure d'échange thermique en contact avec le liquide de refroidissement.

La performance de la machine avant tout

Le premier réflexe des ingénieurs en équipements est de « commencer par parler des performances des machines », explique Busquets. « Lorsqu'ils comprennent la configuration des systèmes électriques, ils réalisent qu'ils doivent être refroidis, tout comme les machines hydrauliques. Aujourd'hui, la plupart savent qu'ils ont besoin d'un système thermique pour les batteries, les moteurs et les onduleurs. »

Mais maintenir le bonheur de l’opérateur dans la cabine peut ajouter une couche supplémentaire de complexité : lorsque les batteries fournissent l’énergie, il n’est plus certain que la chaleur sera fournie par un moteur à combustion interne ou même par un système hydraulique.

« Ces travailleurs utilisent ces machines pendant de longues périodes », a déclaré Shiflett, « et l'objectif est de maintenir leur confort, afin que la sécurité et la productivité restent élevées. »

« Au début, l'installation d'un système CVC était quasiment négligée », explique Busquets. « La performance de la machine était primordiale. Aujourd'hui, il s'agit simplement d'un système supplémentaire pris en compte dans l'architecture globale de la machine, car il est reconnu comme une nécessité. »

Le système de gestion thermique de batterie de Modine avec condenseur refroidi par liquide, ou L-Con BTMS, combine une technologie d'échangeur de chaleur exclusive avec des commandes et une électronique intelligentes conçues pour résister aux environnements sales et difficiles des applications minières, de construction, agricoles, spécialisées et de transport. (Photo : Modine)

Pour Modine, « nous sommes ravis de pouvoir démontrer avec Bosch Rexroth sur ce projet notre système complet de gestion thermique de batterie EVantage (BTMS) », a déclaré Shiflett. « Outre le chauffage de la batterie, nous utilisons des chauffages haute tension pour chauffer également la cabine. Nous optimisons les systèmes avec une capacité suffisante et un compresseur pour maintenir la capacité de refroidissement de la batterie tout en assurant le refroidissement des passagers. »

Trouver le chemin

Les deux entreprises travaillent actuellement à la conversion d'une chargeuse compacte sur chenilles qui contribuera à démontrer l'approche système complète visant à assurer le confort de la batterie, de l'électronique et des personnes.

Shiflett et Busquets ont déclaré qu'ils s'efforçaient d'aider les clients à trouver une voie vers l'électrification qui ait du sens pour chaque partie prenante - et le confort de l'opérateur fait régulièrement partie des discussions.

« Quand on parle de CVC », a déclaré Busquets, « je vois cela comme un indicateur du sérieux des constructeurs, honnêtement. Lorsqu'on parle d'un prototype, on ne se préoccupe pas vraiment de savoir si les opérateurs sont à l'aise ou non ; on veut juste que les choses fonctionnent et qu'on prouve leur efficacité ou leurs avantages. Le fait que ce sujet soit désormais étudié et demandé me laisse penser que la technologie et sa mise en œuvre sur le marché sont aujourd'hui à un niveau supérieur. »