Les scientifiques de l’Agence aérospatiale allemande (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt, DLR) ont développé un tout nouveau type de générateur d’énergie afin d’étendre l’autonomie des véhicules électriques. Le moteur linéaire à piston libre (Freikolbenlineargenerator; FKLG) est un moteur à combustion qui génère de l’électricité. Cette puissance électrique propulse la voiture électrique lorsque la batterie est à plat. Contrairement aux prolongateurs d’autonomie classiques, des combustibles différents peuvent être utilisés dans le moteur linéaire à piston libre.[image_frame style= »framed_shadow » align= »center » alt= »Moteur linéaire à piston libre DLR » title= »Moteur linéaire à piston libre DLR » height= »350″ width= »600″]https://www.car-engineer.com/wp-content/uploads/2013/03/DLR-free-piston-linear-generator-for-EV.jpg[/image_frame]

Les chercheurs de l’Institut de conception de véhicules DLR  à Stuttgart ont démontré la faisabilité de cette technologie sur un banc d’essai spécialement conçu à cet effet. Cela fait d’eux les premiers au monde à réussir la mise en service de ce type de convertisseur d’énergie, comprenant un moteur à combustion interne, un générateur linéaire et un ressort à gaz. «Des solutions innovantes comme le générateur linéaire à pistons libres aidera à faire de la mobilité électrique une réalité quotidienne et à démontrer les atouts scientifiques du Bade-Wurtemberg», a déclaré Rolf Schumacher, directeur ministériel au Ministère des Finances et de l’Économie du Bade -Wurtemberg, à la cérémonie d’inauguration officielle de ce projet.

Nouvelle approche de contrôle structurelle avec des asservissements puissants

Les ingénieurs connaissent le principe de ce type d’unité de génération d’énergie depuis un certain temps. Grâce à l’installation d’un ressort à gaz, les chercheurs du DLR ont réussi à faire fonctionner ce système de manière stable. « Le défi ici était de développer un mécanisme particulièrement puissant avec une unité de commande très dynamique qui régule les interactions complexes entre les différents composants », a déclaré Ulrich Wagner, directeur DLR de l’énergie et des transports.

Le générateur linéaire à pistons libres fonctionne d’une manière similaire à celle d’un moteur à combustion classique. Mais au lieu de convertir le mouvement linéaire du piston en un mouvement de rotation du vilebrequin, il génère directement de l’électricité. Un mélange air-combustible est brûlé dans la chambre de combustion. Le mélange se détend et pousse le piston vers les ressorts à gaz. Ces ressorts ralentissent le mouvement du piston et le repoussent. Le générateur linéaire convertit ainsi l’énergie cinétique du piston en énergie électrique et cela alimente la machine électrique. Le système de contrôle mis au point par les ingénieurs du DLR est en mesure, par exemple, de contrôler le mouvement du piston avec une précision d’un dixième de millimètre. Dans le même temps, il détecte les fluctuations dans le processus de combustion et les compense.

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Stratégie d’exploitation optimale grâce aux propriétés mécaniques variables

Contrairement aux techniques classiques d’entraînement, le générateur linéaire à pistons libres permet au taux de compression, à la vitesse du piston et à la cylindrée d’être calibrés de manière flexible et dynamique. Pour cette raison, des combustibles différents peuvent être utilisés – allant du gaz naturel, de l’essence ou du diesel à l’éthanol ou l’hydrogène. En vertu de ses propriétés polyvalentes et en fonction de la vitesse du véhicule et du type de conduite, les réglages du prolongateur d’autonomie DLR peuvent être adaptés afin d’obtenir la stratégie d’exploitation optimale. « On peut donc définir le point de fonctionnement du moteur pendant la conduite pour s’assurer que le véhicule soit propulsé le plus efficacement possible et le plus respectueusement de l’environnement », a résumé le directeur de l’Institut de conception de véhicules DLR, Horst E. Friedrich. Dans le même temps, le générateur linéaire à pistons libres fonctionne avec moins de composants. Par exemple, le vilebrequin et l’arbre à cames, composants essentiels dans un moteur à combustion classique, sont retirés dans ce démonstrateur.

Rendre la voiture électrique plus flexible

Les prolongateurs d’autonomie efficaces tels que le générateur linéaire à pistons libres sont plus que des unités d’alimentation de secours. Le générateur linéaire à pistons libres rend possible d’équiper les véhicules électriques avec une batterie plus petite, tout en tirant un profit optimal de la mobilité électrique. Des courtes distances allant jusqu’à 50 kilomètres, en ville par exemple, peuvent être couvertes en utilisant uniquement l’énergie électrique; et lors de plus longs trajets, le prolongateur d’autonomie peut prendre le relais.

Transfert technologique vers l’industrie programmé

« Avec notre démonstrateur, nous avons montré pour la première fois que notre principe de générateur linéaire à pistons libres peut être appliqué. Dans l’étape suivante, nous devons travailler avec l’industrie pour développer cette technologie et construire un prototype», explique Friedrich. Pour ce faire, le DLR a conclu un contrat de transfert de technologie avec Universal Motor GmbH et apportera son soutien scientifique au cours de la poursuite des travaux. L’une des tâches à accomplir est d’optimiser le poids et la taille du générateur linéaire à pistons libres, de telle sorte qu’un ou plusieurs systèmes peuvent être placés dans la zone de soubassement d’un véhicule.

Source : DLR

[titled_box title= »L’avis de Romain : »]

Il s’agit ici d’une rupture technologique pour ainsi dire. Le fait d’avoir un taux de compression variable, sans avoir tout un mécanisme complexe est d’une grande valeur du point de vue du contrôle de la combustion. En outre, comme il s’agit d’un moteur deux-temps, il est beaucoup moins cher que n’importe quel autre moteur 4-temps en raison de la suppression de l’arbre à cames entre autres. Pensez-vous qu’il est possible de voir un jour une industrialisation d’un tel moteur? Quel est son coût? Qu’en est-il de la fiabilité et de la durabilité?

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