Passez à l’hybride avec Poclain
La pression pour réduire les émissions et la consommation de carburant des Engins Mobiles Non Routiers (EMNR) n’a jamais été aussi forte. Les réglementations plus strictes, la hausse des prix du carburant et la demande croissante pour des opérations plus propres transforment l’industrie. Si les solutions 100 % électriques sont prometteuses, elles restent limitées par la taille et le poids des batteries ainsi que par leur autonomie, en particulier pour les applications lourdes.
Pourquoi l’hybride ?
Les EMNR présentent des défis uniques. Tracteurs, excavatrices, moissonneuses-batteuses et autres équipements lourds fonctionnent pendant des heures dans des environnements exigeants. Se reposer uniquement sur des batteries pour stocker suffisamment d’énergie conduit souvent à des solutions peu pratiques : des machines surdimensionnées, lourdes et coûteuses qui compromettent l’ergonomie et l’usage.
Alors que les solutions à hydrogène et les véhicules entièrement électriques progressent, les systèmes hybrides offrent actuellement le meilleur compromis entre performance, coût et durabilité pour les applications lourdes. En combinant la robustesse des moteurs thermiques traditionnels (ICE) avec l’efficacité des fonctions électrifiées, les hybrides proposent une solution pragmatique, efficace et évolutive, offrant des bénéfices tangibles en matière de durabilité, de productivité et de coûts opérationnels.
Architecture du système
Une transmission hybride type pour EMNR, c'est :
- un moteur thermique (ICE) entraînant un générateur,
- un bus DC servant de colonne vertébrale à la distribution électrique,
- des fonctions électrifiées, telles que la traction, les systèmes auxiliaires ou les outils intégrés,
- une gestion énergétique assurant l'allocation optimale de la puissance et une transition fluide entre le moteur thermique et le mode électrique.
L’architecture décentralisée permet à chaque actionneur de consommer uniquement l’énergie dont il a besoin, réduisant ainsi les pertes par rapport aux systèmes hydrauliques centralisés. Elle peut être enrichie par un système de batterie Li-Ion tampon interfacé entre l’onduleur du bus DC et les actionneurs électriques, apportant des optimisations supplémentaires ainsi que des modes de fonctionnement additionnels :
- faire fonctionner l’ICE à son point de rendement optimal (RPM/couple); en faible charge, il peut même être désactivé,
- proposer un mode zéro émission pour les applications en intérieur, utilisant uniquement la batterie; cela permet un design hybride rechargeable si un chargeur embarqué est ajouté.
Bénéfices clés pour les opérateurs…
- Économies de carburant et réduction des émissions : jusqu’à 30 % de diesel en moins, ce qui réduit les coûts d’exploitation et l’empreinte carbone,
- productivité accrue : bruit et vibrations réduits permettant des journées de travail plus longues et un meilleur confort pour l’opérateur,
- Maintenance simplifiée et coûts réduits : les intervalles de service du moteur thermique sont prolongés; les composants électriques sont nativement protégés et permettent un diagnostic et une maintenance plus rapides grâce à leur connectivité.
… et valeur stratégique pour les OEMs
Les solutions hybrides constituent un élément différenciateur majeur et permettent aux OEMs de se conformer aux réglementations environnementales toujours plus strictes. Leur grande adaptabilité les rendent compatibles avec différents niveaux de basse et haute tension, types d’applications et tailles de machines. Elles offrent également une transition durable vers l'électrification complète lorsque les technologies de batterie seront plus matures.
Les transmissions hybrides sont des technologies de transition puissantes pour les engins mobiles non routiers. Elles réduisent la consommation de carburant et les émissions, améliorent l’expérience de l’opérateur et simplifient la maintenance tout en conservant la fiabilité et l’autonomie des machines diesel.
L’expertise hybride de Poclain
Poclain a développé un panel de solutions adaptées aux EMNR hybrides, jusqu’aux systèmes 870 VDC. Elles ciblent l’électrification des équipements montés sur tracteur et des systèmes auxiliaires dans la sylviculture et l’exploitation minière, ainsi que l’hybridation des transmissions basse tension dans les machines de construction compactes.
Principaux avantages :
- architecture à haute efficacité grâce à un logiciel de contrôle unique (stabilité exceptionnelle du lien DC et contrôle du moteur électrique),
- intégration mécanique et électrique simplifiée, même dans des espaces restreints, grâce à des variateurs, moteurs électriques et générateurs très compacts avec interfaces adaptables,
- intégration système simplifiée : communication basée sur CAN (J1939, CANopen) et protocole UDS pour diagnostics, flashing et maintenance préventive; conforme aux normes de sécurité fonctionnelle des machines off-road (ISO 25119), et possibilité d’héberger des logiciels clients dans les variateurs,
- composants et connecteurs robustes conçus pour résister aux conditions difficiles des applications off-road; l’option de contrôle sans capteur est également disponible pour une résistance accrue aux chocs et vibrations.
Philippe REYNOLDS
Directeur du programme Electromobility chez Poclain