Fonctionnement – Le camion électrique Scania en huit étapes

L'électricité en courant continu (CC) stockée dans la batterie doit être convertie en courant alternatif (CA) pour alimenter le système électrique. Un onduleur ou un convertisseur de puissance effectue cette conversion. Les moteurs à courant alternatif sont couramment utilisés dans les véhicules électriques en raison de leur efficacité, de leur densité de puissance et de la facilité de contrôle du régime moteur.

L'électricité convertie en courant alternatif alimente le système électrique. Dans les camions électriques à batteries de Scania, le système électrique est une machine synchrone à aimant permanent. Cette machine convertit l'énergie électrique en énergie mécanique grâce à un champ magnétique dans le stator, induit par le courant alternatif, qui entraîne à son tour la rotation du rotor à aimant permanent. Scania propose actuellement trois systèmes électriques, allant de 230 à 450 kW de puissance continue.

« L'association d'aimants puissants et d'une tension élevée permet d'obtenir une puissance et un couple plus élevés de la part du système électrique », explique Sundén.

Les chaînes cinématiques électriques Scania comprennent une transmission qui optimise le couple et la puissance transmises aux roues. Contrairement aux voitures électriques, qui peuvent souvent fonctionner efficacement avec une transmission à rapport unique, les véhicules de transport lourd tels que les camions électriques à batteries ont besoin de rapports pour permettre un couple élevé à différentes vitesses. Actuellement, les trois systèmes électriques de Scania comprennent deux vitesses (version urbaine), quatre vitesses (version régionale) et six vitesses (version régionale et usage intensif). 

La puissance du système électrique est envoyée aux roues via l'arbre de transmission à l'aide d'un différentiel et des essieux.

« La vaste expérience de Scania dans le développement de chaînes cinématiques à haut rendement énergétique, de ses propres logiciels et d'essieux signifie que nous avons réalisé une bonne intégration du système électrique, des boîtes de vitesses et des essieux dédiés, afin d'optimiser le rendement et les performances de n'importe quelle application », affirme Sundén.

Une caractéristique essentielle des véhicules électriques à batteries est leur capacité à utiliser le freinage par récupération. Lors du freinage ou en mode roue libre, le moteur électrique inverse son fonctionnement, faisant office de générateur. Il convertit l'énergie cinétique en énergie électrique, laquelle est ensuite renvoyée à la batterie, améliorant ainsi l'efficacité énergétique globale.

« Les économies d'énergie réalisées grâce à la récupération dépendent de l'activité », explique Sundén. « Les meilleurs scénarios sont les activités en zone urbaine ou les terrains vallonnés qui nécessitent de nombreux freinages. Dans ces situations, il est possible d'améliorer l'efficacité énergétique de 30 % ou plus grâce à la récupération de l'énergie cinétique. »

La dernière étape est le transfert de puissance vers les roues pour propulser le camion vers l'avant, un domaine dans lequel la chaîne cinématique électrique surpasse son équivalent à moteur à combustion.

« Au total, la chaîne cinématique d'un véhicule électrique à batteries transfère généralement deux à quatre fois plus d'énergie aux roues qu'un moteur à combustion. Le niveau d'efficacité d'un véhicule électrique à batteries est d'environ 85 à 90 %, tandis que, sur les véhicules à moteur à combustion, l'efficacité de la chaîne cinématique est d'environ 35 %.

Enfin, l'ensemble du processus de chaîne cinématique électrique de Scania est géré et contrôlé par le module de commande électronique (ECU) et le système de gestion des batteries (BMS) du véhicule.

« Ces systèmes surveillent et optimisent divers paramètres tels que la température, l'état de charge et la distribution électrique, pour garantir un fonctionnement efficace et sûr », explique Sundén.