L’électrification des véhicules off-road: la solution miracle ?
L’électrification des véhicules off-road permet de réduire les émissions de CO2, de NOx et de particules fines des machines et d’augmenter leur rendement. De plus en plus d’équipementiers se tournent vers cette alternative, en électrifiant tout ou partie de leurs machines, pour réduire leur impact environnemental.
Toutefois, certains progrès restent à faire sur plusieurs niveaux : que ce soit en termes de volume de la batterie et de l’impact environnemental de sa production, ou de la quantité d’énergie nécessaire au fonctionnement de la machine et de la source de cette énergie.
L’électrification des véhicules off-road peut contribuer à l’amélioration de leur rendement.
Le rendement représente le taux d’énergie procurée par le moteur réellement transformée en énergie mécanique. Il s’agit d’un autre levier utilisable pour réduire l’impact environnemental des engins off-road. En effet, en remplaçant le moteur thermique par un moteur électrique et des batteries, le rendement d’une machine off-road équipée d’un système hydraulique passerait de 12% à 30%.
Avant de passer à l’électrification des véhicules off-road, il faut donc chercher à améliorer le rendement de leurs systèmes hydrauliques. Car avec un système hydraulique classique, un véhicule off-road électrique aurait des besoins d’alimentation beaucoup trop élevés pour être pertinent. L’idée est donc d’optimiser les systèmes hydrauliques pour les rendre plus efficaces et ainsi réduire la quantité d’énergie nécessaire au fonctionnement des engins off-road électriques (et diminuer le problème des batteries).
Différentes solutions techniques visent à améliorer les systèmes hydrauliques. Nous allons aujourd’hui nous attarder sur une solution émergente : l’hydraulique digitale.
Moderniser et améliorer les systèmes hydrauliques grâce à l’hydraulique digitale
La digitalisation de l’hydraulique consiste à remplacer un système d’une puissance donnée par plusieurs systèmes de puissances moindre fonctionnant en parallèle et qui seront activés en tout ou rien.
En formant une unité de contrôle de débit numérique (DFCU), les valves actionnées en tout ou rien (on/off) peuvent faire varier de manière quasi-continue la pression ou le débit d’un circuit hydraulique, mais avec un rendement amélioré en comparaison avec les servovalves actuelles (Matti Linjama, Arto Lamaanen, Is it time for digital hydraulics ?, 2003). Ce type de solution basé sur l’hydraulique digitale nécessite certes, plus de valves, mais ces dernières peuvent être plus simples et plus fiables. En outre, ces valves sont pilotées digitalement ce qui facilite leur contrôle et augmente leur réactivité.
La valve rapide: verrou technologique indispensable au développement de l’hydraulique digitale
Comparées à des servovalves, les valves on/off présentent des avantages et des inconvénients :
- Points positifs :
- Moins couteuses
- Fiables
- Insensibles à la contamination
- Sans fuite
- Électronique de commande simple et facile à connecter aux ordinateurs et API
- Cavitation évitée grâce au contrôle séparé de l’entrée et de la sortie
- Points négatifs :
- Bruit
- Pics de pression
- Mouvements saccadés
- Mauvaise contrôlabilité
L’hydraulique digitale : une technologie émergente en développement
Il reste certains défis à relever afin de démocratiser l’hydraulique digitale :
- Concevoir des DFCUs plus compactes grâce à des valves plus petites
- Réduire les coûts : l’hydraulique digitale pour les systèmes fonctionnant à l’eau est aujourd’hui bon marché mais l’hydraulique digitale pour les systèmes à l’huile reste encore plus chère que l’hydraulique traditionnelle.
- Réduire le bruit et les pics de pression
- Améliorer le contrôle grâce à des algorithmes avancés et des valves aux temps de réponse réduits
- Proposer des valves appropriées à une plus large gamme d’applications pour démocratiser l’hydraulique digitale (développer de nouveaux modèles, faire du sur mesure…)
Il reste donc du travail de R&D à effectuer afin d’optimiser les systèmes d’hydraulique digitale.
Électrification ou hydraulique digitale, par où commencer ?
Comme nous le disions précédemment, l’objectif final est de réduire l’impact environnemental des véhicules off-road et d’améliorer leur rendement.
L’électrification des véhicules off-road est une des solutions qui pourraient le permettre. Néanmoins, cette électrification ne peut être viable sans une amélioration conséquente des systèmes hydrauliques. L’hydraulique digitale se présente donc comme un moyen d’atteindre cet objectif d’électrification.
Cependant, remplacer les systèmes hydrauliques actuels par des systèmes d’hydraulique digitale sans remplacer les moteurs thermiques par des moteurs électriques et des batteries, peut déjà être une fin en soi. En effet, grâce à un système hydraulique plus performant, une même tâche nécessite moins d’énergie au départ, et donc moins de carburant. Des systèmes hydrauliques améliorés permettraient déjà, à eux-seuls, de réduire l’impact environnemental des véhicules off-road.
L’électrification des véhicules off-road grâce à l’utilisation de l’hydraulique digitale représente un gros chantier qui peut être décomposé en différentes étapes. Si l’électrification est l’objectif final, l’amélioration des systèmes hydrauliques grâce à l’hydraulique digitale peut déjà être une fin en soi. En effet, l’hydraulique digitale peut rendre les véhicules à moteur thermique plus efficients, ce qui est un premier pas vers une diminution de l’impact environnemental et l’augmentation des rendements des véhicules off-road.
Que fait PYTHEAS Technology pour l’hydraulique digitale ?
Avec le projet P4Hydro, PYTHEAS Technology poursuit le développement de sa valve rapide piézoélectrique initialement destinée à sa génératrice piézoélectrique. Grâce à son temps de réponse très faible, cette valve peut répondre aux besoins des développeurs de transmissions hydrauliques et de composants hydrauliques tels que Poclain Hydraulics.
Poclain Hydraulics, expert en transmission hydrostatique et électro-hydraulique, étudie l’intégration des valves de PYTHEAS Technology dans ses futures solutions à destination des engins off-road.
Pour en savoir plus sur l’hydraulique digitale et les valves rapides, n’hésitez pas à nous contacter !
