Toutes les technologies qui visent à réduire l’empreinte environnementale des véhicules électriques et leur poids sur les matériaux critiques sont à privilégier. C’est ainsi que l’équipementier allemand ZF a développé son nouveau moteur électrique I2SM, ainsi qu’un système régénératif pour tracteurs routiers à installer sur la remorque tractée.
D’un côté des moteurs électriques à aimant permanent qui sont fabriqués avec des matériaux critiques, de l’autre des blocs débarrassés de ces matières mais moins performants. Ce cliché a pris une nouvelle fois du plomb dans l’aile avec la nouvelle technologie employé par ZF. Elle conserve le meilleur des deux mondes en se débarrassant de leurs inconvénients.
Le nom I2SM – en développé In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor – annonce la couleur. Il s’agit d’un moteur sans aimant, de type synchrone, qui transmet l’énergie du champ magnétique via une excitatrice inductive à l’intérieur de l’arbre du rotor. Une technologie qui permet d’obtenir des blocs plus compacts pour davantage de couple et de puissance.
Elle égale à ces niveaux la solution à aimant permanent, aujourd’hui la plus employée dans les véhicules électriques. Pour l’équipementier allemand, l’absence de « terres rares » se traduit par une « sécurité d’approvisionnement accrue ».
Le bloc I2SM est à la base une évolution des systèmes SESM (Separately Excited Synchronous Motors), c’est-à-dire des moteurs synchrones à excitation séparée. Il s’en démarque grâce à une excitatrice inductive qui réduit de 15 % les pertes liées à la transmission d’énergie dans le rotor. Par comparaison avec la solution à aimant permanent, il présente une réduction jusqu’à 50 % de l’empreinte carbone de la production du fait de l’absence des matériaux critiques classiques.
« Avec ce moteur électrique sans aimant et sans terres rares, nous disposons d’une innovation supplémentaire de nature à améliorer encore notre portefeuille de motorisations électriques pour créer une mobilité toujours plus durable, efficace et économe en ressources », a souligné Holger Klein, PDG de ZF. Pour enfoncer le clou : « Nous ne voyons actuellement aucun concurrent maîtrisant cette technologie aussi bien que ZF ».
Autre avantage majeur du moteur électrique I2SM de ZF : l’élimination des pertes à la rotation. Ce qui se remarque particulièrement par une efficience améliorée sur les longs trajets à vitesse soutenue. Ainsi en voyageant sur autoroute. Un argument employé déjà par Renault pour la Megane E-Tech qui embarque également un bloc sans terres rares.
Chez ZF, la compacité par rapport aux modèles SESM classiques est obtenue par l’élimination d’un espace axiale de 90 mm habituellement nécessité par l’emploi de balais. Cette zone sèche empêche la circulation d’un fluide de refroidissement. La technologie innovante d’excitation sans contact (pas de balais, ni bague, ni joint) mise au point par l’entreprise de Friedrichshafen s’affranchit de ce besoin et de son inconvénient. D’où la possibilité de refroidir le rotor par fluide caloporteur, comme sur les modèles à aimant permanent.
En juillet dernier, nous vous présentions le système motorisé AXTrax 2 de ZF qui remplace sur les camions électriques à la fois le moteur, la transmission, l’arbre et l’essieu conventionnel. Deux versions étaient annoncées : puissance continue de 210 kW pour les véhicules utilitaires, et 380 kW pour les poids lourds (autobus et camions jusque 44 tonnes).
Désormais, l’équipementier propose d’installer son dispositif directement sur une semi-remorque, à la place d’un des trains roulants, avec une batterie. Cette architecture a été baptisée « eTrailer ». Elle est exploitable aussi bien avec un tracteur routier diesel, hybride ou électrique.
Dans ce dernier cas, cette solution est à voir comme un prolongateur d’autonomie. Le pack lithium-ion additionnel est rechargé par le principe du freinage régénératif. La puissance de ce dernier se couple alors avec le dispositif similaire déjà présent sur le camion. Autre bénéfice : disposer d’une alimentation électrique auxiliaire et de services V2X.
Le coup de maître de ZF est d’exploiter aussi son architecture eTrailer avec des tracteurs routiers diesel. L’ensemble camion + remorque est alors à voir comme une motorisation hybride. Selon l’équipementier, cette implantation permettrait de réduire la consommation de gazole jusqu’à 16 %. Ce qui se traduirait par un allègement des émissions de CO2 de l’ordre de 13,5 tonnes sur une année.
L’entreprise allemande va encore plus loin en proposant une option hybride rechargeable avec une batterie plus capacitaire. Ce qui ferait augmenter à 40 % le gain sur les rejets de CO2 à l’échappement.
ZF assure que son eTrailer améliore de 80 % la motricité des poids lourds sur routes glissantes, apporte de meilleures performances pour monter les côtes et permet de réduire jusqu’à 50 % le temps d’accélération pour parvenir à la vitesse de croisière. Le système serait facile à installer sur les différents châssis qui existent aujourd’hui en matière de semi-remorques.
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