Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CATHI)

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » mer. 28 12 , 2011 19:09

Architecture électromécanique de CATHI

CATHI s'appuie sur :
- une hybridation électrique parallèle des accumulateurs Nicad et LiFePO4
- une hybridation thermique série avec groupe électrogène chargeant les LiFePO4 et/ou les Nicad

Le tout donnant une triple hybridation intégrée développant 12 synergies entre les 3 sources de puissance du véhicule.

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Sur la base existante du Citroën Berlingo de PSA, les différents éléments prennent place comme indiqué ci-après ;

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Les caractéristiques techniques détaillées sont accessibles ici. Egalement des valeurs cibles qu'il conviendrait de respecter pour obtenir une berline optimale à triple hybridation intégrée.

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » mar. 03 01 , 2012 11:19

Modalités de recharge de CATHI

CATHI possède :
- 2 packs LiFePO4 de 4 kWh chacun
- 1 pack Nicad de 16,2 kWh
- un groupe électrogène de 2800W

Du point de vue électrochimique, les accumulateurs ont différentes préconisations d'usage ;
- Il est prérérable de recharger les LiFePO4 en premier et les laisser chargés,
- et de recharger les Nicad en dernier et les utiliser peu après la fin de charge.


Ainsi, l'architecture de CATHI donne plusieurs possibilités intéressantes.


Si le véhicule est roulant :

- le freinage régénératif envoie des courants importants dans le pack Nicad tout en préservant les packs LiFePO4*, lesquels peuvent s'équilibrer au besoin.
- le groupe électrogène, à condition qu'il soit à l'extérieur de l'habitacle, peut recharger les LiFePO4 et aussi les Nicad.

* Pour augmenter la durée de vie des LiFePO4, le freinage régénératif du Berlingo (allant jusqu'à 100A sous 160V) recharge exclusivement le pack Nicad.

Si le véhicule est à l'arrêt:

1) Sans branchement sur le réseau électrique, le groupe électrogène charge les LiFePO4 et/ou les Nicad : puissance 2800 VA (2 kits) ou bien 1400 VA (1 kit).

2) Avec branchement sur le électrique monophasé, la recharge est possible :
- en 25A 220V alternatif afin de recharger simultanément toutes les batteries (puissance : 5500 W).
- en 15A 220V alternatif afin de recharger seulement le pack Nicad (puissance : 3300 W)
- en 10A 220V alternatif afin de recharger seulement les 2 packs Lithium (puissance : 2200 W)
- en 5A 220V alternatif afin de recharger seulement un pack Lithium (puissance : 1200 W)
Ce qui permet de s'adapter à toutes les installations électriques qu'elles soient puissantes* ou faibles.

* Il existe une dernière et rare option, proposée par PSA : la recharge rapide en triphasé 18 kVA directement sur les Nicad. Il faut un chargeur spécifique de forte puissance non embarqué dans ce cas.

Les temps de recharge :
- Une charge complète du Nicad requiert environ 7h et 19 kWh soutirés sur le réseau
- une charge complète du LiFePO4 requiert environ 5h et 8 kWh soutirés sur le réseau
- 25A/220V est un rythme de charge semi-rapide où 4h de charge stockent l'équivalent de 100 km, 2h stockent l'équivalent 50 km.
- disposer d'un branchement rapide 18 kVA triphasé permet en 1h30 de stocker l'équivalent de 100 km (dont 80 km dans les Nicad, et 20 km dans les LiFePO4).

La consommation

22,3 kWh / 100 km, c'est aussi 4,5 km / kWh électrique
Une recharge complète de tous les accumulateurs engrange 27 kWh soutirés à la prise pour un parcours de 120 km à environ 65 km/h.

A noter que CATHI améliore très significativement les performances initiales du Berlingo PSA, malgré 150 kg embarqués supplémentaires (la masse des LiFePO4):
- l'autonomie est augmentée de 50% (80->120 km)
- la consommation pour 100 km parcourus a baissé de 15% (26kWh/100km -> 22,3 kWh/100 km)

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » mer. 04 01 , 2012 10:34

Les 12 Synergies inhérentes à la triple hybridation


1) Suppression du problème de l'autodécharge et de la métallisation du NiCd (stockant une petite fraction de l'énergie) et bénéfice des hauts rendements des LiFePO4 (stockant la majorité de l'énergie électrochimique).

2) Suppression du rendement limité de charge/décharge du NiCd (on peut même ne pas charger le pack NiCd) et bénéfice des hauts rendements de déstockage des LiFePO4.

3) Les surcharges ampériques sont assurées par les batteries NiCad (freinage régénératif ou fortes accélérations), ce qui préserve les LiFePO4

4) Le Nicad assure le déplacement du véhicule par temps froid et réchauffe les LiFePO4 jusqu'à un seuil opérationnel par sa dissipation thermique.

5) Forte énergie massique des LiFePO4 (stockant la majorité de l'énergie) et possibilité de surcharge des NiCad (pour une autonomie ponctuellement plus forte).

6) Les courants débités sont plus modérés sur toutes les batteries, ce qui augmente l'énergie qu'elles restituent (grâce à l'effet Peukert).

7) Pas de cycles répétitifs pour les Nicad entre une charge complète et une décharge complète : l'effet mémoire des NiCd ne se manifeste plus.

8 ) Equilibrage des packs LiFePO4 sans être perturbé par des charge/décharge assurées par le NiCd : s'il apparaît un déséquilibre grave dans le pack LiFePO4, le véhicule poursuit son chemin avec le NiCad pendant que les packs LiFePO4 s'équilibrent.

9) Longévité accrue des batteries LiFePO4 qui se chargent et se déchargent à un courant constant prédéfini.

10) Subdivision du pack LiFePO4 en blocs débitant 15A, selon les conditions de roulage :
a) Descente : 0A,
b) Besoin modéré de puissance : 1 ou quelques blocs LiFePO4 débitent,
c) Besoin maximum de puissance : tous les blocs LiFePO4 débitent.
d) Besoin d'une surpuissance : tous les blocs LiFePO4 et le NiCd débitent

11) La batterie NiCd peut rester déchargée de manière à garantir un freinage régénératif lorsque le véhicule stationne en altitude et parcourt une longue descente avant d'avoir besoin de tracter le véhicule avec ses batteries.

12) Suppression du poids mort du groupe électrogène avec son caractère amovible pour tous les petits trajets ; très grande autonomie du véhicule avec le groupe ; usages multiples du groupe (cogénération domestique, groupe de chantier, électricité de secours).

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par dirk pitt » mer. 04 01 , 2012 12:22

les modules convertisseurs débitent a courant constant donc si tu les mets en fonctionnement, ils débitent forcement. il n'y a donc pas de gestion de la puissance en fonction de la demande.
-si tes deux blocs lifepo4 fonctionnent, ils "poussent" environ 4800W vers la sortie. si tu es dans une phase ou tu consomme tres peu (sur le plat, lancé) peut-etre que la totalité est absorbée par la traction mais du coup, c'est dommage car tu es dans une phase a faible puissance ou le nicad pourrait fournir sans se fatiguer.

-si tu consomme moins de 4800W (ça arrive par exemple a l'arret ou sur du faux plat descendant), ces 4800W sortant de toute façon des lifepo4, ils servent a recharger le nicad, ce qui a mon avis est un gaspillage car le rendement de charge/decharge du nicad n'etant pas bon, il vaudrait mieux garder cette precieuse energie dans les lifepo4.
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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » mer. 04 01 , 2012 14:22

Salut Dirk,

Bonne analyse et on en avait déjà parlé d'ailleurs.

C'est pourquoi selon le profil de la route et les besoins de puissance, j'éteins ou j'allume 1 ou 2 kits. Mais recharger le Nicad durant de courts intervalles de temps n'est pas dramatique non plus.

Dans un véhicule très abouti, il faudrait automatiser l'appui LiFePO4 avec un petit hysteresis, par exemple :
1) plus de 3000W demandés pendant plus de 5 secondes : allumage d'un kit.
2) Plus de 6000 W pendant plus de 5 secondes : allumage des 2 kits.
3) Moins de 4000 W pendant plus de 5 secondes : extinction d'un kit
4) Moins de 2000 W pendant plus de 5 secondes : extinction des 2 kits

Ces seuils de puissance et de temps pouvant être modulés selon le typage et les packs électriques du véhicule bien sûr...

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Arnaud M » mer. 04 01 , 2012 19:34

Une vraie mine d'or ce port, dommage que j'ai pas le temps pour l'instant de bien le lire correctement!

Dirk Pitt, "le rendement de charge/decharge du nicad n'etant pas bon,"
D'après ce que j'en sais, ce rendement n'est pas bon si on tient compte de l'autodécharge et de la phase de surcharge non? Comme on n'est pas dans ces cas là ça ne doit pas être dramatique, même si lors de l'échange les Lithium chauffe et les Ni-Cad aussi car il y a débit, du coup le rendement est moins bon que sans rien toucher.

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » sam. 14 01 , 2012 16:49

robvdc a écrit :Bjr
Remundo a écrit :Le modèle retenu est un Gényx Energy 3000 Hi.
C'est un groupe Inverter assez léger (35 kg sans carburant) qui fournit 2600W nominal : 12 A sous 220V, soit exactement les besoins cumulés des 2 chargeurs LiFePO4. Il peut emporter 14L d'essence et fournir ainsi 15 kWh électriques aux 2 kits LiFePO4 pendant une durée de 6h environ.
Cela serait donc les chiffres "constructeur" ? As-tu fait des essais en condition réelle pour mesurer si la consommation en carburant correspond aux kWh fournis ? Si le groupe tien sans surchauffer pendant plusieurs heures ?
Bonjour Robvdc

Le groupe tient bien pendant plusieurs heures (testé sur un chantier, et aussi en charge sur les LiFePO4)

Par contre je ne l'ai pas poussé "au fond" pour qu'il ne désamorce pas. En plus ça n'est pas très écologique ni économique. La partie groupe électrogène pourrait être plus soignée pour un nouveau véhicule.


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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » sam. 28 01 , 2012 19:57

CATHI fête son 3001ème kWh avec 13 315 km parcourus

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Plus de précision : 16/01/2012

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » lun. 30 01 , 2012 17:38

Test d'endurance de CATHI en conditions hivernales sévères

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Dénivelé : + 750 m suivi de -750 m
Autonomie de 100 km.

Plus de précisions : FAQ CATHI du 01/02/2012

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par moulino51 » lun. 30 01 , 2012 18:02

Bonsoir Remundo,

Le test ne dit pas si il y a eu quand même recharge des batteries dans la descente ?

Et cela malgré ces conditions difficiles sur route glissante.

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » lun. 30 01 , 2012 18:21

Bonsoir Moulino,

CATHI régénère dans les descentes, comme tous les VE de la gamme PSA. Mais bien sûr sur route enneigée, voir gelée, on récupère beaucoup moins. Habituellement, je reviens à 45/50% disponibles. Cette fois, j'ai fini à 25%.

Le frein régénératif est très intéressant pour modérer en douceur la vitesse en descente sur route glissante, mais il faut le doser pour ne pas perdre l'adhérence. Cependant, c'est plus facile qu'avec une pédale de frein, qui sur certaines voitures, ne sont pas assez progressives.

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par moulino51 » lun. 30 01 , 2012 19:30

Bonsoir Remundo,

Merci pour cette réponse, assez conforme a ce que j'imaginais.

En regardant tes différents essais, j'ai aussi l'impression, qu'avec le système de freinage en récupération, l'autonomie serait plus importante sur parcours montagneux, que sur des route très plate ?

Mais ce n'est qu'un impression !

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Rémy » mar. 31 01 , 2012 9:16

moulino51 a écrit :En regardant tes différents essais, j'ai aussi l'impression, qu'avec le système de freinage en récupération, l'autonomie serait plus importante sur parcours montagneux, que sur des route très plate ?
Hélas non...
On récupère toujours moins en descente que ce qu'on a (sur)consommé en montée :(

L'idéal pour les records d'autonomie, ce sont les routes des landes 8)

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Re: Camionnette Automotrice Triple Hybridation Intégrée (CAT

Message par Remundo » mar. 31 01 , 2012 10:10

En effet, Rémy a raison.

Par contre, l'affirmation : "une voiture électrique avec un bon freinage régénératif sera plus performante qu'une voiture sans freinage rgn en parcours de montagne"... :idea:

est vraie. :wink:

alors qu'en route plate et vitesse stabilisée, le système régénératif sera quasi superflu.

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