Kubo Tech AG soutient le projet SUNCAR Steer-by-Wire de l’école polytechnique de Zurich (ETHZ)

24.09.2015

Dans le cadre du projet ciblé SUNCAR, les étudiants du département génie mécanique et des procédés de l’Ecole polytechnique de Zurich (ETHZ) travaillent sur la vision du véhicule écologique et roulant de façon autonome. Il y a plusieurs dizaines d’années, l’homme s’imaginait q...

Dans le cadre du projet ciblé SUNCAR, les étudiants du département génie mécanique et des procédés de l’Ecole polytechnique de Zurich (ETHZ) travaillent sur la vision du véhicule écologique et roulant de façon autonome. Il y a plusieurs dizaines d’années, l’homme s’imaginait qu’on voyagerait dans des voitures flottantes à partir de l’année 2000 et qu’aucune de ces voitures ne devrait plus être pilotée par l’homme. Aujourd’hui, 14 ans après cette date, le monde de la mobilité n’a pas très changé. Ni nous flottons, ni nos voitures roulent de façon autonome. Ni nous n’utilisons des sources d’énergie durables, ni les voitures autonomes sont permises sur les routes suisses. Suncar veut que cela change dans les prochains 25 ans.

Dans les dernières quatre années, déjà trois véhicules ont été électrifiés. Le début a été fait par le SUNCAR Sport, un Lotus Evora, qui avec ses 250 kW sur l’axe postérieur accélère de 0 km/h à 100 km/h en 4.9 s et démontre ainsi que conduire un véhicule électrique peut vraiment faire plaisir. Deux ans plus tard, le SUNCAR Family a été construit. Il s’agit d’une Skoda Octavia capable de rouler jusqu’à 1000 km avec un Range-Extender au bioéthanol et muni d’un toit solaire. L’année dernière, enfin, les étudiants ont électrifié une machine de chantier de 15 t, l’excavateur SUNCAR, capable de construire des routes en silence et écologiquement.

Depuis des années, Kubo Tech soutient les projets innovateurs de l’Ecole Polytechnique de Zurich (ETHZ) et, dans ce projet aussi, a pu livrer des solutions innovatrices en matière de la technique de l‘étanchéité.

Steer-by-Wire – une technologie de pointe

Le projet SUNCAR de cette année, Steer-by-Wire, consiste à convertir une BMW X5 en propulsion de roue indépendante avec Torque-Vectoring. Notamment, le but est d’incorporer le pilotage Steer-by-Wire (pilotage par roue individuelle). Le Torque-Vectoring sert de système palliatif avec une grande tolérance d’erreur pour cette nouvelle technologie.

Le principe du Steer-by-Wire, dans un véhicule, signifie que la liaison mécanique entre volant et l’axe antérieure est disjointe et remplacée par une liaison électronique. Les avantages sont le gain d’espace,  le fait que les véhicules avec conduite à droite et à gauche deviennent égaux du point de vue constructif et que le danger de blessures du conducteur en cas d’accident est réduit. Steer-by-Wire est un pas ultérieur en direction de la conduite autonome, voir la mobilité de l’avenir. Pour garantir que le système fonctionne aussi en cas d’une défaillance technique, le Torque-Vectoring sert de système palliatif.

Grâce à la propulsion de roue indépendante, le Torque Vectoring peut être implémenté sans composants supplémentaires. De différents moments sont transmis sur les différentes roues. Pour le pilotage du véhicule, la force de précession produite est particulièrement importante. C’est grâce à elle que les roues antérieures sont opérées en direction de conduite. Le fait d’utiliser comme système de sécurité les moteurs, qui sont des composants déjà existants, représente une solution simple, économique et efficace.

La batterie

En tant qu’accumulateur d’énergie, le SUNCAR Steer-by-Wire dispose de 7104 batteries lithium-ion, qui, en total, produisent 85 kWh d’énergie et pèsent environ 400 kg. Les batteries individuelles ont été interconnectées en 16 modules de batteries. Chacun de ces modules a une tension de 25 V. La batterie complète, en état totalement chargé, a une tension de 400 V. Afin d’optimaliser la distribution du poids dans le véhicule, les 16 modules de batteries ont été placés dans un boîtier à forme de L. Ainsi, une partie se trouve dans le bas de caisse de la voiture, exposée directement à la route, et l’autre partie se trouve à l’intérieur, au lieu de la banquette arrière, qui a été auparavant ôtée.   

L’ensemble de la batterie a été monté sur une plaque en aluminium avec une épaisseur de 8 mm. De cette façon, lors de l’assemblage, la batterie était bien accessible de tous les côtés, ce qui a extrêmement facilité le montage. Après le montage et les essais, la batterie a été recouverte avec un capot en aluminium.

La liaison entre la plaque de base et le capot doit être étanche à l’eau et à la poussière selon l’indice de protection IP67. L’eau pénétrant dans une batterie à haute tension a des conséquences catastrophiques. Ici, la direction technique de la société Kubo Tech AG, en la personne de monsieur André Bitzer ont été une grande aide. L’étanchéité a été garantie avec un joint plat en caoutchouc d‘éthylène-propylène (EPDM), parfaitement adapté au capot. L’EPDM est un matériau utilisé très souvent dans la construction de véhicules. En outre, dans le boîtier, il y a trois ouvertures de service, à travers lesquelles l’intérieur de la batterie peut être contrôlé sans sans besoin de démonter l’entière batterie. Aussi pour ces ouvertures, la même directive d’étanchéité est valable. Ici aussi, l’étanchéité a été garantie par des joints plats en EPDM, et avec des rondelles d’étanchéité.

A l’intérieur de la batterie, d’autres pièces de Kubo Tech AG ont été montées. Dans la S-Box (Safety- ou Switch-Box) se trouvent tous les composants nécessaires à opérer et surveiller la batterie. Tous les composants de la S-Box ont été fixés sur une plaque en polyoxyméthylène (POM) avec des écrous à insérer. Cette plaque a été fabriquée par Kubo Tech AG exactement selon les dessins de l’équipe de projet afin de pouvoir être intégrée de façon optimale dans le boîtier. En tant que protection contre les contacts entre les composants à haute tension, des cloisons séparatrices amovibles ont été construites. Celles-ci ont été collées avec du silicone. Pour la fixation des composants électroniques de mesurage sur les modules de la batterie et pour la fixation des câbles à haut voltage, on a aussi utilisé du POM. Ce matériau synthétique est particulièrement adéquat pour la construction de batteries, étant un isolant électrique et combinant une haute rigidité avec une haute ténacité et une excellente résistance thermique dans une vaste gamme de températures.

Pour étancher l’échancrure dans le châssis qui a dû être faite pour incorporer la batterie, Kubo Tech AG a choisi des plaques en caoutchouc cellulaire. Plusieurs couches collées les unes sur les autres permettent de parfaitement remplir l’espace à étancher. Ainsi il est garanti que les projections d’eau ne pénètrent pas à l’intérieur de la voiture.

Perspective

Lors d’un test à l’aéroport de Mollis GL, il a déjà été possible de rouler quelques mètres.  Aussi, il a déjà été possible de braquer les roues antérieures sans que le conducteur ait touché le volant – grâce au Torque-Vectoring. Le projet SUNCAR Steer-by-Wire continue pendant une autre année. Le but est d’optimaliser ultérieurement le Steer-by-Wire et le Torque-Vectoring. En printemps 2016, le projet sera présenté au public lors du Rollout à l‘ETH de Zurich.

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