Trois élèves du programme ingénieur spécialisé en Énergie et motorisations (MOT) accompagnés par des chercheurs IFPEN ont relevé le défi de transformer un kart à moteur thermique en un véhicule 100 % électrique dans le cadre de leur projet de fin d’études à IFP School.
Axel Bezard, Amaury China-Fort et Adrien Richard ont eu quatre mois pour développer ce projet ambitieux ; un délai très court pour tout processus industriel surtout lorsqu’il implique un prototype.
Pour mener à bien leur projet, ils ont mobilisé leurs compétences techniques en mécanique, transmission, systèmes électriques, informatique mais aussi comportementales (soft skills) telles que le travail en équipe, l’adaptabilité et la communication.
« Le projet de fin d’études est la synthèse de l’ensemble des enseignements qui ont été acquis tout au long de l’année » explique Philippe Pierre, Responsable du programme MOT.
« La plupart des projets que nous proposons aux élèves comportent généralement une forte composante simulation et modélisation. Ce projet de karting électrique se démarque en raison de son approche plus technique et appliquée avec une réalisation concrète » ajoute-t-il.
Axel Bezard confirme : « Ce projet nous a séduit car il est très complet et pratique. Il nous a été demandé de réaliser une analyse préliminaire technique, d’établir un cahier des charges et une liste des contraintes à respecter, puis de mettre en place les pièces et les solutions proposées. Nous avons ainsi pu parcourir l’intégralité du cycle en V. »
Un projet réalisé avec le soutien de la R&I d’IFPEN
La proximité avec la recherche et notamment la R&I d’IFPEN, est une caractéristique essentielle de la formation à IFP School et ce projet pédagogique en est un exemple concret.
Cette collaboration vise notamment à mettre en pratique les connaissances de l’architecture des systèmes complexes, clés dans le développement de véhicules et de systèmes de propulsion, pour permettre la parallélisation efficace des actions techniques qui en découlent, et la tenue du planning serré en traversant le cycle en V.
Pour transformer leur petit bolide, Axel, Amaury et Adrien ont travaillé dans les laboratoires de recherche d’IFPEN, bénéficiant du soutien et de l’encadrement de Ludovic Nowak, ingénieur motoriste, et de Misa Milosavljevic, chef de projet, à la Direction Mobilités et systèmes et par ailleurs diplômé d’IFP School (promotion 2011).
Leur projet de fin d’études s’inscrit dans le cadre d’un projet de démonstration d’IFPEN pour son groupe motopropulseur à 48V comprenant l’onduleur et le moteur électrique de 35kW à la pointe de la technologie, pour une masse globale de 10 kg et très compact.
Pour mettre les trois élèves au défi, IFPEN a mis à leur disposition un châssis Sodi, un moteur électrique 48V à onduleur intégré, un tableau de bord ECU Master et un système de gestion de batteries (BMS) équipé de deux batteries lithium-ion de 3,14 kWh. Ces deux dernières ont été produites par le groupe GCK.
« La base, le moteur et toutes les ressources ont été fournies par IFPEN. Les chercheurs d’IFPEN ont su nous faire confiance et mettre à profit nos capacités d’intégration et de réalisation de l’ensemble. Ils ont su comprendre nos points bloquants et nous mettre en contact avec les équipes les plus compétentes pour nos besoins spécifiques » précise Adrien Richard.
L’électrification du kart thermique
Pour transformer le kart thermique en électrique, les élèves sont partis d'une base qui avait été au préalable dépourvue de tous les éléments spécifiques à la motorisation thermique (moteur thermique, échappement, réservoir de carburant).
À l’aide d’un laser, ils ont ensuite effectué un balayage tridimensionnel afin de construire un plan 3D du châssis, nécessaire à la conception et aux modifications ultérieures. Ils ont également réalisé des simulations énergétiques sur un circuit de kart représentatif à l’aide de MATLAB.
Étape suivante : remplacer les éléments retirés par leurs équivalents électriques. Le kart devrait accueillir deux batteries lithium-ion pesant chacune 25 kg, un moteur électrique, un onduleur, divers circuits et câbles.
Une fois cette étape achevée, les élèves ont fabriqué grâce à la conception assistée par ordinateur (CAO) des pièces destinées à l’installation des batteries et du moteur électrique. L’équipe a ensuite adapté la transmission pour accueillir le groupe motopropulseur électrique.
Puis, suivant les normes de sécurité, les élèves ont positionné le moteur électrique assemblé à l’atelier de montage de moteur électrique d’IFPEN, le système de gestion des batteries, le système de commande et de pilotage.
« Il a fallu prendre en compte des contraintes techniques et des risques électriques car il s’agit d’un exercice sous tension. La sécurité a été un facteur clé de notre projet » souligne Amaury China-Fort.
Enfin, ils ont réalisé le câblage et la configuration de l’ensemble en utilisant le protocole CAN.
« Notre but était de présenter un prototype performant et fiable qui pourrait être commercialisé pour des flottes de karting de location » poursuit Amaury.
À l’heure actuelle, Axel, Amaury et Adrien peaufinent leur kart électrique.
« Nous sommes très proches du but, qui est de le faire rouler en toute sécurité ! » note avec enthousiasme Adrien.
L’équipe présentera ses résultats fin juin lors des soutenances devant un jury composé d’encadrant(e)s des entreprises partenaires et de l’ensemble des élèves présent(e)s.
Article rédigé par Meyling Siu Miranda