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Véhicule électrique complet

Le pack de batterie que vous avez dimensionné devient la voiture que vous conduisez — un véhicule électrique complet sur le cycle WLTP : cycle de conduite, moteur de traction, régénération, la batterie sur le cycle, thermique, et les chiffres qui vendent une voiture — autonomie, consommation et 0 à 100.

DjiniousLabModélisation et simulation

Une cartographie de rendement de moteur de traction PMSM — couple en fonction de la vitesse coloré par le rendement, avec un îlot à haut rendement culminant près de 97 % à l’intérieur de l’enveloppe couple-vitesse

Autonomie WLTP (60 kWh): 374 kmAutonomie WLTP (60 kWh)
consommation en kWh/100 km: 15.2consommation en kWh/100 km
0 à 100 km/h: 6,67 s0 à 100 km/h
énergie issue de la régénération: 10.7%énergie issue de la régénération
élévation du pack sur le WLTP: 7,0 Kélévation du pack sur le WLTP
notebooks de conception: 10notebooks de conception

Du pack de batterie à la voiture que vous conduisez.

Le programme de batterie de véhicule électrique a dimensionné le pack. Celui-ci le fait rouler. Un véhicule électrique complet — moteur de traction, transmission à un rapport, freinage régénératif, dynamique du véhicule et le pack issu du programme de batterie — exécuté sur le cycle de conduite WLTP, sur un seul modèle couplé électro-mécano-thermique. En sortent les chiffres qui intéressent à la fois un acheteur et un ingénieur : autonomie, consommation, accélération, et à quel point le pack chauffe en le faisant.

Une seule chaîne couplée, le cycle en entrée.

Le profil de vitesse WLTP est l’entrée, et le modèle remonte la chaîne de transmission : la vitesse et l’accélération déterminent la force de traction (aérodynamique, roulement, inertie), les roues demandent de la puissance via la cartographie de rendement du moteur, la transmission et la régénération la répartissent, et cela retombe sur la batterie comme une charge à puissance constante. Le pack — la même cellule à circuit équivalent issue du programme de batterie — s’affaisse à l’accélération, se rétablit à la régénération, épuise son état de charge et chauffe, le tout à partir d’un seul jeu d’équations couplées. La batterie que vous avez dimensionnée au niveau de la cellule répond désormais à des questions au niveau du véhicule.

Une cartographie de rendement PMSM : couple en fonction de la vitesse, coloré par le rendement, avec une région à couple constant, une enveloppe de défluxage, et un îlot de rendement d’environ 97 % — Le moteur de traction comme cartographie de rendement : une région à couple constant jusqu’à la vitesse de base, une enveloppe de défluxage au-delà, et l’îlot à haut rendement (~97 %) que le contrôleur cherche à maintenir. Cette cartographie — et non un modèle détaillé de commande vectorielle — est ce dont l’intégration de la consommation sur un cycle de conduite a réellement besoin.

Tension du pack et état de charge sur le cycle WLTP — la tension s’affaissant à l’accélération et remontant à la régénération tandis que l’état de charge tend à baisser — La batterie sur le cycle WLTP : l’état de charge tendant à baisser tandis que la tension du pack s’affaisse à chaque accélération et remonte à chaque régénération. Le modèle de charge à puissance constante — la racine physique de P = V·I par rapport à l’OCV(état de charge) de la cellule — est ce qui fait que cet affaissement sort juste.

L’autonomie est un problème de comptabilité.

La consommation, c’est simplement l’énergie entrante moins l’énergie récupérée, divisée par la distance. Le modèle décompose l’énergie WLTP selon sa destination réelle — traînée aérodynamique, résistance au roulement, pertes de transmission, accessoires — et la part récupérée par régénération (10,7 % sur le cycle, 52 % de l’énergie cinétique de freinage). Ce bilan donne 15,2 kWh/100 km et une autonomie de 374 km, et il montre exactement quel poste attaquer : à 130 km/h de croisière, la traînée aérodynamique domine et la consommation grimpe à 21,4 kWh/100 km — la courbe de l’anxiété d’autonomie, quantifiée.

Un graphique en anneau de l’énergie nette WLTP : aérodynamique 41 %, roulement 32 %, pertes de transmission 11 %, auxiliaires 8 %, cinétique nette de régénération 8 % — Où va l’énergie consommée sur le WLTP : la traînée aérodynamique et la résistance au roulement dominent, les pertes de transmission et les accessoires prennent leur part, et le terme cinétique est faible parce que la régénération en récupère l’essentiel. C’est le graphique qui indique s’il faut viser une carrosserie plus filante, des pneus à moindre résistance au roulement, ou un moteur plus efficace.

Le graphique de l’anxiété d’autonomie : la consommation en croisière stable augmentant avec la vitesse, et l’autonomie chutant comme son inverse, annoté aux vitesses autoroutières — Le graphique de l’anxiété d’autonomie : maintenez une croisière stable et la consommation augmente avec le carré de la vitesse tandis que l’autonomie chute comme son inverse. Le même modèle couplé qui donne le chiffre WLTP donne le chiffre autoroutier honnête — et montre ce que +5 kW de climatisation lui font.

Un départ pleine puissance : la vitesse du véhicule atteignant 100 km/h en 6,67 secondes, limitée par l’adhérence puis par la puissance — Performance issue du même modèle : un départ pleine puissance atteint 100 km/h en 6,67 s — limité par l’adhérence au démarrage, puis par la puissance quand le moteur sort de son enveloppe. L’autonomie et l’accélération s’arbitrent sur le même pack et le même moteur, et ici, ce ne sont toutes deux que des sorties.

Chaque spécification est un chiffre que vous pouvez réexécuter.

Le notebook de validation redérive chaque exigence à partir des premiers principes sur le même cycle que celui piloté par le programme.

Résultat

Autonomie WLTP : 374 km
Consommation WLTP : 15,2 kWh/100 km
0 à 100 km/h : 6,67 s
Élévation de température du pack : 7,0 K
Exigences vérifiées : 6/6

Exigence

Autonomie WLTP : ≥ 350 km
Consommation WLTP : dans la cible
0 à 100 km/h : dans la cible
Élévation de température du pack : dans la limite
Exigences vérifiées : RÉUSSI

Modèle rétrograde, de niveau conception.

Le modèle est rétrograde et quasi statique — le cycle est l’entrée, pas la sortie d’un conducteur qui le poursuit — ce qui est la méthode standard de l’industrie pour obtenir l’autonomie et la consommation, et cela évite un contrôleur et une raideur numérique sans gain de fidélité. Le moteur est une cartographie de rendement plutôt qu’une EDP de commande vectorielle, la batterie est le substitut à circuit équivalent issu du programme de pack, le modèle thermique est localisé, et le profil WLTP est une approximation fidèle (le tracé officiel seconde par seconde est propriétaire). C’est exactement la fidélité dont la conception et le dimensionnement d’un véhicule ont besoin en premier — dimensionnement de la batterie et du moteur, autonomie et consommation, budget de régénération et thermique — sur vos propres chiffres, avant une co-simulation dynamique complète. Et comme le pack est partagé, le travail au niveau cellule et le travail au niveau véhicule ne divergent jamais.