CONTRÔLE DE L'ALIMENTATION


Contrôle de l'alimentation durant la conduite et le chargement.Le module de transmission électrique de Tesla contrôle l'alimentation pendant la conduite et le chargement.

Le module de transmission électrique se comporte comme un pont de transfert d'énergie entre la trappe de recharge, la batterie et le moteur. Chaque électron utilisé dans un Roadster, du moteur au plafonnier, passe par le module de transmission électronique.

Tous les systèmes électroniques de puissance du Roadster ont la même fonction de base : acheminer la puissance à partir d'une source, soit pour être convertie en énergie mécanique, soit pour être stockée comme énergie dans la batterie. La batterie du Roadster, comme toutes les batteries, stocke l'électricité sous une tension continu (DC). Le moteur utilise l'énergie sous forme de tension AC. La tension peut être modifiée en installant des interrupteurs, appelés IGBT, en position marche et arrêt. Lorsque les IGBT font passer plus de courant de la batterie au moteur, l'amplitude des oscillations alternatives augmente jusqu'à ce que le moteur produise le couple maximum. Dans la vidéo ci-dessous, on peut voir comment le courant alternatif s'intensifie au fur et à mesure que le Roadster accélère de 0 à 100km/h.

La tension est fournie au Roadster lorsque la recharge est alternative. Le chargeur du module de transmission électrique fonctionne de manière à convertir le courant alternatif (AC) en courant continu (DC) lors de la recharge de la batterie, et le convertisseur du moteur situé à l'intérieur du module de transmission électrique le reconvertit du DC au AC lorsque la voiture se met en marche.

Durant la conduite, le module de transmission électrique répond aux informations envoyées par la pédale d'accélérateur, par le capteur de vitesse du moteur, par les capteurs de vitesse de l'ABS et par les capteurs du propulseur. Le module de transmission électrique détermine la demande de couple à partir de la position de la pédale et contrôle les capteurs de vitesse de l'ABS afin de détecter si les pneus glissent. En fonction de la réaction du capteur, il produit un couple en convertissant la tension DC stockée dans la batterie, en une tension AC appropriée pour les bornes du moteur. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'accélération, le module de transmission électrique commence à contrôler l'augmentation du courant et de la tension du moteur afin de produire le couple demandé et accélérer de 0 à 100 km/h en 3,7 secondes.  

Lors de la recharge, le module de transmission électrique convertit la tension AC d'une grille comprise entre 90 V et 265 V à des niveaux de tension DC compris entre 250 V et 425 V. La large gamme admise pour l'entrée de la tension AC permet à la voiture de se recharger à partir de la quasi-totalité des prises à travers le monde. La fréquence d'injection peut varier entre 50 Hz et 60 Hz, pour une compatibilité internationale. Le système de gestion du véhicule (VMS) calcule l'état de recharge de la batterie et envoie les demandes de recharge au PEM (module de transmission électrique) qui fait alors sortir l'énergie de la batterie en fonction de la demande de courant de recharge.

 

SOUS LE CACHE DU PEM (module de transmission électrique)

A l'intérieur du module de transmission électrique se trouvent trois principaux systèmes : des étages de puissance, un contrôleur et un filtre de ligne. Le plus complexe des trois est le système des étages de puissance appelé mégapoles. Les mégapoles sont de grands réseaux d'interrupteurs semi-conducteurs qui connectent l'orifice de recharge ou le moteur à la batterie selon que la voiture se recharge ou est en marche.

A l'intérieur des mégapoles se trouvent six interrupteurs différents, groupés en trois paires appelés demi-ponts. En mode marche, chaque pont forme une phase. Chaque phase se connecte au moteur à induction triphasé à courant alternatif. En mode recharge, seuls deux ponts sont nécessaires, un pour chaque fil de la ligne de transport du courant alternatif. Les modes recharge et marche sont configurés à l'aide d'un groupe de quatre grands relais appelés contacteurs. Les contacteurs permettent aux interrupteurs semi-conducteurs d'être utilisés pour connecter la batterie soit au port de charge soit au moteur. Lorsque le Roadster est démarré, il émet une série de clics sonores pendant que les contacteurs ferment la connexion avec le moteur.

Chaque interrupteur est composé de quatorze transistors bipolaires à portes isolées, ou IGBT. Sans IGBT, les véhicules électriques perfectionnés que nous voyons aujourd'hui n'existeraient pas. Au total, 84 IGBT sont utilisés dans le module de transmission électronique. Chaque IGBT mesure moins de 2,5 cm carré. Le paquet de l'IGBT contient une petite pièce de silicium, de l'épaisseur de quelques feuilles de papier et mesurant un quart de pouce par côté. La surface totale de silicium IGBT dans le module de transmission électrique est inférieure à la taille d'une carte de visite.

La deuxième composante majeure du module de transmission électrique est le tableau de commande qui fait passer les interrupteurs en mode marche et arrêt. Les interrupteurs peuvent passer en mode marche et arrêt jusqu'à trente-deux mille fois par seconde. Le contrôleur contient deux processeurs : le DSP principal et un processeur de sécurité secondaire. Le DSP contrôle le couple, les comportements de recharge et interprète les requêtes provenant du système de gestion du véhicule. Le processeur de sécurité contrôle la pédale d'accélérateur et le courant du moteur pour détecter les comportements inattendus. Si les calculs du processeur de sécurité montrent que le courant du moteur ne correspond pas à la position de la pédale d'accélérateur, il peut arrêter le système. Bien que ce comportement soit extrêmement improbable, cette redondance signifie qu'une panne dans le DSP principal ne produira pas un couple inattendu.

La troisième composante majeure du module de transmission électrique est le filtre d'entrée de la recharge. Lorsque le Roadster se recharge et que les IGBT indiquent 32 kHz, un grand bruit électrique est créé du côté AC des étages de puissance. SI l'on permettait à ce bruit de reconduire le courant vers les lignes de transport de l'énergie, il pourrait interférer avec d'autres appareils telles que les radios, les téléphones cellulaires, etc. Un groupe de grands inducteurs appelés bobines d'induction sont placés entre les IGBT et l'orifice de recharge afin de filtrer le bruit et éviter des interférences non désirées.

En réunissant ces fonctions, on se rend compte avec stupéfaction qu'un bout de pièces de silicium, d'une surface inférieure à celle d'une carte de visite, est capable de passer en modes marche et arrêt des dizaines de milliers de fois par seconde, et qu'il contrôle le flot de plus de 900 ampères de courant au moteur du Roadster. L'étonnante expérience de conduite est simplement contrôlée par des puces de silicium et un rotor tournant à la place des pistons, des injecteurs de carburant, des arbres à cames, des vilebrequins, des soupapes et d'une bonne quantité d'essence.

CONTROLE DE TRACTION

Le contrôle de l'alimentation active un système de commande de traction doté d'améliorations stupéfiantes par rapport aux systèmes des voitures à combustion interne. Les systèmes de commande de traction pour les véhicules à combustion interne sont dotés de certaines options qui maintiennent la traction aux niveaux prescrits : éliminer les étincelles du moteur, réduire l'approvisionnement en carburant, ou utiliser un levier d'accélération électronique pour mieux moduler les demandes du moteur. Fondamentalement, il est pratiquement impossible de maintenir la production de couple proche de zéro à partir d'un ICE, tandis que le couple nul est simple à maintenir dans un train de transmission électrique. Dans le Roadster, le couple du moteur peut être réduit avec précision soit progressivement ou rapidement, entraînant un meilleur contrôle et des pertes de puissances moins sensibles. Grâce aux capteurs installés à bord, la voiture prédit la traction réalisable dans les virages, avant même que le conducteur ne commande un changement de vitesse. Il est bien plus sûr d'éviter une perte de traction plutôt que d'y réagir. Les essayeurs professionnels ont remarqué que grâce au système de contrôle de la traction du Roadster, ils sont capables d'obtenir des performances plus élevées que les voitures de sport à essence.

 


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Antipatinage : Off

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