Posté 26 décembre 2009 - 10:15
La transmission diesel-électrique n'est effectivement pas nouvelle en soi, elle existe depuis longtemps par exemple pour des locomotives ou des dumpers géants de mines à ciel ouvert et depuis plus récemment pour la propulsion de très grands navires. Dans le cas de certains dumpers Terex, le moteur électrique et le réducteur planétaire sont directement dans le moyeu de la roue, dans cet exemple la puissance d'entraînement totale est considérable (de l'ordre de 2800 [kW], soit dans les 3800 [ch]). Il exsite également au moins un camion tout-terrain militaire lourd à transmission diesel-électrique, sauf erreur un vhc HEMTT d'Oshkosh mais il faudrait que je vérifie.
Par rapport à un entraînement hydrostatique le rendement d'un entraînement diesel-électrique est généralement plus élevé, il faut toutefois tenir compte des conditions d'exploitations effectives, plages de couple, couple requis au démarrage, etc. On ne peut pas directement comparer un entraînement avec des machines à cylindrée variable avec un entraînement avec variateur de fréquence car les caractéristiques typiques sont différentes.
Dans le cas des dameuses se pose le problème de la densité de puissance. Un moteur életrique, même de type synchrone avec excitation par aimants permanents en exécution spéciale avec refroidissement à eau, n'atteint jamais la densité de puissance d'un moteur hydraulique. A puissance égale un moteur électrique est nettement plus grand et plus lourd qu'un moteur hydraulique. En pratique, si l'on part d'une puissance de 100 [kW] par barbotin (pure estimation, je ne connais pas les valeurs de couple requises), il sera difficile voire impossible de l'intégrer dans le barbotin, en tout cas une unité compacte comme celle avec moteur hydraulique et réducteur planétaire dans le moyeu est impossible à réaliser à moins d'augmenter le diamètre de façon considérable. Au plus on peut imaginer une version de moteur avec rotor très allongé, quelque peu similaire aux pompes de forage qui ont elles des densités de puissances impressionnantes (car refroidies par l'eau). Je pars du principe qu'un réducteur, en principe planétaire, est requis car un moteur électrique synchrone lent à haut couple à excitation par aimants permanents pour entraînement direct (donc sans réducteur) serait trop volumineux (sous réserve, il faudrait faire les calculs pour un prototype).
L'alternateur synchrone est également une machine électrique lourde, pour 300 [kW] il faut compteur dans les 1500 [kg], en version spéciale avec refroidissement à eau on peut gagner en volume et en masse masi cela reste nettemetn plus lourd qu'un engrenage répartiteur avec des pompes.
Pour la régulation de vitesse, seule la variante avec variateurs de fréquence (un par barbotin) paraît sensée. Techiquement cela ne devrait pas poser trop de problèmes sinon le prix et l'adaptation pour une application embarquée. Contrairement aux groupes électrogènes habituels dont la vitesse de rotation est fixée car dictée par la fréquence réseau, dans ce cas d'application il est parfaitement envisageable d'exploiter l'alternateur à vitesse variable vu que les grands variateurs fréquence peuvent être paramétrisés pour des variations de fréquence relativement importantes (nécessite éventuellement une version de firmware spéciale).
Théoriquement on pourrait imaginer une transmission avec engrenage et un moteur électrique unique mais cela ne serait pas une solution viable pour ce genre d'application (entraînement genre bulldozer ou char d'assaut mais avec moteur électrique, la plupart des autres engins à chenilles ont un moteur hydraulique et un réducteur planétaire dans le moyeu de chaque barbotin).
Techniquement un entraînement diesel-électrique pour dameuse est bien entendu possible mais je ne suis pas certain qu'il présente vraiment des avantages en pratique. En théorie le rendement serait probablement légèrement meilleur mais à quel prix et avec quelle fiabilité?
Tant les moteurs que l'alternateur et les variateurs de fréquence devraient être réalisés en versions spéciales car les versions industrielles ne sont pas adaptées à ce genre d'application.
En pratique se pose le problème de la fiabilité car l'hydraulique est d'une robustesse hors pair et les composants sont auto-refroidis par l'huile elle-même. De plus l'humidité et les changements de températures rapides et importants ne sont pas appréciés par les équipements électriques.
Accessoirement se pose également la question de la sécurité électrique, notamment pour de qui est des interventions du personnel car les tensions sont alors nettement plus élevées que 24 V DC (en principe 400 voire peut-être même 690 V). Des qualifications électrotechniques particulièers sont donc requises.
Mécaniquement il faut également renforcer les freins car le freinaege électrique est beaucoup moins performant qu'un freinage par moteur hydraulique et de plus on doit dissiper l'énergie récupérée à la desecente car on ne peut pas la retourner à l'alternateur. Même si des résistances de freinage sur chopper de circuit intermédaire sont installées, la capacité de surcharge au freinage reste limitée.
Voilà pour la partie principale. Voyons maintenant ce qu'il en est des pompes hydrauliques auxiliaires.
Recourir à un entraînement électrique d'une ou plusieurs pompes hydrauliques pour les outils de travail est une ineptie, il est plus simple et fiable d'entraîner directement ces pompes par le moteur diesel et de toute manière à cylindrée nulle les pertes sont assez faibles. La seule particularié réside dans le montage car, pour autant que les puissance soient un tant soit peu importantes, il faut entraîner les pompes avec le deuxième bout d'arbre de l'alternateur (les prises de force habituelles montées latéralement sont trop petites et on ne peut pas monter de boîte de répartition pour les pompes sur la cloche d'embrayage en raison de l'alternateur).
En résumé, je dirais qu'un entraînement diesel-électrique est possible mais personnellement au final je préfèrais un entraînement hydrostatique traditionnel avec une gestion électronique optimale des commandes. C'est plus simple, plus robuste et les pièces sont moins spéciales. Côté économie de carburant on peut gagner un peu avec des commandes programmables, surtout par rapport aux anciens systèmes sans régulation électronique. En fonction de la puissance requise, la commande peut optimiser le régime du moteur de façon à exploiter le moteur dans une plage de consommation spécifique (grammes de carburant requis pour un kilowatt-heure de travail à l'arbre de sortie, [g/kWh]).
Sur ce point on pourrait certainement économiser un peu, p.ex. en équipant des anciennes machines de commandes électroniques.
Faudra voir en pratique si la rentabilité finale est meilleure, c.à.d. en tenant compte des tous les aspects.
Pour la petite anecdote un peu hors sujet, au ralenti un grand moteur diesel rapide de 1800 [kW] et d'une cylindrée d'env. 70 litres comsomme moins de 10 (dix) litres par heure (mais mesuré sans ventilateur ni aucun élément entraîné). Il est faux de croire que la consommation au ralenti est élevle mais une marche au ralenti prolongée n'est pas bonne pour le moteur.
Aide
. Bon ce ne sera pas comme les voitures ou les filtres à particules sont en option, heuresement. 
