- Ouverture de la voie express rive droite (13 km d'est en ouest sur les berges de la Seine)
- Abdus Salam et Steven Weinberg montrent que la force nucléaire faible peut être unifiée à la force électromagnétique (théorie électrofaible)
Ils extrapolent l'existence de messagers supplémentaires aux photons bosons, W+, W- et Z0
- Walter Laski fonde l'EEA (Electric Auto Association)
- First Annual EAA EV rally in 1972.
- Establishment of Electric Car Expressway on Interstate Highway 1-94 between Detroit, Michigan and Chicago, Illinois with Fast Charge Stations installed at five Holiday Inns. (EFP - Electric Fuel Propulsion Corporation)
- Critique des véhicules électriques (1.1967)
- Avantages:
- Ils ne consomment de l'énergie que lorsqu'ils roulent.
Leurs frais d'entretien sont très bas et leur robustesse certaine (Les immobilisations pour pannes sont rares.
Ils ne sont pas sensibles au froid et au gel.
Les risques d'incendie sont très réduits.
Les démarrages sont instantanés et faciles et ne demandent pas d'effort.
La conduite est extrêmement simple et n'exige pas de compétence particulière (Elle ne met en oeuvre que deux pédales).
La rapidité de démarrage et la valeur des accélérations compensent en partie les vitesses réduites dans l'établissement d'une moyenne honorable.
L'énergie de remplacement est fournie dans les heures creuses.
L'empattement court facilite le stationnement.
Les véhicules électriques sont silencieux et propres ; Ils n'émettent pas de gaz nocifs ; Ils ne salissent ni les marchandises, ni le conducteur.
- Avantages du moteur électrique:
- Valeurs maxi de couple et puissance dès le régime nominal ou ralenti.
Le régime augmentant, la courbe de couple s'infléchit, la courbe de puissance reste pratiquement plate (Même puissance jusqu'au régime maximum de rotation du moteur).
- Inconvénients:
- Rayon d'action réduit.
Longueur des recharges (De 5 à 8 heures, mais de nuit).
Difficulté pour les recharges en dehors du garage particulier.
Prix assez élevé des véhicules.
Durée de la batterie d'accumulateurs (4 à 6 ans).
- En Grande Bretagne, la traction électrique à accumulateurs
- En matière de traction électrique la Grande-Bretagne possède une expérience exceptionnelle en nombre de véhicules exploités mais pour le plus grand nombre les solutions utilisées sont rustiques.
Des documents tirés de la documentation de "the Electricity Council" nous permettent de signaler des progrès obtenus dans des applications basés sur l'emploi d'accumulateurs (et non de piles à combustible). Il est en particulier fait état de l'alimentation du moteur par un courant haché et de récupération d'énergie en phase de freinage. Le véhicule prototype part de la base de la petite Austin et les 340 kg de batterie ne permettent pas de dépasser, en plat, les 66 km/h ; l'autonomie ne peut excéder 60 km à vitesse constante de 48 km/h (durée de charge : 5 à 8 heures).
AutoVolt, 1.1967
La traction électrique à accumulateurs en Grande-Bretagne
L'accumulateur classique ne permet que des rayons d'action et des vitesses assez réduits ; La pile à combustible au contraire permettra tous les rayons désirables, et des vitesses de l'ordre de celles des moteurs thermiques. Il demeure donc intéressant de se documenter sur des véhicules à accumulateurs en service actuellement.
Nous utiliserons ci-après l'excellente documentation de The Electricity Council - E.D.A. division - et de A.E.I. Ltd - Traction division - à laquelle sont empruntés à la fois les renseignements techniques, les dessins et les photographies du présent article, relatifs à la situation de la traction électrique en Grande-Bretagne, et aux recherches effectuées.
Le problème des transports électriques
Dans l'état actuel de la question, les véhicules à accumulateurs apportent une solution avantageuse au problème des transports de l'industrie, du commerce, des collectivités telles que les hôpitaux ou les municipalités, toutes les fois qu'il s'agit de transports à courte distance, urbains ou intérieurs. Cette solution a un intérêt accru dans une période de hausse des prix, et quand les questions d'hygiène et de sécurité routière sont au premier plan des préoccupations nationales.
Cette solution n'est pas nouvelle, et remonte aux premiers balbutiements de l'automobile, à la fin du XIXe siècle. N'a-t-on pas vu un fiacre automobile Krieger avec batterie Fulmen en 1894 ? Et la première voiture qui a dépassé les 100 km/h en 1896 n'avait-elle pas une batterie de traction de même marque ? Mais les éléments du problème n'étaient pas au point, notamment dans les domaines de la résistance mécanique des accumulateurs, et de leur recharge. Quant à l'électronique, il n'en était pas question, et les réglages étaient abandonnés aux dispendieux rhéostats.
Une impulsion nouvelle a été donnée vers 1930 par la mise au point de batteries durables et normalisées, la généralisation du courant alternatif et la fabrication de redresseurs statiques fiables et commodes, avec des méthodes de recharge automatiques et sans manipulations complexes. Il faut ajouter que la deuxième guerre mondiale, par la pénurie d'essence qu'elle a provoquée en Europe, a donné une accélération aux études et aux réalisations.
Il y avait 6 160 véhicules électriques en circulation en 1940 en Grande-Bretagne. En 1950, le chiffre atteignait 24.364 et il dépassait 45.000 en 1965. La production annuelle dépasse 2.000 véhicules.
Ces chiffres prouvent l'intérêt des véhicules à accumulateurs. Si le véhicule à moteur thermique correspond parfaitement (bruits et gaz à part) aux parcours longs et moyens, et aussi aux parcours très réduits ne comportant pas trop d'arrêts, le véhicule à accumulateurs est idéal pour les parcours réduits, surtout lorsqu'il y a de nombreux arrêts et départs, par exemple de 100 à 300 par jour. Dans ce cas, le moteur thermique, qui tourne constamment, a des frais de carburant élevés, et l'usure du moteur et de la transmission écourte singulièrement la vie du véhicule. En Grande-Bretagne, les livraisons de lait et de pain de porte à porte emploient plus de 80 % du parc des véhicules électriques, ce qui illustre bien la question.
Les avantages des véhicules électriques
Ce sont les suivants :
- Ils ne consomment de l'énergie que lorsqu'ils roulent ;
- Leurs frais d'entretien sont bas et leur robustesse certaine : un parc de 50 véhicules de l'espèce peut être facilement entretenu par une personne et un aide les immobilisations pour réparation sont rares ;
- Ils ne sont pas sensibles au froid et au gel ;
- Les risques d'incendie sont très réduits ;
- Les démarrages sont instantanés et faciles, et ne demandent pas d'effort ;
- La conduite est extrêmement simple, et n'exige pas une compétence spéciale. Elle est assurée sans difficulté par un non-spécialiste et elle ne met en oeuvre que deux pédales ;
- La rapidité du démarrage et la valeur des accélérations compensent en partie les vitesses réduites, dans l'établissement d'une moyenne honorable ;
- L'énergie de remplacement est fournie dans les heures creuses ;
- L'empattement court facilite le stationnement ;
- Les véhicules électriques sont silencieux et propres ils n'émettent pas des gaz nocifs ils ne salissent ni les marchandises, ni le conducteur ;
- La visibilité est bonne les entrées et sorties des véhicules peuvent être très faciles pour le personnel, ce qui fait gagner du temps ;
- La bonne visibilité, la vitesse réduite et l'aisance de la conduite sont des gages de sécurité routière.
Les inconvénients
On les connaît :
- Rayons d'action réduits ;
- Longueur des recharges de 5 à 8 heures, mais de nuit ;
- Difficulté pour la recharge en dehors du garage particulier ;
- Prix assez élevés des véhicules, à première vue.
Notons bien, en ce qui concerne ce dernier point, qu'il est difficile de comparer les prix des véhicules électriques et des véhicules à moteur thermique. Alors que ces derniers sont achetés sans carburant, la batterie d'accumulateurs, qui dure de 4 à 6 ans, représente une partie de l'approvisionnement énergétique, comme un réservoir de même le chargeur, dont le prix s'ajoute à celui du véhicule, peut durer une vingtaine d'années. Aussi la batterie devrait-elle être passée dans les frais généraux, et le chargeur assimilé à une pompe à essence ou à un réservoir à carburant. Dans ces conditions, le prix d'achat du véhicule électrique apparaît comme plus intéressant que celui à moteur thermique équivalent.
Si l'on ajoute que la longévité d'un véhicule électrique est au moins double de celle d'un véhicule à moteur thermique soumis à des arrêts fréquents, le véhicule électrique prend un avantage supplémentaire.
Emplois
Les principales activités à confier aux véhicules électriques sont, dans l'état actuel de la question, et tout particulièrement dans le cadre de l'activité britannique :
- Ventes mobiles de pain, lait, fruits, légumes, épicerie, etc. ;
- Laveries et teintureries livrant à domicile ;
- Transport de bagages et colis dans les gares ;
- Services intérieurs des hôpitaux ;
- Transports à l'intérieur des usines quand les gaz d'échappement sont prohibés ;
- Certains services municipaux.
Exemples de caractéristiques générales
Nous donnons ci-après les caractéristiques d'un véhicule décrit dans le fascicule "The Electric Car" de The Electric Council, après une transformation effectuée par A.E.I. Ltd.
Ce véhicule emploie un moteur de traction
à excitation série de 10 ch, 96 V, avec commande par thyristor et freinage avec récupération, et une batterie d'accumulateurs de 96 V, 66 Ah. Le chargeur est incorporé.
FIG. 1. Le moteur électrique et l'équipement de commande (photo The Electricity Council).
La figure 1 montre, sous le capot, le moteur, les contacteurs de marche, les thyristors et les fusibles.
FIG. 2. La batterie d'accumulateurs et l'équipement de charge (photo The Electricity Council).
La figure 2 présente une vue arrière de la batterie, laissant un espace suffisant pour les bagages et les marchandises, ou même pour deux enfants.
FIG. 3. Les deux pédales, l'indicateur de charge et le système électronique de commande (photo The Electricity Council).
La figure 3 est une vue des places avant avec les deux pédales de commande, l'indicateur de charge et le système de commande électronique.
Quelques renseignements numériques :
- Poids à vide, 1.134 kg en charge, 1.338 kg ;
- Batterie, poids 340 kg ;
- Vitesse maximale 66 km/h en plat, en charge ;
- Accélérations 5 secondes pour atteindre 29 km/h, 10 pour 43 et 22 pour 48 ;
- Parcours sans arrêt à pleine puissance 47 km, essai effectué à 16 km/h ;
- Parcours sans arrêt à la vitesse constante de 48 km/h 59 km ;
- Avec 4 arrêts-départs par mile 26 km ;
- Consommation 47 km sans arrêt, demande 12 kWh.
Alimentation du moteur
FIG. 4. — Circuit d'alimentation du moteur (d'après A.E.I. Ltd).
Le dosage de l'énergie transmise au moteur est effectué non pas par variation de la tension appliquée au moyen de résistances intermédiaires (ce qui gaspillerait de l'énergie), mais par pulsations de courant envoyées par la batterie dans le moteur, grâce à l'intervention d'un thyristor T1, lui-même actionné à la cadence désirable par un dispositif de commande CMD, non détaillé sur la figure 4.
Le graphique de fonctionnement peut être exposé en trois phases (fig. 5)
FIG. 5. — Le courant en fonction du temps (d'après A.E.I. Ltd).
- Schéma A : A l'arrêt, quand le moteur n'a aucune force contre-électromotrice, le courant monte rapidement, par le thyristor T1, à une valeur qui est fonction de la résistance du circuit et de l'inductance du moteur. Quand cette valeur maximale est atteinte, le dispositif de commande CMD coupe T1 (nous verrons comment). L'énergie inductive du moteur dispose pour s'écouler (et par suite pour maintenir un couple moteur) du circuit de la diode D1. Le courant diminue et, quand il est tombé à une valeur déterminée, CMD ferme à nouveau T1. Ainsi le courant varie entre deux valeurs en un certain temps, d'où résulte une valeur moyenne du courant emprunté à la batterie. On a hachuré les surfaces du graphique qui correspondent à cet emprunt. Les surfaces non hachurées correspondent aux temps pendant lesquels l'intensité vient de l'énergie inductive du moteur.
- Schéma B : Le véhicule ayant pris de la vitesse, et le thyristor T1 étant "allumé", ou "bloqué" suivant une nouvelle cadence déterminée par CMD, les montées de courant sont moins rapides et les diminutions plus accentuées. La vitesse est de 24 km/h et l'intensité moyenne prise à la batterie plus élevée.
- Schéma C : Le véhicule va encore plus vite grâce à la pédale de l'accélérateur agissant sur CMD. Le courant augmente encore plus lentement et décroît, dans sa partie inductive, encore plus rapidement. La vitesse est de 40 km/h.
Il est bien évident que l'énergie qui correspond aux espaces non hachurés des graphiques, si elle est empruntée directement à l'énergie magnétique du moteur, vient finalement de la batterie, source unique d'énergie sur le véhicule. L'énergie magnétique est simplement "stockée" provisoirement dans les masses du moteur, pour être récupérée quand le courant de la batterie est interrompu cela a un double effet doser l'énergie moyenne empruntée à la batterie pour faire varier le couple moteur moyen, maintenir l'existence d'un couple moteur. Il y a là un procédé révolutionnaire du réglage de l'intensité moyenne, qui n'est pas sans surprendre ceux qui en sont à "l'électricité à papa". Il n'y a pas d'énergie perdue par effet Joule dans des résistances de démarrage ou d'excitation.
Il n'y a que les pertes inévitables dans les enroulements, ou dans les parties métalliques du moteur, par effet Joule, hystérésis ou courants de Foucault.
Le mécanisme de blocage du transistor
Le transistor T1 est actionné comme nous venons de le dire par le dispositif de commande CMD au moyen d'impulsions appliquées sur son électrode de commande X. Le raccordement n'est pas tracé. Quand T1 a été allumé, il se comporte comme une simple diode et laisse passer le courant jusqu'à ce que les forces électromotrices disparaissent, ou jusqu'à ce qu'une autre impulsion de polarité contraire soit appliquée à X. On obtiendra cette impulsion contraire grâce à un autre thyristor T2, actionné lui aussi par CMD, et qui recevra des impulsions sur son électrode de commande X. T2 est un thyristor de déclenchement, alors que T1 est un thyristor d'enclenchement. T2 intervient sur un circuit composé d'un condensateur C, d'une self L et d'une diode D2, avec la ramification de la résistance R qui améliore le fonctionnement.
Les impulsions de CMD, appliquées alternativement à T1 et à T2, entretiennent, à la cadence voulue, la charge et la décharge, et la recharge en sens inverse, de C, qui, inversant la polarité de X de T1, permet son blocage et l'arrêt du courant de la batterie. Quant à T2, il se bloque, faute de courant, quand le condensateur est chargé.
Freinage avec récupération
FIG. 6. — Circuit de freinage avec récupération (d'après A.E.I. Ltd).
Freiner revient à remplacer le schéma de montage de la figure 4 par celui de la figure 6, au moyen d'un commutateur spécial actionné par la pédale du frein. Le changement réside dans l'introduction de la dérivation Y qui ferme le moteur sur lui-même, et inversion du raccordement de l'induit sur la batterie, avec intervention d'une nouvelle diode D3.
Quant T1 conduit, le moteur est court-circuité et le courant monte rapidement.
Quand le maximum est atteint, Il se bloque, et le courant du moteur, maintenu par l'inductance, passe à travers D1 et donne une impulsion de charge à la batterie.
Si la tension de l'induit est inférieure à celle de la batterie, le courant tombe jusqu'à ce que T1 soit allumé, et le cycle recommence. Par suite, le courant du moteur est maintenu, ainsi qu'un couple constant de freinage.
G. Gory, AutoVolt, 01.1967
- Pour alimenter la voiture électrique de demain, qu'utiliserons-nous ? Piles ou accumulateurs ? Continu ou alternatif ?
- La question de la traction électrique constitue, qu'on le veuille ou non, une des perspectives principales pour l'avenir de l'automobile. Elle se pose impérieusement malgré l'embrouillement des solutions de rechange et les variantes qu'offrent généreusement savants et techniciens, trop généreusement pour celui qui veut se tenir au courant sans perdre pied dans le présent.
En 1965 et en 1966, dans les numéros du Salon, nous avons essayé de faire le point sur la pile à combustible, qui est l'occasion principale d'un renouveau de la traction électrique, mode de traction connu dès la fin du XIXe siècle, mais maintenant encore en mauvaise position à cause de l'imperfection des générateurs électrochimiques. Nous avons relevé l'alternance des espoirs et du pessimisme qui apparaissent, en vertu de la loi de l'action et de la réaction, autour des réalisations récentes et actuelles, et noté les difficultés qui restent à vaincre. Nous voudrions encore, à l'occasion du Salon de 1967, faire le point en la matière ; ce ne sera pas pour la dernière fois. Notre but sera triple :
- Nous voudrions, premièrement, faire le point sur la pile à combustible, qui reste le porte-drapeau de la traction électrique, et dont la victoire marquerait le début d'une nouvelle ère automobile.
Nous ne nous lancerons pas dans une théorie de la pile, dont nous avons déjà donné des schémas simplifiés, ni dans des détails qui dépassent de très loin le cadre de notre revue. Il ne s'agirait pas d'ailleurs d'une théorie, mais de nombreuses théories. Nous essayerons seulement de préciser encore les points cruciaux, et de donner des fils conducteurs qui seront utiles pour suivre les évolutions et les informations du proche avenir.
- Deuxièmement, nous parlerons des nombreux concurrents qui apparaissent pour la pile à combustible dans le domaine électrochimique, et qui s'ajoutent aux aussi nombreux concurrents qui existent à l'intérieur du seul secteur de la pile. Cela, non pour montrer qu'on renonce à la pile, qui s'engagerait dans des impasses, mais pour confirmer l'intérêt de la solution électrique ; la recherche ne serait pas si importante s'il n'y avait pas des besoins capitaux à satisfaire ni des promesses alléchantes dans ce qui est acquis. La gamme des moteurs thermiques, de la machine à vapeur au Diesel et au moteur à deux temps et au réacteur n'implique pas la faillite de ce système. L'abondance des recherches et des solutions montre qu'on veut une solution du problème, et le plus vite possible, sans idée préconçue sur ce qu'il faudra développer ou conserver.
- Enfin, n'oubliant pas que la mise en oeuvre d'une énergie mécanique exige un moteur entre l'énergie chimique et la roue utilisatrice, nous parlerons des solutions recherchées pour remplacer le moteur électrique du type Gramme, à balais et collecteurs, qui ne s'insère pas exactement dans les organisations nouvelles, par des moteurs inédits, susceptibles d'être actionnés par une source de tension continue, mais remplissant des conditions nouvelles en ce qui concerne la commande, le volume, le poids et l'entretien. L'électronique est là pour permettre les solutions les plus inattendues.
 
Motocyclette équipée d'un moteur électrique alimenté par pile fonctionnant à l'hydrazine avec l'oxygène de l'air (Union Carbide)
Le chariot à fourche AIlis-Cha1lmers alimenté par pile à combustible
La pile à combustible
On en connaît le principe. Elles transforment directement, sans passage par la chaleur et la mécanique, d'où possibilité entre autres avantages d'un rendement amélioré, l'énergie de combinaison d'un combustible tel que l'hydrogène, les hydrocarbures, les métaux alcalins et d'un comburant (air ou oxygène) en énergie électrique, ce qui permet de bénéficier d'un moteur électrique sans bruit ni gaz nuisibles.
Les piles à combustible ne sont pas arrivées au stade commercial, mais ont reçu cependant des emplois pratiques très importants et exigeant une haute fiabilité, dans les véhicules spatiaux notamment. Des piles abordent le stade expérimental, notamment sur des véhicules de la General Motors.
Dans le numéro 371 (Salon 1966), nous avons analysé les idées maîtresses qui président aux études sur la pile, et en particulier celles de catalyse, polarisation, réversibilité, rendement, enthalpie, entropie, qu'il faut connaître mais qui sont très subtiles ou très abstraites. Nos lecteurs voudront bien se reporter cet article si nécessaire. Nous reprenons cependant quelques considérations qui sont du domaine de la recherche fondamentale
La catalyse. Il s'agit de trouver des catalyseurs à la fois assez peu coûteux et très efficaces pour activer les réactions chimiques entre les matières à combiner. Le malheur est que les meilleurs catalyseurs connus sont des métaux nobles. Il faut de 50 à 150 g de platine par kilowatt. On est arrivé à 500 ou 700 g d'argent par kilowatt, et il n'est pas impossible qu'on arrive à des oxydes métalliques efficaces et résistants en milieu acide, qui pourront sans doute résoudre le problème final de la combustion des hydrocarbures. Des espoirs sont fondés sur le niobium et ses composés. La catalyse apparaît comme étant une caractéristique non seulement des atomes, mais de l'organisation et de la stabilisation des réseaux cristallins.
La polarisation. Si les rendements réels sont très éloignés des prévisions théoriques, cela vient de la polarisation, cette chute de tension qui apparaît intérieurement avec le débit de la pile, comme dans les autres générateurs électrochimiques, et qui a été l'écueil auquel se sont heurtés les chercheurs depuis la pile à gaz inventée par GROVE en 1839. Cette pile représente, comme on sait, avec l'expérience de DAVY en 1802, la première amorce des piles à combustible.
La polarisation se décompose en chute ohmique, qui pose un problème de conductibilité des électrodes et de l'électrolyte, et en pertes plus complexes liées aux processus chimiques internes et à leurs conjugaisons. Ces derniers phénomènes de polarisation proprement dite entraînent une distinction de la polarisation de concentration, fonction de la vitesse de diffusion des matières réactives, et à caractère volumique, et de la polarisation d'interface, ou électrochimique, qui a lieu au contact des électrodes, de l'électrolyte et des matières réactives, gazeuses ou autres, là où se produisent les adsorptions de particules et les transferts de charge, en lesquels consiste la production de l'électricité.
La polarisation pose des problèmes de nature chimique des électrodes (nous retrouvons la catalyse) et de structure. Tout cela met en jeu des sciences nouvelles ou à essor nouveau, ce qui explique les échecs du XIXe siècle. Il s'agit de la cinétique électrochimique, de la physique du solide et de la physico-chimie des solutions.
Les réservoirs à hydrogène et à oxygène de l'Electrovair (General Motors)
Le carburant. La pile hydrogène-oxygène, ou hydrogène-air, prototype de la pile à combustible, fonctionne d'une manière satisfaisante, avec une haute fiabilité, et une masse de 5 kg par kilowatt. Il existe cependant des difficultés d'utilisation, non pas à cause du prix, mais à cause des problèmes posés par le transport de l'hydrogène. Celui-ci peut être réalisé soit sous pression de 150 kg/cm2 au moyen de récipients en fibre de verre tressée et imprégnée de résines synthétiques, soit sous forme liquide dans des réservoirs cryogéniques, solution qui n'est pas facile à adapter aux véhicules automobiles. Contrairement à ce qui a été dit, le transport de l'hydrogène liquide n'est pas particulièrement dangereux, il l'est peut-être moins que celui des hydrocarbures. Cela tient à la rapidité de la dilution des gaz de fuite dans l'atmosphère, et au fait que la flamme d'hydrogène n'a qu'un faible rayonnement infrarouge.
Aussi le transport sous la forme liquide est-il envisagé aux U.S.A. et en Suède pour les piles de sous-marins, où l'on évite ainsi les ultrasons repérables des sous-marins atomiques, et aussi pour des autobus ou véhicules municipaux lourds. Il faut noter par ailleurs que le système hydrogène-oxygène possède une énergie supérieure à celle de tous les autres combustibles connus. Il est, en outre, intéressant sur le plan économique, car son prix baisserait beaucoup avec sa diffusion, et le rendement d'un kilo d'hydrogène dans une pile serait comparable à celui de 7,5 litres d'essence dans un moteur à explosion.
Etant donné cependant que le but final semble la consommation directe des hydrocarbures, disponibles dans les ressources mondiales, à prix assez bas, au stockage et à la distribution aisés, une grande partie de la recherche est orientée vers ces combustibles. Le problème est difficile, et plusieurs filières ont été tentées pour arriver à leur oxydation, c'est-à-dire à leur combustion. L'idéal serait leur combustion directe et totale. Mais cela conduit, non seulement à la production d'eau, facile à éliminer, mais aussi de gaz carbonique (CO2), beaucoup plus difficile à évacuer. Cela doit être tenté avec un électrolyte d'acide fort. Mais seuls les métaux de la famille du platine peuvent servir de bons catalyseurs. L'oxydation directe à basse température (150 à 200°C) est à exclure, et l'opération est lente en outre, la corrosion des électrodes devrait être étudiée de près.
L'utilisation de la combustion directe des hydrocarbures semble donc très difficile pour l'automobile, dans l'état actuel de la question. Le niobium superficiellement oxydé pourrait peut-être remplacer le platine. Il donne des espérances.
FIG. 1. Le pétrole et l'alimentation des piles à combustible.
En attendant l'oxydation complète des hydrocarbures, la solution est d'en tirer, soit de l'hydrogène, soit un autre carburant contenant de l'hydrogène et plus facile à brûler que le carburant de départ. La figure 1 donne un schéma de la transformation du pétrole en hydrocarbures, à utiliser directement dans des piles quand on saura bien le faire, ou après transformation, par craquage emplois ou reformage (pourquoi pas ces noms à la dérivés place de "cracking" ou de "reforming", qui ne s'intègrent pas dans notre langue ?). Par ces procédés de la pétrochimie, on fait éclater l'hydrocarbure en hydrogène, oxyde de carbone et anhydride carbonique, qu'on peut transformer par combinaison, séparation ou oxydation, en méthanol ou acide méthylique (CH3OH), hydrogène (H), ammoniaque (NH3), hydrazine (N2H4), utilisables dans des piles. Des piles pouvant brûler ces carburants, seules celles à hydrogène et à hydrazine sont au point.
Malheureusement, le prix et le caractère toxique du second carburant en limitent l'emploi à des cas spéciaux. Les piles fonctionnant avec de l'hydrogène tiré d'un hydrocarbure sont appelées piles indirectes.
Notons au passage que d'autres corps, supports d'hydrogène, peuvent être essayés, entre autres l'hydrure de calcium (H2Ca).
Des questions de prix de revient se poseront évidemment quand on sera au stade commercial. Approximativement, si l'on admet 0,1 comme prix du kilowatt-heure pour les couples hydrocarbure-air, ou méthanol-air, ou ammoniaque-air, le couple hydrazine-air aura 4 et hydrazine-eau oxygénée aura 6.
Le problème de la commercialisation, affaire d'acceptation du carburant par l'usager, et d'organisation d'un réseau, sera sans doute difficile. L'emploi du nouveau carburant permettra-t-il d'utiliser le beau réseau actuel de distribution ? Cela dépendra de beaucoup de facteurs.
Classement. Pour mettre de l'ordre dans la vision générale des nombreuses piles à l'essai, il faut avoir un critère. La température de fonctionnement a souvent été utilisée : elle peut aller de la température ambiante pour les types à membranes échangeuses d'ions jusqu'à plus de 1.000°C pour les piles à électrolytes réfractaires. On a pu aussi utiliser la nature du couple carburant-comburant (hydrogène-oxygène, hydrogène-air, méthanol-air, hydrazine-air, lithium-oxygène, etc.). On a pu encore distinguer suivant l'état physique du combustible, solide, liquide ou gazeux, dissous dans l'électrolyte ou en solution aqueuse. L'exemple du lithium montre que le combustible peut ne pas être l'hydrogène ou un corps à base d'hydrogène.
Nous avons retenu ci-après un classement basé sur la nature de l'électrolyte :
A) Electrolyte solide. L'idée d'un tel électrolyte surprend. Il en existe cependant deux types très intéressants
Le premier se trouve dans la pile à électrolyte réfractaire, constitué par de l'oxyde de zirconium stabilisé par de la chaux, ou par de l'oxyde d'yttrium, et encadré par des électrodes poreuses (fig. 2). L'électrolyte conduit les ions négatifs de l'oxygène à l'électrode négative pour brûler l'hydrogène, l'oxyde de carbone ou le carbone suivant le type de la pile. Le problème est d'obtenir des résistances faibles, et des matières solides. Le dépôt des électrodes poreuses est fait sur chaque face, ce qui pose des problèmes. Le fonctionnement a lieu vers 1.000° C. On utilise aux électrodes des métaux tels que le platine, le palladium ou l'argent. La General Electric Co a utilisé à l'électrode (+) de l'argent fondu saturé d'oxygène par barbotage, un électrolyte en zircone stabilisée, une électrode (-) en graphite. La combustion des gaz peut maintenir la température de fonctionnement.
FIG. 2. Schéma de pile à électrolyte réfractaire.
Le deuxième type est constitué par les piles à membranes échangeuses d'ions, dont nous avons décrit un modèle de la Compagnie Française Thomson-Houston dans le numéro 363 d'Auto-Volt. Une membrane ionique perméable aux cations (en général) joue le rôle d'électrolyte, et permet aux ions hydrogène créés à l'électrode (-) d'aller brûler à l'électrode (+) qui reçoit l'oxygène. Ces piles sont hydrogène-oxygène, et ont équipé des vaisseaux spatiaux. La figure 3 représente une pile TH. N 901.
FIG. 3. Pile à membrane échangeuse TH. N 901 (cliché Thomson-Houston).
B) Electrolytes fondus. L'électrolyte est un mélange de carbonates alcalins, fonctionnant entre 400 et 800°C. Les piles de ce type utilisent l'oxyde de carbone comme combustible qui, en présence d'ions carbonates venant de l'électrolyte, donne de l'anhydride carbonique ce dernier réagissant avec l'électrolyte donne des ions carbonates, de telle sorte que la composition de l'électrolyte reste constante. La figure 4 donne le schéma d'une pile "de Broers" de ce type. L'électrolyte a une forte résistivité surtout lorsque l'électrolyte, au lieu d'être libre, est fixé sur un disque poreux de magnésie (cas de la figure). Le carburant est l'air. Ces piles peuvent utiliser des combustibles industriels, mais des problèmes technologiques supplémentaires.
FIG. 4. Schéma simplifié éclaté de la pile de BROERS à électrolyte fondu.
C) Electrolytes aqueux. Cette solution est très fréquente elle est dérivée des travaux de BACON pour la pile à hydrogène. L'élimination de l'eau et des calories est faite par recirculation de l'hydrogène, amené, comme l'oxygène sous pression aux électrodes. Cette recirculation élimine également les calories.
Les électrodes ont une double porosité, la fine au contact du liquide, la grossière au contact des gaz. C'est la pile classique dont on donne généralement le schéma pour les premières démonstrations de ce domaine. On peut se reporter aux descriptions données à l'occasion des numéros des Salons de 965 et de 1966. La figure 5 schématise le fonctionnement, et donne dans les tranches 1, II, III et IV les stades successifs des réactions, les petits cercles H et O représentant des atomes d'oxygène et d'hydrogène groupés soit en molécules des corps simples, soit en molécules d'eau, soit en ions d'oxhydrile (OH).
FIG. 5. Un schéma de fonctionnement d'une pile oxygène-hydrogène.
D) Electrolytes à combustibles dissous. La figure 6 donne un exemple étudié par l'institut Français du Pétrole. C'est une pile à électrolyte alcalin contenant une solution de méthanol ou d'hydrazine, avec catalyseurs, pour l'électrode négative, de nickel ou de cobalt pour ce dernier carburant, alors que le méthanol exige un métal de la famille du platine. L'électrode positive est en carbone poreux. La "carbonisation" ne se produit évidemment que pour le méthanol qui seul contient du carbone. La formation des carbonates cause un véritable empoisonnement des piles.
FIG. 6. Schéma d'une pile IFP à combustible dissous.
E) Pile Rédox. Cette pile entre, comme la précédente, dans la catégorie des piles à électrolytes aqueux. Le combustible et le comburant ne pénètrent pas directement dans la pile. Ils servent à régénérer des corps intermédiaires en solution dans l'électrolyte support (fig. 7). Les acides forts ont été utilisés d'abord comme électrolyte, mais en limitant le choix des systèmes intermédiaires. Les travaux entrepris par Alsthom permettent l'utilisation des systèmes Rédox organiques. Entre les électrodes et dans l'électrolyte se trouve une membrane échangeuse d'ions qui assure la continuité du circuit électrique tout en isolant les deux circulations. La circulation de l'électrolyte assure le refroidissement.
FIG. 7. Schéma d'une pile Rédox.
Accumulateurs et piles réversibles
La pile à combustible est un générateur chimique d'électricité qui, en fin de compte, est caractérisé par un fonctionnement continu, sur approvisionnement venant de l'extérieur en combustible et en comburant, ce dernier pouvant être l'oxygène atmosphérique. Ce générateur n'a pas encore cependant un caractère commercial il en est encore au stade de la recherche fondamentale et expérimentale, avec une progression qui doit rendre très optimiste. En attendant la suite, et en partant de ce que l'on a depuis longtemps, la pile et l'accumulateur, on a recherché des solutions provisoires ou intermédiaires, pour faire le pont entre le moteur thermique et le moteur actionné par la pile à combustible. Nous essayons ci-après de faire le point sur cette question, plutôt d'une manière didactique que technique.
L'Electrovair de la GENERAL MOTORS
Les accumulateurs classiques. La première idée n'est évidemment pas de perfectionner les piles "ordinaires", qui, malgré leur progression énorme, due à la radio et aux multiples appareils électriques portatifs, semblent plutôt orientées vers les faibles puissances que vers la traction la première est celle de perfectionner les accumulateurs classiques, qui ont une longue expérience derrière eux et des domaines d'utilisation solidement assis. Nous voulons parler des accumulateurs au plomb, au cadmium-nickel et aussi argent-zinc. Les deux premiers sont utilisés pratiquement depuis longtemps dans la traction à faible rayon, l'équipement automobile, les transmissions, etc. le troisième l'est dans des secteurs plus spécialisés, à cause de son prix, Il ne semble pas que l'avenir de la traction puisse leur appartenir, à cause de leur énergie massique assez faible, de leur recharge relativement lente, et de leur rayon d'action limité.
Ils donnent lieu cependant à des études et ont atteint des perfectionnements. Ils doivent faire encore une longue carrière grâce à leurs qualités de simplicité, de robustesse et de générosité. On ne saurait trop le dire, et l'on sait en particulier quels puissants courants de démarrage ou de pointe ils sont susceptibles de donner. La pile à combustible sera forcément plus complexe et peut-être moins généreuse que l'accumulateur.
On peut penser encore aux deux premiers pour la traction à rayon très limité et à caractère régulier, avec recharge nocturne. Ils peuvent utilement coexister sur les véhicules à piles à combustible, ces dernières apportant leur rayon d'action illimité, les accumulateurs apportant leur générosité et l'instantanéité de leurs réactions. Cela n'est pas une vue de l'esprit, puisque Union Carbide Corporation (Division électronique) étudie la question, et a même présenté un prototype "hybride", équipé d'une pile et d'un accumulateur au cadmium-nickel. La symbiose des deux générateurs comporte une division du travail et un partage des attributions la pile produit la puissance normale de marche et de recharge de la batterie d'accumulateurs, cette dernière fournissant un appoint de puissance en cas de besoin, par exemple pour monter une pente raide.
Elément amorçable S.O.G.E.A.
Quant à l'accumulateur argent-zinc (dont nous avons exposé les intéressantes propriétés et l'emploi en navigation spatiale dans les numéros 374 et 375 d'Auto-Volt, à propos des fabrications de la Sogea), on sait qu'il se distingue par une capacité massique de 4 à 6 fois plus grande que celle des accumulateurs au plomb, par une tension remarquablement constante en décharge, par une aptitude aux décharges prolongées à haute intensité, et aussi par la rapidité de l'amorçage pour le fonctionnement en pile (c'est-à-dire pour une seule décharge) dans les missiles. Sa capacité massique l'a désigné pour les essais de traction faits par la Yardney Electric Corporation avec la batterie Silvercel (fig. 8), et pour ceux de l'Electrovair expérimental à accumulateurs de la General Motors.
FIG. 8. Batteries SILVERCEL à l'arrière d'une Renault Dauphine.
Avant de quitter le secteur de l'accumulateur retenons une information de Chrysler Corporation au sujet d'un système hybride comportant un petit générateur électrique mû par une turbine (on sait que Chrysler travaille ce générateur thermique) et chargeant une batterie qui actionne les roues au moyen d'un moteur électrique. Ainsi l'avant-garde du thermique s'oriente elle-même un peu vers la traction électrique. On ne confondra pas ce dispositif avec le chargeur de secours Gainmaster décrit à la page 10 du numéro 379 d'Auto-Volt, et qui a pour but l'utilisation optimale d'une batterie chargée au garage.
Les accumulateurs nouveaux. La recherche de la forte puissance massique a conduit les constructeurs à explorer de nouvelles régions de l'électrochimie. Nous devons citer deux couples révolutionnaires
FIG. 9. Schéma de principe de l'accumulateur sodium-soufre.
- L'accumulateur cuivre-lithium est étudié par Electrochimica Corporation. Son énergie massique est de 12 à 20 fois celle des accumulateurs classiques. Son originalité réside dans un électrolyte non aqueux, mais organique. Nous en avons parlé dans le numéro 376 d'Auto-Volt.
Les piles rechargeables. Pourquoi ne pas dire "accumulateurs", puisqu'il y a possibilité de recharge ? parce qu'elles ont une différence essentielle avec les accumulateurs, qui les rapproche des piles. Elles sont piles parce qu'elles reçoivent un appoint extérieur, celui de l'oxygène de l'atmosphère elles sont accumulateurs parce qu'on peut les recharger. Elles rendent de l'oxygène à ce moment.
Batterie expérimentale zinc—air étudiée par la General Dynamics et Edison Electrics avec la coopération de Lucas
Appartiennent à cette catégorie les accumulateurs mésallier, et en particulier zinc-air, que nous avons décrits dans le numéro 376 d'Auto-Volt. Ces batteries sont étudiées par la General Dynamics et Edison Electrics, avec la coopération de Lucas. La combinaison de l'oxygène de l'air et du zinc se fait grâce à une électrode en zinc, une autre en nickel poreux, et un électrolyte de potasse en solution aqueuse. Le mécanisme apparaît sur la figure 10, avec un système de compression, de séparation et de stockage, qui rapproche ce générateur de la pile à combustible. L'énergie massique serait le quadruple de celle d'une batterie au plomb.
FIG. 10. — Schéma de la batterie zinc-air.
Le moteur électrique
On pourrait dire, en se référant à la traction électrique du passé, qu'il n'y a pas de problème pour le moteur électrique. Ne disposons-nous pas du moteur électrique à excitation série, qui est le moteur électrique de traction idéal par sa caractéristique couple-vitesse et par son perfectionnement possible dans le type compound en vue du freinage et de la récupération ? C'est ignorer que les progrès s'enchaînent.
On a vu déjà la commande du moteur classique série par rhéostats éliminée par l'électronique qui a introduit la commande par impulsions, c'est-à-dire par un courant haché, qui n'est plus par suite un courant continu (voir les numéros 367 et 380-381 d'Auto-Volt), mais l'offensive du courant "non continu" n'en restera sûrement pas là. En effet, le moteur à courant continu présente quelques inconvénients graves on face de sa nouvelle utilisation :
— il a une géométrie allongée, incompatible avec les emplacements prévus dans le voisinage des roues ;
— il impose des problèmes d'entretien, à éliminer pour rendre la traction électrique simple et sûre ;
— il impose une vitesse maximale, qu'il serait dangereux de dépasser, à cause do la fragilité relative du collecteur et des enroulements bobinés soumis à la force centrifuge. Or réduire la vitesse, c'est augmenter le volume et le poids pour une puissance donnée, c'est-à-dire diminuer la puissance massique. Pour les moteurs à courant continu il faut de 3 à 7 kg par cheval.
Le moteur d'induction à champ tournant avec induit à cage d'écureuil offre son rotor d'une robustesse et d'une simplicité inégalables, qui lui permet de tourner à des vitesses de 20.000 tr/mn et plus. Les dimensions et le poids du moteur de traction peuvent être réduits considérablement, et l'on peut arriver à des résultats très intéressants. Le moteur de la Delco Products Division, qui équipe l'Electrovan et l'Electrovair, véhicules expérimentaux de la General Motors (voir le numéro 373 d'Auto-Volt), mesure 38 cm de long et pèse 59 kg, on donnant 115 ch, et on tournant à 13.000 tr/mn. Il est refroidi par une circulation d'huile. Son poids par cheval est de 0,6 kg.
Ce problème, à première vue difficile, d'une transformation simple d'une tension continue en tensions triphasées est résolu sans difficulté par l'électronique avec un convertisseur à thyristors. Mais ce n'est pas assez. On sait, en effet, que la vitesse de rotation d'un moteur à champ tournant ne dépend presque que de la fréquence des courants, qui détermine la vitesse de rotation du champ elle est donc presque constante. Mais les ressources de l'électronique ne sont jamais épuisées. Le convertisseur, perfectionné en convertisseur-modulateur, donne à volonté des variations de fréquence, qui, conjuguées à des variations de tension, permettent toutes les variations de vitesse, et donnent une caractéristique couple-vitesse comparable à celle du moteur série.
Voilà donc notre moteur à courant continu en mauvaise position. Mais lui aussi est susceptible d'user de l'électronique, et de s'en servir pour éliminer son gênant collecteur et du même coup ses balais. Le collecteur n'est-il pas un redresseur mécanique, et l'électronique ne sait-elle pas remplacer les redresseurs de l'espèce par des redresseurs statiques ? Il suffit d'immobiliser l'induit, et de remplacer l'inducteur, qui devient mobile, par un aimant permanent, pour n'avoir que des enroulements fixes, où les courants seront aiguillés convenablement par un des nombreux moyens de commutation statiques dont dispose l'électronique transistor, thyristor, générateur de Hall, magnéto-résistances, semi-conducteurs sensibles à la lumière, etc.
Bien entendu, la tension continue de départ, coupée, rétablie, orientée, donne des courants qui ne ressemblent plus beaucoup au courant continu idéal, et le moteur à courant continu ne semble plus mériter son nom. Au fond, le moteur classique le mérite-t-il bien, puisque les forces électromotrices intérieures de chaque spire sont alternatives ? Ainsi s'atténue dans la pratique la différence entre continu et alternatif.
En passant, disons un mot sur les moteurs à circuits imprimés, qui, malgré leurs affinités spéciales pour les organisations électroniques ne sont pas des moteurs sans collecteur ni balais. Cependant, leur extrême aplatissement doit les faire considérer avec intérêt pour la traction. Ils n'ont pas dit leur dernier mot dans notre question.
Conclusions
Nous avons décrit et classé les matériels en compétition. Il est difficile de prendre position sans nuances dans un problème en pleine évolution, où les chercheurs tâtent le terrain dans toutes les directions. Concluons donc avec prudence.
— Du côté des générateurs électrochimiques, la pile cherche encore sa voie définitive. Elle a déjà des solutions, mais n'en a pas vraiment de commerciales. Ses espoirs sont dans le stade, d'ailleurs solide, de la recherche fondamentale. Les accumulateurs et les piles rechargeables ne sont pas sur des voies opposées à celle de la pile à combustible, mais sur des voies parallèles. Alors que les piles à combustible reçoivent une énergie chimique, les accumulateurs et les piles rechargeables reçoivent une énergie électrique. Si la réception de cette énergie électrique dans un accumulateur hypothétique de haute capacité ne demandait que quelques minutes (il y a déjà des progrès énormes en vue dans la recharge des accumulateurs en général), ou était instantanée par le remplacement organisé du dispositif de stockage, les solutions seraient comparables, avec plus de simplicité pour les accumulateurs. La pile à combustible ne serait pas devenue inutile pour autant mais, au lieu de transformer l'énergie chimique en énergie électrique sur la voiture, elle la transformerait dans des centrales puissantes. Retenons aussi qu'on peut envisager sur une voiture la collaboration pile-accumulateur ou moteur thermique-accumulateur.
— Du côté des moteurs, des solutions plus sensationnelles les unes que les autres sont en compétition. Elles conduisent à reconsidérer complètement la notion du moteur électrique. Tout est possible par l'électronique.
Bibliographie
La source de notre documentation se trouve dans de nombreux textes français et étranges, documents de techniciens ou informations de presse. Nous avons retenu tout spécialement pour la pile des articles de la revue Entropie signés de spécialistes tels que M. BONNEMAY, G. BRONOEL, O. BLOCH et M. PRIGENT, J. LEMAIGNEN, J. CAZENEUVE, et, dans le domaine de l'application â l'automobile, les exposés de J. BENEZECH.
AutoVolt, G. Gory, 10.1967
- Batterie Cuivre/Lithium
- 235 Wh/g (132 pour le couple Argent/Zinc, 26 pour Plomb/Acide).
- 49e Salon de Turin (1-12.11.1967)
- Quatre firmes italiennes présentaient une voiture électrique à destination urbaine : Ghia, Giannini, Moretti, Urbanina.
Ces "curiosités" du Salon de Turin attirèrent de nombreux amateurs. Précisons que leur technique est des plus classique : moteur électrique alimenté par des batteries d'accumulateurs au plomb. Les véhicules exposés par Moretti et Giannini sont des adaptations qui rappellent les solutions adoptées par de nombreux constructeurs pendant les deux années de l'occupation.
L'Urbanina, plus élaborée, mérite une attention particulière, non pour son mode de traction qui reste classique, mais pour sa conception générale qui sort des sentiers battus. Il en est de même de la Rowan de Ghia avec châssis De Tomaso qui, par sa carrosserie originale de petit gabarit, peut préfigurer la voiture de ville de demain.
G. Gory, AutoVolt, 1.1967
- Transformation A.E.I. Limited (Grande-Bretagne)
Poids à vide 1.134 kg, en charge 1.338 kg (poids des batteries 340 kg) ;
Vitesse maximale 66 km/h en plat, en charge ;
Accélérations 5 secondes pour atteindre 29 km/h, 10 s pour 43 km/h, 22 s pour 48 km/h ;
Parcours sans arrêt à pleine puissance 47 km (essai arrêté à 16 km/h), 59 km sans arrêt à la vitesse constante de 48 km/h, 26 km avec 4 arrêts-départs par mile ;
Consommation 47 km sans arrêt (12 kWh).
- AMC Concept Amitron (Electron 1977)
Concept Electron was the same electric comuter-car proposal first shown in 1967 as the Amitron to announce a joint venture between AMC and battery maker Gulton Industries.
- AUTOBIANCHI Panorama
 
Moteur 8 kW (11 ch), 60 km/h, 0-50 km/h 16 s
 
- Moteur BOSCH asynchrone 20 kW (27 ch) à 14 000 tr/mn (poids 50 kg)
- 3 roues électrique BRUSH PONY Milk Float (Brush Engineering, Loughborough, Grande-Bretagne)
Brush Pony Electric Van 1967
- Voiture CARTER Coaster, destinée aux médecins et infimières de ville pour des parcours limités (Carter Engineering Company Ltd , Grande-Bretagne, 2.1967)
Moteur arrière.
Longueur 2.59 m, empattement 1.60, largeur 1.67, hauteur 1.22, rayon de braquage 6 m, poids 318 kg, charge utile 227 kg.
Autonomie 30 km à 56 km/h (A vitesse réduite, sur parcours optimisé, autonomie 100 km).
La voiture de ville Carter Coaster
La Carter Engineering Company Ltd a étudié et mis au point un véhicule électrique de ville à accumulateurs, le Carter Coaster. C'est un véhicule à deux portes et quatre places (en principe deux adultes et deux enfants), la charge utile étant de 227 kg. Il comporte quatre batteries de 12 V.
Avec un poids d'environ 386 kg (conducteur seulement), une seule charge de la batterie permet un parcours de 97 km dans des conditions favorables. Une vitesse maximale de 56 km à l'heure est suffisante pour un trajet qui ne dépasse pas 32 km, et se traduira par une dépense légère, La voiture est susceptible de s'amortir en vingt ans environ. Elle doit avoir la faveur de ceux dont le parcours quotidien est de l'ordre de 32 km, comme c'est le cas pour les médecins urbains, les infirmières, etc.
Parmi les caractéristiques du véhicule, signalons : un réchauffeur électrique qui chauffe la voiture quand les batteries ont été chargées, une carrosserie en plastique avec pare-brise en verre et fenêtres fixes en plastique transparent, un système de transmission breveté comprenant une roue libre, un système de barre fixé au capot pour connecter automatiquement les batteries quand le couvercle est rabattu, des sièges de plastique cellulaire, deux pédales de commande.
La conduite comprend les opérations suivantes :
- Une clef tournée dans un sens ou dans l'autre donne la marche avant et la marche arrière ;
- Le premier mouvement de la pédale de l'accélérateur fait tourner le moteur vers 3.000 tours à la minute ;
- Si l'on appuie davantage, on agit sur un potentiomètre qui actionne lui-même un accouplement électromagnétique monté entre le moteur et le différentiel ;
- On obtient une excellente accélération puisque le moteur tourne à la vitesse optimale ;
- Si l'on abandonne l'accélérateur, on coupe l'accouplement et l'on arrête le moteur ; de cette façon, on économise l'énergie au maximum et l'on tire le kilométrage maximal de la capacité de la batterie.
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- Simca convertie à l'électricité par la CHRYSLER CORPORATION
- Voiture électrique DAIHATSU Motor Sales
La Daihatsu de 800 cm3 pèse 750 kg en version "thermique" et 990 en version électrique.
Elle est construite par le Battery Electric Car Development Group qui réunit cinq firmes, dont le constructeur de la voiture.
La partie électrique, électronique et mécanique comporte une batterie d'accumulateurs au plomb de 84 V et 120 Ah, à recharge rapide, un moteur électrique de 5 kW, 80 V, 80 A, 2.900 tr/mn, avec circuit d'huile de refroidissement, un bloc de commande à thyristors, l'embrayage et la transmission mécanique (conservés).
Les performances sont : deux passagers et une charge de 200 kg, vitesse maximale 70 km/h, vitesse de croisière 50 km/h, pente de 25 % à 10 km/h, pente de 5 % à 45 km/h, parcours total sans recharge : 80 km.
G. Gory, AutoVolt
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- E.A. Mars II(Electric Auto Corporation)
- Batterie Plomb-Cobalt EPF Atlas (Electric Fuel Propulsion)
 
Apollo's earlier battery, the Tri-Polar Lead Cobalt Battery I, was first produced in 1953 when it was made under the Atlas brand for Esso Standard Oil of Puerto Rico.
Shilstone Testing Laboratories of New Orleans, Louisiana tested the battery in 1966 in a MARS I Electric Car and found that it gave the car a range of 120 miles (a).
A report for the Society of Automotive Engineers entitled "The MARS II Electric Car" showed that the MARS II, with these batteries, had a range of 70to 120 miles (b).
General Motors tested the battery in 1967 in a MARS II Electric Car and found that the Tri-Polar Lead Cobalt Batteries I gave it a maximum range of 146 miles (c).
Arizona Public Service drove a MARS II Electric Car 2,000 miles from Detroit, Michigan to Phoenix, Arizona in 1967 (d).
In the two cross-country electric car races, the 1968 Great Transcontinental Electric Car Race (e) and the 1970 Clean Air Car Race (f), the winning vehicles were powered by Tri-Polar Lead Cobalt Batteries I, fast charging in 30 to 45-minutes between the California Institute of Technology in Pasadena, California and the Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Massachusetts.
Over 100 full performance, highway electric vehicles were produced by Apollo's predecessor (Electric Fuel Propulsion Corporation—"EFP") (g), the first company since 1914 to offer electric cars for sale to the public.
a. Shilstone Testing Laboratory, Inc., Job No.l 329-25-CL, Lab. N° 4107-CL, August 15, 1966
b. Society of Automotive Engineers, The MARS II Electric Car, number 680420, May 20-24, 1968
c. General Motors/Cornell Aeronautical Laboratory, CAL No. VJ-2623-K-1, February 1969
d. Electrical World, Utility vps watt rod it to Arizona, October 16, 1967
e. Electrifying Times, The Great Electric Car Race of 1968, Vol. 3, N° 2, Fall 1995
f. Electrical World, Detroit dominates Clear Air Car Race, October 1, 1970
g. Website: www.apolloenergysystems.com Click - \Index Guide - a go to Customers
- EFP Mars II électrique, sur base Renault 10 (Electric Fuel Propulsion Corporation, Tri-Polar Lead-Cobalt Battery)
- Moteur électrique de 30 V.
110 km/h sur l'anneau d'Indianapolis.
Batteries garanties pour 200 recharges ou 80 000 km.
Autonomie 110 à 190 km.
45 voitures produites (1967-1968), 60 mph, autonomie 146 miles à 21 mph
EFP was the first company in the world to re-introduce Electric Cars to the world in Detroit, Michigan, the first time Electric Cars had been available since Detroit Electric Car Manufacturing Company closed its doors in 1930.
Une Mars II électrique va de Detroit, Michigan à Washington, D.C., une autre de Detroit à Phoenix, Arizona (Arizona Public Service)
EFP produced 45 MARS II Electric Cars in 1967 and l968. One of them was purchased by General Motors and sent to Cornell Aeronautical Laboratories for six months of testing. The MARS II had a maximum range of 146.8 miles according to Cornell’s report, CAL Report No. VJ-2623-K-l prepared for General Motors Corporation and dated February l969. This was a 4-door, 4-passenger car weighing 4160-pounds (curb weight).
In 2002, six are still in operation and have been offered for sale to Apollo.
Owners : Brian Girsch, Waterloo, Iowa ; Craig Huber, Eugene, Oregon ; Dale, Mike, & Bobbie Nelson, Peoria Heights, Illiniois ; Kayle Michalak, Oberline, Ohio ; Tom McCunniff, Waterloo, Iowa ; Don Young, Macungie, Pennsylvania
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La première Mars II est vendu à la Wisconsin Electric Power Corporation, le 14.9.1967 (WPL, J. Don Howard, President)
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8 voitures sont vendues à la Pennsylvania Power & Light Corporation
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Le Department of Water de Los Angeles acquiert une Mars II le 12.12.1967 (maire Sam Yorti)
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The Mars II pictured above was manufactured by Electric Fuel Propulsion Corporation (EFP) in 1968 and sold to Central Illinois Electric Company for $4,800. It has been offered for sale to Apollo for $20,000 (EFP is Apollo's Licensor and was founded by Robert Aronson in 1966).
These cars had a driving range of 146 miles and were sold to 45 Electric Utility Companies who drove them for five years on the average. They were equipped with Lead Cobalt Batteries.
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- Une EFP Mars II électrique parcourt 2226 miles aux USA
First Cross Country Trip in an Electric Car
The first ever cross country trip in an electric car was made by Arizona Public Service (APS) in a MARS II Electric Car built by Electric Fuel Propulsion Inc. (EFP) of Detroit, Michigan. The trip started in Detroit on September 20, 1967 and ended in Phoenix on October 5, 1967 with 37 stops along the way for fast charging of the car's Lead Cobalt Batteries. APS purchased the MARS II and a 50 kW Fast Charger built by EFP for this historic 2,226-mile trip, the longest trip ever made by an electric car.
As a result of this trip, the Electric Vehicle Council selected Phoenix as the site for the first International Electric Vehicle Symposium which was held on November 7 to 9, 1969. Since then, Phoenix has become a major center for electric vehicle activities in the U.S.A., with APS organizing the events.
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- "New 4 Wheel Electrics" ELECTRA KING Rancho
- Fourgonnette électrique ELECTRIC POWER STORAGE Ltd (Manchester, GB)
Pile à combustible hydrogène/oxygène.
Ainsi est bien démontré que la pile à combustible n'est pas abandonnée, et qu'on recherche des perfectionnements qu'on atteindra à coup sûr.
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- Pile au lithium de l'ELECTROCHIMICA CORPORATION
- La traction électrique, à l'ordre du jour, a donné lieu, parallèlement à l'étude des piles à combustible, à une recrudescence très marquée des études sur les accumulateurs de traction. Dans la série des informations que nous avons diffusées à ce sujet, nous ajoutons, empruntés intégralement à un document de I'ELECTROCHIMICA CORPORATION, des éléments de base relatifs à une pile CUIVRE-LITHIUM.
Electrochimica Corporation a exploité l'étude d'une batterie à haute énergie massique, nouvelle et originale. La matière active de la cathode est un composé de cuivre celle de l'anode est du lithium. L'énergie massique théorique de ce système, exprimée en watts-heure par kilogramme est de 1.110, à comparer à celle du système argent-zinc de 441, et à celle du plomb de 154 (les chiffres sont traduits des unités américaines).
Les énergies massiques pratiques du nouveau couple ont des coefficients de 1,5 à 2,4 par rapport à la batterie argent-zinc, et de 12 à 20 par rapport à la batterie au plomb.
Un succès important dans ce domaine est permis par deux progrès techniques le premier implique le développement d'un système nouveau d'électrolyte organique, de relativement haute conductivité, et d'une bonne réversibilité à l'égard des réactions des électrodes le second est le progrès de la construction des électrodes de lithium poreuses. De ces progrès, il est résulté pour les densités de courant un indice de 10 à 12 par rapport à ce qui était possible jusqu'ici, avec un excellent rendement. Des éléments pratiques et des batteries complètes ont été réalisés par Electrochimica Corporation, et dépassent déjà les performances du système argent-zinc de 50 % pour les faibles capacités. Pour les fortes capacités, au taux de 100 heures, des capacités massiques de 463 à 507 Wh/kg sont possibles avec le nouveau système, à comparer au 209 du système argent-zinc.
Les systèmes rechargeables en cours de développement donnent de 264 à 353 Wh/kg, alors que dans les mêmes conditions les batteries argent-zinc donnent seulement jusqu'à 132, et les batteries au plomb seulement 26.
La batterie à électrolyte organique à haute énergie massique employant les anodes au lithium permet les considérations suivantes :
- puisque le lithium n'est pas une matière coûteuse, même avec une demande accrue, la nouvelle batterie doit être moins coûteuse que la batterie argent-zinc, surtout en perspective d'une hausse ou d'une pénurie de l'argent ;
- avec le système argent-zinc, les limites des possibilités des systèmes aqueux sont atteintes. A partir de maintenant, un nouveau progrès doit se faire par les systèmes non aqueux ;
- la batterie au lithium doit permettre la réalisation du véhicule électrique, en permettant un rayon d'action de 290 à 322 km avec une puissance de 20 kW à des vitesses de route libre.
Etant donné qu'une batterie est largement plus simple et moins coûteuse que la pile à combustible, la batterie au lithium doit la remplacer dans de nombreux systèmes moteurs.
Cela ne veut pas dire évidemment que la pile ne pourra pas conquérir des secteurs très importants, ni que les autres types d'accumulateurs ne peuvent pas conserver des secteurs bien à eux. C'est tout l'ensemble des générateurs électrochimiques qui progresse...
G. Gory, AutoVolt, 3.1967
- 2-Seater 3-Wheeler ELEKTRA KING Rancho 24, 30 ou 36 Volt (B & Z Electric Car, Long Beach, Floride, USA)
- FORD Comuta (Ford Angleterre, 7.1967)
Alimentée par quatre batteries au plomb, propulsion par deux moteurs électriques montés chacun directement sur une roue.
La "Comuta", voiture électrique Ford
Ford Grande-Bretagne vient de présenter sa première voiture électrique. Prévue pour la circulation urbaine et suburbaine, c'est un prototype expérimental, actionné par une batterie classique au plomb. D'une autonomie limitée à 65 km environ, cette voiture ne peut être qu'une avant-garde des voitures électriques de l'avenir. Selon la firme Ford, les voitures électriques sont susceptibles, pour l'utilisation urbaine d'être commercialisées dans les dix années à venir. Il y a encore, en effet, beaucoup de problèmes à résoudre pour le stockage pratique de l'énergie électrique. Dès maintenant d'ailleurs, des études sont en train aux U.S.A. pour l'adaptation à la "Comuta" des batteries sodium-soufre, ces deux corps constituant les électrodes liquides, avec comme électrolyte une céramique (solide) à base d'oxyde d'aluminium. (...) Ajoutons que l'adoption des batteries sodium-soufre donnerait au véhicule en cause une autonomie dont l'ordre de grandeur pourrait dépasser 300 km, ce qui commencerait à être très intéressant. Mais il y a des problèmes de prix de revient à résoudre dans le domaine électrochimique. Quant aux problèmes électriques et électroniques, ils suivent semble-t-il les études avec assez d'aisance. Il existe aussi des problèmes mécaniques, car la répartition des poids et des volumes dans les voitures électriques n'est pas la même que pour la voiture classique.
 
Présentation générale
II s'agit en somme d'une voiture pour les cités d'aujourd'hui et de demain, où les problèmes d'encombrement, de pollution et de bruit, prennent et prendront de plus en plus, si l'on n'y prend garde, une importance très inquiétante. Cette petite voiture est conçue pour transporter deux adultes et deux enfants (ou même trois), ou deux adultes et des bagages. La photographie ci-dessus donne une vue sympathique d'une occupation possible. Cette question de la capacité a fait l'objet d'études spéciales très poussées.
Les caractéristiques du véhicule sont données ci-dessous :
Longueur 2,03 m, largeur 1,26 m, hauteur 1,42 m, empattement 1,36 m, voie 1,12 m, rayon de braquage 2,74 m, poids 544 kg.
Vitesse maximale 64 km/h, accélération de 0 à 48 km/h 14 secondes, rayon d'action à 40 km/h 64 km.
Ces caractéristiques traduisent bien le faible encombrement du véhicule et la facilité de manoeuvre pour la circulation et le stationnement. On peut loger trois Comuta dans chaque emplacement normal attribué à une voiture.
Organisation générale
Le véhicule complet comporte l'assemblage très facile d'un châssis et d'une carrosserie. La carrosserie est en fibre de verre et matière plastique. Le châssis est de la sorte "à épine dorsale à ailettes", en tôle d'acier assemblée par points de soudure. C'est sur les branches de cet ensemble que sont montés le volant, les pédales, la carrosserie, les pare-chocs, les conduites du chauffage intérieur et de la ventilation, les batteries et les moteurs, la suspension et les amortisseurs. Seules une pédale de frein et une d'accélération sont nécessaires puisque les moteurs électriques et les dispositifs électroniques de commande éliminent naturellement la boîte de vitesses et l'embrayage. La suspension avant comporte un bras de levier, et comprend un dispositif Neidhardt. Ce dernier, qui a été utilisé sur divers véhicules, consiste en un tube en forme d'équerre avec une pièce de caoutchouc à l'intérieur d'un tube externe. Le même principe est employé pour la suspension arrière, et les deux suspensions sont équipées d'amortisseurs télescopiques classiques. Le freinage est également classique sur chaque roue. Le frein à main agit sur les roues arrière, La roue de rechange est placée derrière les sièges arrière.
Circulation d'air
L'air chaud provenant du refroidissement des moteurs électriques est la source de la chaleur à employer pour le chauffage de l'intérieur de la voiture. L'orientation de la circulation d'air est commandée de l'intérieur de la voiture suivant trois principes :
- "Recyclage" de l'air intérieur refroidissant les moteurs et revenant à l'intérieur ;
- Air extérieur introduit après réchauffage sur les moteurs ;
- Air extérieur admis à l'intérieur de la voiture, puis renvoyé sur les moteurs avec rejet de l'air chaud à l'extérieur.
La circulation d'air est provoquée par un ventilateur électrique. Grâce à son action orientée on peut climatiser à volonté l'intérieur de la voiture.
Partie électrique
Le véhicule est actuellement muni de quatre batteries de 12 V au plomb, classiques. Cela fait une tension nominale de 48 V. La capacité est de 85 Ah pour un régime de 1 heure. Deux batteries sont installées de chaque côté de la poutre du châssis ; elles sont très accessibles et amovibles grâce à des panneaux latéraux. Un interrupteur disposé sur le plancher du véhicule à portée du conducteur permet d'isoler les quatre batteries montées en série. Les batteries contiennent assez d'énergie pour donner une autonomie de 64 km à la vitesse régulière d'environ 40 km/h avec une charge moyenne. Quand des batteries de principes énergétiques nouveaux seront commercialisées, l'autonomie pourra être augmentée, sans doute d'une manière très importante. Les batteries peuvent être rechargées au moyen d'un chargeur au garage. On peut aussi procéder à un échange de batterie si l'on est organisé pour cela. Le véhicule est muni de deux moteurs électriques à l'arrière du châssis. Ce sont des moteurs de 5 ch au maximum. Leur diamètre est de 14 cm environ. Chaque arbre de moteur se termine par un pignon qui commande un engrenage hélicoïdal. Des éléments de caoutchouc sont intercalés dans la transmission pour absorber les vibrations. Les moteurs sont placés dans un carter d'aluminium relié à une conduite d'air, animée par un ventilateur électrique et qui est en rapport avec le chauffage de la voiture, comme nous l'avons dit.
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- Commande électronique
Les moyens d'action donnés au conducteur sont :
- Une simple commande au pied qui prend la place de la pédale d'accélérateur de la voiture classique, et qui tient le rôle de la pédale d'accélération, de la pédale de débrayage et du levier de changement de vitesse, car le dispositif électrique réalise une transmission automatique ;
- Un levier de sélection donnant de chaque côté d'un point mort, d'une part la marche avant, d'autre part la marche arrière ;
- Une pédale de freinage mécanique.
L'application de l'énergie motrice aux moteurs, dans les conditions fixées par la pédale de commande électrique et le levier de sélection, utilise des thyristors dont nous avons défini dans d'autres articles les lignes générales d'emploi pour la traction électrique moderne. (...) Sans vouloir reprendre cette question, il est bon de rappeler que la variation de vitesse des moteurs s'obtient par variation de la tension qui leur est appliquée. Cette variation était réalisée, dans les premières tractions électriques, en gaspillant sous forme de chaleur, dans des résistances bobinées ou des piles de carbone, l'énergie qu'on ne pouvait employer dans les moteurs. Grâce aux thyristors, appareils de commutation extrêmement rapides, on sait transformer une tension permanente donnée par une batterie en une série d'impulsions plus ou moins longues de cette tension, qui donne une tension moyenne inférieure sans gaspillage d'énergie. On sait aussi que pendant les coupures, et grâce aux selfs des circuits, on récupère dans les moteurs l'énergie magnétique empruntée à la batterie, ce qui est excellent pour le rendement et la régularité du couple. C'est la pédale de l'accélérateur qui fixe les caractéristiques (durée et fréquence) des impulsions, c'est-à-dire la tension moyenne qui alimente les moteurs, et par suite les couples moteurs qu'ils donnent. Dans les circuits électroniques on rencontre :
- Les contacts fixés par le levier de sélection et actionnés par la pédale,
- Le circuit de puissance qui comprend les thyristors comme pièces principales, et des éléments annexes.
- Un ensemble "logique" comprenant les éléments électroniques qui déclenchent ou bloquent les thyristors, et procurent les sécurités indispensables, en prévenant notamment les surcharges des moteurs et l'amorçage des arcs entre les contacts.
Equipements divers
Le véhicule comporte, en plus des dispositifs propres à la traction, ceux qui sont exigés par tout véhicule routier, tels que les phares et lanternes, les indicateurs de direction, essuie-glace et lave-glace. Le tableau de bord comporte un indicateur de charge de la batterie.
G. Gory, AutoVolt, juillet 1967
- Batterie Zinc/Air GENERAL DYNAMICS, destinée à la traction électrique.
- GENERAL MOTORS Electrovair II
Série GM XP512E, sur base GM Corvair 1964-1966.
Moteur à courant alternatif alimenté par des batteries spéciales (argent-zinc).
Système de propulsion monté à l'arrière permettant, grâce à une puissance de 100 ch, d'atteindre 130 km/h.
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- GENERAL MOTORS Stir-Lec 1 à propulsion hybride, sur base Opel Kadett
Troisième prototype de General Motors.
Moteur à cycle Stirling actionnant l'alternateur qui charge la batterie.
Le courant de la batterie alimente un moteur électrique solidaire de la transmission.
Une voiture électrique hybride avec moteur Stirling
Vue transparente de la voiture électrique hybride avec moteur Stirling.
Nous avons déjà parlé de véhicules électriques hybrides. Ce sont des véhicules qui, à défaut de la source idéale d'électricité, non encore réalisée commercialement (et même théoriquement), mais dont la mise au point plus ou moins lointaine ne saurait faire de doute, font appel, en complément d'une source imparfaite, à une deuxième source, imparfaite elle aussi, mais réalisant un ensemble satisfaisant par la combinaison des avantages de chacune d'elles. Dans l'état actuel de la question, on peut en effet faire deux critiques aux générateurs électrochimiques : La première est qu'ils ne présentent pas des rayons d'action suffisants ; la deuxième est que, s'ils ont une énergie massique suffisante, ils n'ont pas la puissance massique leur permettant les accélérations et les vitesses désirables.
On peut procéder à I'hybridation des véhicules au moyen de deux générateurs électrochimiques : en couplant avec une "batterie d'énergie" supposée suffisante une "batterie de puissance". Mais une autre solution consiste à coupler avec le générateur chimique manquant d'énergie massique un générateur d'électricité, dynamo ou alternateur, entraîné par un moteur thermique ayant pour mission, non pas d'entraîner les roues, ce qui réaliserait une transmission électrique, mais de charger la batterie. A cette solution correspondent les projets effectués par Chrysler Corporation pour adapter une turbine à la charge des accumulateurs d'une voiture hybride.
On nous dira tout de suite que cette solution est pour le moins bizarre, puisqu'on réinstalle sur la voiture un moteur thermique alors qu'on a voulu l'éliminer à cause de son bruit et de la pollution qu'il provoque. Il faut répondre qu'il s'agit toujours d'éliminer en totalité ou en partie les deux inconvénients des moteurs actuels, et que le rôle nouveau assigné au moteur, c'est-à-dire la charge d'une batterie à régime à peu près constant au lieu de l'entraînement des roues à vitesses et à charges très variables, permet de choisir la nature du moteur, la nature du carburant, le cycle thermique et la puissance, ce qui permet d'intervenir puissamment et presque radicalement dans les problèmes de bruit et de pollution.
On sait en effet que les changements de régime sont cause des insuffisances de combustion et par suite de pollution, et que la nervosité du comportement du moteur à explosions largement calculé est la cause principale du bruit. Le moteur thermique de la voiture hybride peut donc être un moteur paisible, silencieux, à bonne combustion, et à puissance moyenne strictement calculée.
Un problème analogue a été abordé par les groupes électrogènes, du genre du Gainmaster, dont on peut disposer sur une voiture pour assurer à son générateur électrochimique un plein emploi, sans avoir à redouter des fins de décharge imprévues et toujours très désagréables quand elles se produisent en cours de route.
Nous présentons ci-dessous un véhicule expérimental, qui est électrique et hybride, construit par la General Motors (Research Laboratories) et dont l'originalité principale nous semble résider dans l'emploi du curieux moteur Stirling. Le châssis et la carrosserie sont ceux d'une Opel Kadett.
La voiture
La voiture expérimentale hybride à moteur Stirling de la General Motors (référence G.M. Stir-Lec 1) a été construite en vue d'explorer les possibilités d'emploi d'un moteur particulièrement favorable du point de vue du bruit et de la pollution, sur une voiture à traction électrique.
Dans cette intention, une Opel Kadett a été modifiée en vue d'être actionnée par un moteur électrique à courants alternatifs triphasés et à vitesse variable entraînant les roues arrière après réduction et utilisation d'un différentiel.
Des batteries classiques au plomb donnent la puissance électrique au moteur à travers une organisation électronique qui assure les transformations désirables du point de vue électrique, en faisant varier la fréquence et la tension.
Un petit moteur Stirling entraîne un alternateur qui recharge la batterie.
Diagramme électrique et mécanique de la voiture.
Le moteur Stirling
Le principe de ce moteur n'est pas d'aujourd'hui, puisqu'il a été trouvé vers 1827 par un pasteur écossais, le Révérend Robert Stirling. Le principe, très ingénieux et subtil, a donné lieu récemment à des études thermodynamiques à réserver à des spécialistes. Comme la machine à vapeur, le moteur Stirling est un moteur à combustion externe. Il présente des avantages intéressants, en particulier pour ce qui nous intéresse dans un véhicule hybride.
Le combustible est brûlé dans un brûleur distinct du cylindre moteur, analogue aux brûleurs utilisés dans certains appareils de chauffage ou dans les chaudières de certains appareils domestiques ou industriels. Le combustible brûle régulièrement et n'explose pas. On peut employer une grande variété de carburants liquides, tels que l'essence, le fuel de diesel, le kérosène. Les produits de la combustion ne pénètrent pas dans les enceintes à rôle mécanique (cylindres avec pistons), qui sont complètement closes et contiennent un gaz spécial, non renouvelé et non consommé. Les gaz de combustion n'interviennent donc pas comme moteurs ils apportent seulement une élévation de température au "gaz de travail".
Dans le moteur Stirling, le brûleur est le siège d'une combustion permanente (tant qu'on a besoin de charger la batterie) on utilise le carburant du diesel, avec présence aussi prolongée que nécessaire dans le brûleur, et en contact avec une quantité correspondante d'air, de telle façon que la combustion soit complète. Par suite, le moteur n'émet pas d'odeur, et ne produit que de faibles quantités d'oxyde de carbone, d'hydrocarbures nuisibles, et d'oxydes d'azote.
Le moteur Stirling a d'autres qualités :
- il a un rendement élevé, supérieur à ceux des moteurs à essence et des turbines à gaz : il peut atteindre 40 % ;
- son rendement varie peu en fonction de la puissance demandée, comme cela se produit dans les moteurs à injection ;
- il fonctionne à des températures relativement basses (jusque vers 350° C).
Il a donc des propriétés techniques et des qualités d' "environnement social" importantes. Aussi a-t-il été étudié par la General Motors, en coopération avec Ny. Philips Co des Pays-Bas depuis une dizaine d'années. Pendant plus de 15.000 heures, des moteurs de puissances allant de 8 ch avec un cylindre à 400 ch avec quatre cylindres ont été expérimentés. Les fluides moteurs ont été l'hydrogène et l'hélium (on peut aussi employer l'azote).
Le moteur Stirling, sur l'organisation pratique duquel on aimerait avoir des précisions, nous fait penser à une installation frigorifique dont le cycle est inversé. En effet, dans cette installation, on fournit une énergie mécanique à un compresseur qui produit une "chaleur négative", c'est-à-dire qui enlève de la chaleur. Dans le moteur Stirling, on apporte de la chaleur au moyen du brûleur, et on recueille de l'énergie mécanique sur un arbre.
Les appareils et le circuit électrique
Ils peuvent être classés en trois groupes :
- Les accumulateurs et leur charge : Les accumulateurs au plomb sont groupés en classiques batteries. Etant donné qu'on fait leur recharge sur la voiture, leur capacité peut être réduite sans que le rayon d'action en souffre : elle doit cependant assurer la fourniture de l'énergie en cas d'accélération ou de vitesse momentanément plus élevée que la normale. Les batteries sont rechargées par un alternateur triphasé entraîné par le moteur Stirling et dont le débit est redresse.
- Le moteur de traction : C'est un moteur asynchrone triphasé, qui peut donner 20 ch, avec un rapport de vitesses de 3/1. L'énergie de la batterie doit être convenablement modulée, et doit pouvoir subit les variations de fréquence et de tension concomitante, susceptibles d'assurer des variations de couple indispensables à un moteur de traction. Ces subtiles modifications du courant sont produites par un convertisseur-moduleur. Des condensateurs assurent les commutations des éléments électroniques.
- La commande électronique : Elle comprend en somme deux parties.
A) Le contrôle de la charge par l'alternateur, d'après l'état de la batterie et la demande d'énergie, car il ne faut pas faire tourner inutilement le moteur et l'alternateur.
B) Le contrôle de la marche du moteur de traction par une commande électronique à laquelle le conducteur donne des informations suivant ses intentions.
 
Batteries et commandes électroniques de la voiture expérimentale.
Petit moteur Stirling à l'arrière de la voiture expérimentale.
Les caractéristiques diverses et les performances
Le poids du véhicule avec deux passagers est voisin de 1.430 kg, soit environ 500 kg de plus qu'une Opel Kadett classique.
Le véhicule peut accélérer de zéro à 48 km/h environ en 10 secondes, et peut atteindre une vitesse maximale de 89 km/h environ. Sur route horizontale, la vitesse normale est de 48 km/h. A cette vitesse, le véhicule peut parcourir de 48 à 64 km par gallon de carburant, soit pour 4457 Vitres. Le rayon d'action dépend évidemment de la quantité de carburant emportée par le réservoir, qui, sur le véhicule expérimental, est de 22,7 litres.
Les accélérations et les circulations à des vitesses supérieures à 48 km/h demandent un supplément d'énergie à emprunter aux batteries. L'énergie totale qu'elles emmagasinent est d'environ 5 kWh. L'énergie disponible pour la propulsion dépend du taux de décharge des batteries, c'est-à-dire du mode de conduite. A la vitesse maximale d'environ 89 km/h, le rayon d'action du véhicule est limité d'environ 48 à 64 km/h, puisque l'énergie a été consommée à un taux supérieur à la charge donnée par le moteur Stirling. Le véhicule a un rayon "libre" (avec la batterie seule) de 24 à 48 km, selon le mode de conduite.
G.Gory, AutoVolt
- GHIA Rowan au salon de Turin (I, 11.1967)
Berline 2 + 2 places, 3 portes, dotée de 2 moteurs électriques - châssis réalisé par De Tomaso -.
Ce véhicule dénommé le "Rowan" est annoncé comme pouvant se déplacer à la vitesse de 75 km/h avec une autonomie de 300 km.
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- GIANNINI (Rome, salon de Turin, 11.1967)
- Sur Fiat 500, transformation portant sur le moteur uniquement.
Celui-ci est remplacé par un moteur électrique alimenté par 8 batteries au plomb, classiques de 6 volts.
La vitesse horaire est de 50 km/h ; l'autonomie de 100 km.
- "Mini-vélo" électrique de la HIGH SPEED Motors Ltd (Angleterre du Sud)
Ce très petit véhicule est susceptible de faire du 48 km à l'heure en plat avec un cavalier de 90 kg.
On peut évidemment recharger la nuit.
Il a un frein puissant à l'avant et à l'arrière, et une monocoque en plastique, entièrement fermée, qui constitue une carrosserie qui résiste à la corrosion.
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- MARS II, "Utility VPs Watt Rod it to Arizona"
2,000 mile cross-country run to Phoenix
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- MORETTI, sur base Fiat 500, au salon de Turin (11.1967)
- Celle-ci peut rouler à 50 km/h avec une autonomie de 100 km.
Moretti a également annoncé qu'il préparait un prototype capable de rouler à 60 km à l'heure avec 2 personnes à bord, l'autonomie de ce véhicule est annoncée pour 200 km.
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- Pile à combustible Alkaline de la NASA pour le Space Shuttle "Orbiter"
NASA selected alkaline fuel cells for their Space Shuttle fleet because of power generating efficiencies approach 70 percent. Alkali cells also provide drinking water for the astronauts. The shuttle systems were based on the Apollo system technology and consisted of 32 cells with 465cm² active area each. Each shuttle was equipped with three 12 kW stacks (maximum power rating 436A at 27.5V; 16kW emergency overload capability). Hence, compared to the old Apollo Systems, the initial shuttle systems supplied eight times the power by weighing 18 kg less. They operated at 92°C and 0.40 to 0.44 MPa, hence they were low temperature systems.
The stacks had a bipolar configuration with light-weight, silver-plated magnesium foils as bipolar plates also aiding the heat transfer. The electrolyte was 35-45wt% immobilized aqueous KOH in an asbestos separator. The anode was PTFE bonded carbon loaded with 10mgcm-2 PtPd (ratio 4:1) pressed on a silver-plated nickel screen. The cathode consisted of a gold-plated nickel screen with 10wt% Pt (related to 90% Au). Water was removed via the anode gas in a condenser and a centrifugal separating device. Cooling chambers filled with a circulated heat-exchanging liquid provided constant temperatures. In addition, each cell had an electrolyte reservoir plate made of porous sintered nickel with pierced holes, to compensate for electrolyte changes during different load profile operations. Unfortunately these plates represented 50% of total stack weight.
Further improvements in cell design led to thinner carbon anodes, a butyl-bonded potassium titanate matrix, lightweight graphitic and metallized plastic electrolyte reservoir plates, gold-plated perforated nickel foils as electrode substrates, a polyphenylene sulphide edge-framing material for the cells and electroformed nickel-foil replacing the gold-plated magnesium plates. Hence, the cell thickness decreased from 4.4mm to 2.4mm. United Technologies Corp. (UTC, in contract with International Fuel Cells, IFC) developed a system with specific power and energy density figures surpassing all other galvanic system, while lifetimes of smaller units were demonstrated up to 15000 hours. The new fuel cells for the shuttles, however, are supposed to be PEMFCs.
L.G. Austin, Fuel Cells, Scientific and Technical Information Div., NASA US Government Printing Office, Washington DC, 1967
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- Scooter électrique POWELL et C° (Pays de Galles)
Scooter électrique, moyen de transport convenant pour les hôpitaux, les magasins, les services de building, les ensembles industriels, toutes les fois que le personnel est appelé à parcourir des surfaces étendues.
Il dispose d'un moteur de 12 V alimenté par une batterie qui donne une autonomie de 24 km entre deux recharges.
Il est très facile à conduire, car il n'a ni boîte de vitesses ni embrayage.
Il dispose de d'eux vitesses.
Il est évidemment silencieux et sans fumées.
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- Chargeur embarqué G & M POWER PLANT Gainmaster (197..)
Il s'agit d'un chargeur spécial (battery booster en anglais), destiné à fonctionner sur le véhicule, et constituant un petit groupe électrogène à moteur thermique destiné à augmenter le parcours permis, sans recharge, au véhicule électrique à accumulateurs.
La photo montre le "Gainmaster" présenté par G. et M. Power Plant Cie Ltd. L'idée de ce dispositif ne manque pas d'originalité et peut surprendre. On dira "Le véhicule électrique a la prétention d'éliminer le véhicule à moteur thermique pour des raisons bien connues la lutte contre la pollution atmosphérique, la lutte contre le bruit, la recherche de la souplesse et du rendement. Or, le groupe électrogène introduit un moteur thermique sur la voiture électrique...". Sans doute, mais il faut analyser exactement la solution.
Dans l'état actuel de la question, et avant qu'on ait mis au point les piles à combustible et les accumulateurs à forte capacité, qui font les unes et les autres l'objet de recherches générales très approfondies et pleines d'espoirs, il faut bien tirer le maximum de ce que l'on a. Or, le maximum en matière de rayon d'action est très défavorable. Si on ne l'atteint pas, on perd le bénéfice d'un parcours déjà réduit, et si l'on veut l'atteindre, on risque fort de rester en panne ou d'avoir une fin de parcours pénible, surtout lorsque la possibilité d'accélérations avantageuses peut conduire à des abus et réduire encore le rayon d'action normal. Avec un groupe rechargeur sur la voiture, la sécurité est atteinte, la souplesse n'est plus un vain mot, et le rayon d'action est augmenté. Mais il ne faut pas perdre de vue les points suivants encombrement supplémentaire, pollution, bruit et dépense.
L'encombrement est réduit puisqu'il s'agit d'un chargeur de faible puissance cela est normal puisque ce dernier n'a qu'un caractère d'auxiliaire.
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La place est choisie à l'arrière du véhicule, et le volume utile du véhicule n'en est pas sensiblement affecté. On réalise aisément la commande, l'évacuation des gaz et l'approvisionnement. Le démarrage est évidemment obtenu à partir de la batterie de traction.
La pollution de l'air est évitée par le choix, comme carburant, du propane Calor, dont les gaz de combustion sont non toxiques et inodores, et dont l'emploi évite le dépôt de carbone dans les cylindres, sur les soupapes et dans l'huile de graissage. La voiture est équipée de deux bouteilles de propane.
Le bruit est réduit par la mise en place du groupe dans un compartiment insonorisé. Le bruit est léger et, dans les conditions normales, ni le conducteur, ni les piétons ne le perçoivent pratiquement.
Il reste la question de la dépense. Le propane est plus cher que l'essence et l'essence est plus chère que l'énergie électrique des garages. Mettons bien la chose au point il ne s'agit que d'allonger le parcours, de conserver la souplesse sans arrière-pensée, et d'avoir une sécurité complète. Il ne s'agit pas de recharge, qui est l'affaire des garages. Il reste entendu que le bon emploi suppose la batterie à peu près complètement déchargée au moment de la rentrée au garage on évitera cependant, grâce au chargeur, l'épuisement sur route, avec les onéreuses dépenses de dépannage.
Le parcours ou le nombre de démarrages peuvent être augmentés de 60 à 100 % suivant la capacité de la batterie et la nature du véhicule.
G & M Power Plant Ltd, Magnet House, 31 Anson Road, Martlesham Heath, Ipswich, IP5 3RG, UK
- Petit coupé électrique ROWAN (1967-1969)
- 2 portes 2 places, dessin de Ghia.
Motorisation De Tomaso, 2 moteurs électriques.
- Accumulateur Argent-zinc proposé par la SOGEA (Société de Générateurs Electrochimiques à l'Argent)
Comparaison des courbes de décharge entre trois technologies différentes (d'après SOGEA)
- Pile à combustible THOMSON-HOUSTON TH. N901
- pile à membrane ionique échangeuse perméable aux cathions.
- Voiture à deux places T.I.R.L. (Tube Investments Research Laboratories, Essex, Grande-Bretagne)
Petite voiture à deux places, carrossée en plastique, et disposant d'une autonomie de plus de 80 km, à une vitesse moyenne de 40 km/h.
Elle peut faire un dur trajet de 48 km avec 176 arrêts et démarrages, en conservant de bonnes accélérations.
Cette voiture a une batterie classique.
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- Le groupement industriel TRANSRAPID se donne pour objectif de développer le système de glissement magnétique EMS (Elektromagnetisches Schwebesystem).
Transrapid 02 à 16 aimants, 11 tonnes, 164 km/h en 1971.
Transrapid 04, 18 tonnes, 253 km/h.
- Motocyclette UNION CARBIDE fonctionnant avec une pile à combustible
"Dans un numéro précédent d'Auto-Volt (décembre 1966), nous avons décrit l'Electrovan, fourgonnette expérimentale présentée récemment par la GENERAL MOTORS. Ce véhicule était actionné par une pile à combustible de 32 éléments à hydrogène et à oxygène mise au point et fabriquée par la Division de l'électronique d'UNION CARBIDE.
Pour mettre en relief les possibilités très grandes qu'offre la pile à combustible, les services de recherche d'UNION CARBIDE ont présenté une motocyclette qui ne se distingue guère extérieurement des engins de types courants, mais dont le moteur à explosion a été remplacé par une pile à combustible fonctionnant à l'hydrazine avec l'oxygène de l'air. Elle roule en ne faisant entendre qu'un léger vrombissement, contrairement à ses congénères,
Elle peut circuler à la vitesse de 40 km à l'heure, et effectuer un parcours de 320 km avec environ 3,80 litres d'hydrazine.
UNION CARBIDE a d'ailleurs précisé qu'il ne fallait pas conclure qu'elle envisageait de commercialiser de tels véhicules, mais que la démonstration devait seulement mettre en évidence quel stade avaient atteint les recherches, et quelles perspectives elles ouvraient.
Il faut, à cette occasion, attirer l'attention sur l'hydrazine qui permet actuellement la réalisation de piles robustes, ne polluant pas l'atmosphère. Le principe de telles piles est connu depuis plus de trente ans, mais l'hydrazine était alors trop chère pour qu'on puisse s'y intéresser utilement. Depuis, son utilisation comme propergol dans les fusées a permis d'effectuer d'énormes progrès dans sa fabrication et de faire baisser son prix d'une manière importante.
UNION CARBIDE peut conclure dans le domaine de ses recherches : "nous sommes parvenus à un stade de la technique où il est possible de prévoir que ces éléments producteurs d'énergie pourront être prochainement commercialisés."
(AutoVolt, février 1967, G. GORY).
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- URBANINA Ue 2 au salon de Genève et au 47ème salon de Turin (Bargagli & Cristiani, Santa Croce sull'Arno, Pise, Italie)
- La petite voiture pour la ville en deux versions : électrique et à essence.
5 applications présentées au salon de Turin (11.1967) et, pour la première fois, un châssis 4 places bimoteur électrique pouvant atteindre 86 km à l'heure et ayant une autonomie de 180 km.
Longueur 1,96 m, largeur 1,28 m, avec 2 places confortables.
Elle développe une vitesse de 50 km/heure et peut grimper n’importe quelle rampe.
Elle vous permet de la garer partout, car, grâce à sa carrosserie tournante, vous en pouvez descendre de tout côté.
C’est la portantine motorisée par laquelle l’on peut s'échapper à tous les malaises de la circulation.
 
La voiture de ville Urbanina
L'attention générale se porte actuellement pour les constructeurs de l'automobile sur les diverses solutions de la voiture électrique, et l'on voit "tâter" toutes les combinaisons possibles piles, piles et accumulateurs, accumulateurs, accumulateurs et moteurs à explosion. A Genève, on a pu examiner la solution "accumulateurs" sur la petite voiture Urbanina, véhicule pour la ville, comme l'indique l'étymologie de son nom. Elle existe en deux versions une électrique (U.e. 2) et une à moteur thermique (U.sc.), avec un moteur de 2 CV (puissance fiscale italienne). Elle a une longueur de 1,96 m, une largeur de 1,28 m et une hauteur de 1,70 m. Elle peut transporter deux passagers. Elle peut se garer partout grâce à une carrosserie tournante qui permet de descendre de tous les côtés.
Les caractéristiques principales pour le type électrique sont les suivantes :
- Poids à vide 335 kg (le poids du type à moteur thermique est de 310 kg) ;
- Vitesse maximale 70 km/h ;
- Possibilité de monter n'importe quelle pente ;
- Moteur électrique 1 kW, 24 V, disposé sous le plancher ;
- Batterie d'accumulateurs d'un système breveté, d'une autonomie de 180 km ;
- Transmission progressive ;
- Levier de sélection sur le volant ;
- Carrosserie en plastique vitrifié.
G. Gory, AutoVolt
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- WESTINGHOUSE Marquette
- Moteur électrique Westinghouser 3 CV.
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