Électrification d’une voiture de course Formule SAE

Formule ETS, un club étudiant de l’ÉTS a embrassé la transition énergétique en relevant un défi de taille : le passage d’un moteur thermique à un train tout électrique. Cette transformation a ouvert la voie à plusieurs améliorations et de meilleures performances lors des compétitions. L’an dernier, Formule ETS remportait la 1^re place à la FSAE Michigan, la plus prestigieuse compétition en Amérique du Nord.

En 2020, Formule ETS, qui participe à des compétitions universitaires organisées par la Society of Automotive Engineers (SAE) aux États-Unis et la Formula Student en Europe, se lance dans la réduction de l’empreinte écologique de son véhicule. Au cœur du projet : l’électrification de son prototype.

2020-2021 : Du moteur à essence au tout électrique

Le prototype ÉTS est passé d’un moteur thermique, situé dans le châssis de la voiture, à quatre moteurs électriques, placés dans chacune des roues. Cette transition a demandé un grand travail de conception à la base pour aménager la place pouvant accueillir moteurs, trains d’engrenage planétaires, systèmes de refroidissement, en plus des pièces standards relatives aux freins et à la suspension.

Une batterie de 500 V et d’environ 6,7 kW·h a été construite à partir de cellules commerciales 3,8 V selon les normes de sécurité de la SAE.

Le système d’accélération s’est aussi beaucoup complexifié. La pédale d’accélération était auparavant simplement reliée à un câble qui régulait l’arrivée d’air au moteur. C’est maintenant une série de signaux électriques qui passe d’un potentiomètre (la pédale) à l’ordinateur de bord, puis vers les onduleurs pour réguler la vitesse des moteurs. Plusieurs composants doivent aussi être alimentés, ce qui rend le harnais électrique très élaboré.

2022 : consolidation des changements

L’équipe s’est concentrée sur cinq assemblages afin de corriger certains problèmes survenus lors des compétions.

• La batterie a été refaite pour éviter la surchauffe.
• Le harnais électrique a été entièrement repensé pour pallier certaines lacunes, dont des pertes de connexion et des courts-circuits.
• Les trains d’engrenage ont été améliorés
• Le système de refroidissement a été changé
• Une traction à quatre roues motrices a été implantée.

Lors d’une compétition amicale, ce prototype a terminé le parcours 2 secondes avant le dernier prototype thermique (2019).

2023 à aujourd’hui : vers de nouveaux sommets

Le châssis a été revu et allégé et, le système de suspension ainsi que la batterie, retravaillés. En tout, c’est 36 kg qui ont été retranchés de la voiture. La performance de l’ordinateur de bord a aussi été amplement augmentée. L’alimentation aux moteurs est maintenant gérée de façon active par des algorithmes de commande, ce qui permet de minimiser la perte d’énergie aux roues. Les prochains projets dans les cartons? Des moteurs et un ordinateur de bord fabriqués entièrement par les membres du club.

Les clubs étudiants de l’ÉTS : une autre façon d’axer ses études sur la pratique

Les clubs étudiants offrent la possibilité de mettre en pratique des concepts vus théoriquement en classe et même de pousser plus loin les apprentissages. Une chose est certaine, Formule ETS n’a pas fini de nous en mettre plein la vue.