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Bientôt Électriques !
Toyota Aygo \

Budget : 19000 euros
Vitesse max. : 110 km/h
Autonomie max. : 100 kms
Consommation moy. : 150Wh/km


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Toyota Aygo EV
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2 commentaires

Une citadine 100% électrique
En Mars 2011, l'équipe termine le projet de la TOYOTA Aygo électrique. Il aura fallu plus d'un an et demi pour parvenir à convertir cette citadine.

Spécification techniques
Autonomie : 160kms maximum
Vitesse de pointe : 125km/h
Batterie : Lithium FER/PO4, 15kWh, 8h de charge
Nombre de places : 4
Immatriculation : W Prototype.
Kilométrage électrique : 8000kms environ

Équipements
ABS, direction assistée électrique, pompe à vide électrique, chauffage électrique 1.5kW, airbags, régénération à la décélération et au freinage.



Toyota Aygo EV Project : Sommaire.

Chapitre 1 - Présentation générale de la voiture
Une Aygo : kesako ?
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Chapitre 2 - Démontage de la face avant
In your face !
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Chapitre 3 - Vidange du moteur thermique
Mets de l'huile !
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Chapitre 4 - Dépose du moteur thermique...
...et remontage de la face avant
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Chapitre 5 - Démontage de la planche de bord
Etude du faisceau électrique et transmission
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Chapitre 6 - Réalisation du cache de levier de vitesse
Une idée lumineuse...
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Chapitre 7 - Installation de la prise de charge extérieure
I'm charging in the rain... i'm charging in the rain... !
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Chapitre 8 - Quand le moteur électrique s'installe
L'association s'emballe !
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Chapitre 9 - Test du BMS (Battery Management System)
Reprise du projet !
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Chapitre 10 - Réception des batteries au lithium
Il y a de l'électricité dans l'air !
img img img img img img img img img
Chapitre 11 - Conception logicielle et usinage
Une affaire de professionnels
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Chapitre 12 - Fabrication, peinture & installation des coffrages
Des petites boîtes, toujours des petites boîtes.
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Chapitre 13 - Finalisation de la conversion...
... et premiers tours de roues
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1
Présentation générale de la voiture
Une Aygo : kesako ?

Après le projet de l'ElectroDyane et la conversion de la SolarDyane (un dossier complet sera bientôt en ligne), nous avons décidé de nous pencher sur un véhicule plus moderne, assez léger, fiable, robuste et logeable. Quelques explications ci dessous vous apprendront pourquoi nous avons choisi la Toyota Aygo et pas une autre !

Après le projet de l'ElectroDyane et la conversion de la SolarDyane (un dossier complet sera bientôt en ligne), nous avons décidé de nous pencher sur un véhicule plus moderne, assez léger, fiable, robuste et logeable. Immédiatement, nous avons pensé à une petite citadine, de préférence populaire, branchée et amusante. Nous choix s'est rapidement tourné vers une Toyota Aygo, strictement identique à la Citroën C1, ou encore la Peugeot 107, mais elle se distingue résolument d'elles par une carrosserie visuellement plus sérieuse : elle s'sinscrit dans le design Toyota, on aime ou on n'aime pas : nous, on adore !

La Toyota Aygo choisie est de 2007, elle n'est pas neuve, mais très peu kilométrée, l'objectif de cette conversion étant de démontrer qu'il est possible de réaliser un véhicule électrique de façon plus sérieuse, tant en terme de sécurité que de confort. Ce projet est donc incomparable avec celui de l'ElectroDyane qui visait à démontrer plutôt les atouts de la simplicité de la 2CV et de ses dérivés, idéals pour la conversion.
Equipée de jantes de 14 pouces, la Toyota Aygo Les Bleus que nous avons retenu est tout simplement parfaite. Sa boîte de vitesses très longue sera certainement un atout pour réduire la consommation d'électricité, en plus d'un gonflage des pneumatiques optimum.
Avec un peu plus de 9000 kilomètres au compteur, la voiture est fraîche. Et même de 2007, elle sent encore le neuf. Si le but n'est pas de convertir un véhicule neuf, la recherche de sécurité comme l'ABS oblige à s'orienter vers des véhicules récents.
Le coffre, aussi ridicule soit-il, sera "condamné" pour y installer des batteries. En effet, à l'usage, même pour les courses, on a constaté qu'il était bien plus rapide de les décharger à l'arrière, sur le plancher des passagers.
L'Aygo est dotée d'une boîte de vitesses à 5 rapports + marche arrière. Nouveauté pour cette conversion, le levier de vitesses sera supprimé et remplacé par un cache manufacturé à l'occasion avec le cuir du levier. L'embrayage sera retiré pour favoriser la réduction de la consommation d'électricité : le véhicule sera bloqué en fonction des performances recherchées en 3ème ou 4ème vitesse.
Le moteur de l'Aygo développe 68 chevaux à 3600 tours par minute. Le moteur électrique alternatif qui l'équipera développera lui 50kW à 3000 trs/min... soit 1,36x50 = 68ch ! En plus d'être silencieuse, l'Aygo convertie sera tout simplement une vraie voiture, plus puissante à l'accélération que n'importe quelle autre Aygo, C1 ou 107.
Autant que possible, les ampoules énergivores seront remplacées par des LED, pour limiter la consommation des accessoires. Les équipements de sécurité et de confort, en dehors de la climatisation, seront conservés.
Le capot moteur est bien rempli, mais sera vidé bientôt de son barbecue et revendu sur internet, lorsque le projet sera achevé (probable nécessité de piocher dans les pièces détachées).
A retenir
La Toyota Aygo est une petite citadine légère, très bien équipée et facile à convertir. Elle se distingue de ses homologues Citroën C1 et Peugeot 107 part une face avant plus sérieuse et une face arrière très japonaise.
Coût des travaux 7900€


2
Démontage de la face avant
In your face !

Le démontage du moteur de la Toyota Aygo n'a rien, mais alors, strictement rien à voir avec celui de la 2CV. Bien loin de la belle époque, mais aussi bien loin des complexes moteurs de nos bonnes grosses berlines actuelles, l'Aygo joue la médiatrice, son moteur n'est ni compliqué à démonter, ni trop simple.

La dépose du moteur, sans pont, nécessite le démontage de la face avant, c'est plutôt long, car si sur une deudeuche, on ne compte que quelques pièces, sur l'Aygo, une bonne revue technique est obligatoire pour faire un bon travail (nous l'avons étudiée des mois !). Nous entreprenons donc le démontage de la face avant, avec un moteur thermique qui se déshabille petit à petit...

Pour plus de commodité, on fait fonctionner le moteur thermique pendant ses quelques dernières secondes (sisi, c'est pourtant triste), et on monte la voiture sur les rampes pour pouvoir avoir accès à la ligne d'échappement par exemple ou au bouchon de vidange d'huile moteur, etc.
Mais qu'est-ce donc comme voiture ?
Petit à petit, on découvre des éléments cachés.
Proverbe Blésois : "Pour qu'un moteur thermique monte au ciel, d'abord penser à monter la voiture (sur des rampes)"
Allez, zimzoum, pendant qu'on y pense, on enlève la ligne d'échappement, c'est rapide, et ça redonne du souffle...
Le capot est étonnemment petit ! Mais sa configuration est telle, qu'il est largement plus aisé d'y glisser des batteries, contrairement à une 2CV.
A retenir
Le démontage de la face avant est relativement simple et plutôt bien pensé : bravo à nos constructeurs Toyota et PSA, la voiture est relativement simple !
Durée des travaux 400min Nombre d'ouvriers 1


3
Vidange du moteur thermique
Mets de l'huile !

Avant de retirer le moteur de la petite Aygo, nous le vidangeons. Pendant que l'huile coule à flots, on pense chaque jour la quantité de ces huiles moteur récoltées chaque heure dans le monde entier... et on en tremble !

L'échappement est dévissé, le moteur vidangé (huile, liquide de refroidissement) puis la totalité de la ligne d'échappement est retirée.

La ligne d'échappement est retirée.
Mais mais mais mais... où est passée la ligne d'échappement ?
Ici, on aperçoit déjà la jonction entre la boîte de vitesses et le moteur thermique : on s'aperçoit aussi qu'au bout de trois ans déjà, certaines pièces commencent à rouiller "Calidad!", comme dit Anthony.
En cherchant un peu, nous tombons sur une pièce préhistorique : le filtre à huile !
La vidange commence, et dire qu'il va falloir se déplacer à la déchetterie (et prendre la voiture) pour que l'huile soit retraitée, c'est bien connu : la pollution engendre la pollution !
Ca coule et ça coule, à n'en plus finir !
A retenir
La vidange est faite !
Durée des travaux 30min Nombre d'ouvriers 2


4
Dépose du moteur thermique...
...et remontage de la face avant

Le démontage de la face avant était effectué, nous nous attelons à la tâche recherchée : sortir le moteur thermique sans devoir sortir le groupe motopropulseur complet.

La boîte de vitesses est désolidarisée du moteur thermique, on débranche un par un tous les fils électriques du faisceau. Sur ce point, rien à voir avec une 2CV, on constate que pas moins d'une vingtaine de gaines partent de la planche de bord vers le calculateur moteur et vers le moteur lui même. On ne s'amuse pas à compter tous les capteurs, avec la revue technique en main, nous les analyserons un à un dans les étapes suivantes.

La boîte de vitesses est désolidarisée du moteur thermique. Sans avoir à forcer, les deux composantes du groupe motopropulseur se divisent. Il ne reste plus qu'à sortir la grue d'atelier pour retirer le moteur thermique.
Aussitôt dit, aussitôt fait ! Le moteur thermique est soulevé avec une chèvre, il sera entreposé dans le garage en attendant de trouver acquéreur. Il est d'ailleurs à vendre, en pièces détachées (9000kms : il est comme neuf) : contactez-nous au 06 61 62 93 10 !
La boîte de vitesses se retrouver libérée. Par principe, nous l'appellerons plutôt "réducteur" par la suite, car une seule vitesse sera disponible, et l'embrayage disparait pour économiser de l'énergie (mois d'inertie due au volant moteur - pas de patinage - artistique). La boîte de vitesse sera "bloquée" en 3ème ou 4ème vitesse.
Sur cette photo, on peut deviner la future forme des adaptateurs de boîte de vitesse. Les plans promettent d'être légèrement plus tordus que ceux d'une 2CV : ce projet est un vrai défi technique !
On pourrait croire que la Toyota Aygo ne dispose pas de suffisamment d'espace sous le capot pour y loger quoi que ce soit ! Détrompez-vous ! Nous y logerons : un moteur électrique, un petit groupe électrogène, une pompe à dépression électrique pour le freinage, des chargeurs spécifiques reliés au groupe électrogène, un chargeur costaud 230V 15A, et toute l'électronique de gestion nécessaire au bon fonctionnement de cet ensemble : on final, de par la hauteur disponible, nous pouvons même affirmer qu'il y a plus de place sous le capot d'une Toyota Aygo que sous celui d'une 2CV !
On aperçoit ici l'ampleur du faisceau de câbles. C'est lourd, devenu en partie inutile mais encore très flou dans nos esprits malgré l'étude poussée de la RTA (Revue Technique Automobile). Cette revue décrit trop peu les principes électriques fondamentaux, comme par exemple les alimentations diverses requises pour faire fonctionner tous les équipements séparément et/ou ensemble sans avoir à démarrer le moteur thermique (ABS, Airbags, Direction assistée, etc). De longues heures de tests s'annoncent !
La face avant est ensuite remontée, car la voiture sera stockée, et malgré son jeune âge, elle accuse déjà de la rouille par endroits.
On apprécie toujours un véhicule sans moteur thermique surpuissant... c'est comment dire, sentimental au sein de l'association ! L'étape de la dépose du moteur thermique s'est très bien déroulée, il aura fallu un peu de temps pour faire les choses dans les règles de l'art, déclipser en douceur les plastiques sans casser les pattes de fixation, ne pas abîmer les capteurs divers, plutôt peu accessibles pour la plupart. Mais le résultat est là ! Le projet comme à avoir une odeur de véhicule électrique, avec une voiture allégée de ses composants thermiques (bien, il reste encore le réservoir de carburant !) et offrant une belle imagination sous le capot pour placer la nouvelle motorisation : wait and see !
A retenir
Le moteur thermique est certes simple, mais son démontage prend tout de même quelques heures, deux fois plus de temps que pour la dépose d'un moteur de 2CV par exemple.
Durée des travaux 300min Nombre d'ouvriers 1


5
Démontage de la planche de bord
Etude du faisceau électrique et transmission

Le moteur thermique est démonté. C'est une étape essentielle pour continuer l'étude technique. Les capteurs du moteur thermique déclenchent des erreurs : c'est normal : le moteur thermique n'est plus là. Comment simuler la présence du moteur thermique ? Comment supprimer ces erreurs ?

Qu'on en ait bien conscience, les faisceaux électriques de nos voitures modernes sont complexes. Sur notre petite Toyota Aygo, les principes fondamentaux sont les suivants :

- Les équipements de bord hors accessoires ne fonctionnement que lorsque le moteur est démarré. 
- Les équipements de bord sont : Combiné d'instruments (compteur de vitesse), ABS, Direction Assistée Electrique (P/S), Airbags.

L'ordre de ces composants a une importance suprême ! En effet, après une longue étude des schémas électriques (environ 5 semaines), pour pouvoir alimenter ces composants en mettant le contact il en résulte que :

- Le combiné d'instruments doit être relié à la masse du véhicule, les voyants défauts du moteur thermique doivent être supprimés (isolés du circuit primaire), il s'agit notamment des voyants de faible pression d'huile, d'anomalie système, de température élevée, du témoin STOP. 
- L'ABS s'active alors, activant à son tour les capteurs indépendants de roues (AVG, AVD, ARG, ARD) ainsi que le compteur de vitesse, la direction assistée (variable en fonction de la vitesse), et le calculateur Airbags.
- La tension batterie doit être supérieure à 12,5v pour que la direction assistée puisse s'activer. 

Le site techinfo.toyota.com a été d'une précieuse aide pour réaliser ces tests et activer tous ces équipements lorsque le contact est mis... tout ceci dans un silence parfait (vive la direction assistée... électrique !)


La planche de bord est démontée, elle est vissée par endroits, puis se déclipse sans broncher. Le coussin gonflable passager est débranché avec précaution, quelques minutes après avoir retiré la batterie 12v.
Le combiné d'instruments est composé d'un compteur de vitesse, d'un compteur journalier et totaliseur de kilomètres. Impossible contrairement à nos autres conversions de remettre ce compteur à zéro, il faudrait commander auprès de Toyota un nouveau combiné (frais supplémentaires pour par grand chose).
Le cache du levier de vitesses est retiré, nous étudions un système pour faire disparaitre ce bâton d'acier qui ne sera d'aucune utilité vue la puissance du moteur électrique (50kW). Pour rappel, la boîte de vitesse sera transformée en simple réducteur, puisqu'elle sera "bloquée" en 3ème ou 4ème vitesse. La pédale d'embrayage et l'embrayage lui même disparaissent également.
Mais où est passée la pédale d'embrayage ?
Après plusieurs tests, avec les capteurs installés sur le faisceau de câbles et divers essais réalisés avec une alimentation de laboratoire, nous concluons qu'il est nécessaire d'ouvrir le calculateur moteur pour l'isoler de la masse. Puis, la masse est connectée au niveau du combiné d'instruments, et les voyants récalcitrants supprimés (ils bloquent le système). Après quelques mises au point : tout fonctionne !
A retenir
L'étape d'étude électronique fut chronophage, mais a porté ses fruits : la Toyota Aygo en dehors de la climatisation et du chauffage possède conserve tous ses équipements.
Durée des travaux 5min Nombre d'ouvriers 1


6
Réalisation du cache de levier de vitesse
Une idée lumineuse...

La boîte de vitesses est une belle contrainte tant au niveau de l'apprentissage (temps d'adaptation), qu'au niveau mécanique (embrayage, motorisation, entretien) qu'en termes de confort. Pour ce projet, nous avons décidé de créer un véhicule 100% automatique, 100% simplifié.

La pédale d'embrayage est donc supprimée, et le levier de vitesses est coupé, suffisamment court pour être recouvert par un cache que nous allons fabriquer, mais suffisamment long pour pouvoir, au besoin, changer de rapport avec une clé à douille pour les besoins des tests et/ou selon le profil de la région où la voiture évoluera. 

Astucieusement, nous réutilisons bien sûr le simili-cuir du soufflet de levier de vitesses pour réaliser le cache. Avec précautions et tout simplement l'envie de faire les choses dans les règles de l'art, nous passons beaucoup de temps à travailler ce cache, qui est une des pièces maîtresses de la conversion.


Anthony vous montre le principe qui sera utilisé pour changer de rapport : un coup de clé, et un rapport après, vous obtenez la réduction ou la multiplication de votre choix !
Le cache est fabriqué à partir de contre-plaqué de 10mm d'épaisseur. Cette épaisseur permettra d'agrafer comme à l'origine le simili-cuir du soufflet du levier de vitesses.
Dark Vador... Scary Movie... étrange non ? Le cache de boîte de vitesses d'origine est plutôt marrant ! Nous testons notre petite pièce fabriquée de nos petites mains : tout semble ok !
Finalement, quelques agrafes plus tard, la voici installée sur le cache plastique, malgré la sciure de bois, on constate que le rendu est du plus bel effet...
... et qu'une fois en place, le tout est plus que satisfaisant !
A retenir
La réalisation du cache est une étape passée avec succès, dont le rendu est à la hauteur de nos exigences. Avec une pédale d'embrayage entrée dans l'histoire et rendue su l'étagère, l'ensemble simplifiera drôlement la conduite et l'ergonomie générale
Durée des travaux 120min Nombre d'ouvriers 2


7
Installation de la prise de charge extérieure
I'm charging in the rain... i'm charging in the rain... !

La prise de charge est un composant essentiel pour toute voiture électrique. Vous vous souvenez sûrement de la prise Legrand de l'ElectroDyane, plutôt rigolote, mais aussi dangereuse. Pour la Toyota Aygo, on fait mieux, et plus pro.

Couramment utilisée sur les bateaux, nous installons sur notre Toyota Aygo une "prise de pont", chromée s'il vous plait, et du plus bel effet ! Craint-elle la pluie ? Non ! IP 44 s'il vous plaît !

Voici le rendu final, deux LED seront installées dans le répétiteur de clignotant. Une rouge, lorsque la batterie de traction sera en charge, et une verte, lorsque cette même charge sera terminée. Le socle et la prise de charge sont parfaitement étanches et même étudiés pour le milieu marin : c'est cher, mais indestructible.
L'intégration du socle a nécessité le découpage de la tôle. Ce fut plutôt long, car il a fallu faire avec les moyens du bord : pince métal, limes, dremel...
Le socle est fixé du côté avant gauche, et non en lieu et place du bouchon de carburant, car le réservoir sera conservé pour alimenter le groupe électrogène à l'avant.
Ca brille tellement, que vous apercevez sûrement une des SAXO électriques en arrière plan que nous convertissons au lithium !
Le chrome du socle permet une très belle intégration à la carrosserie. Certains diront que le socle est de quelques millimètres trop haut. C'est vrai, mais volontaire, car la zone plane de l'aile est très petite, et à l'arrière, le passage du câble de 3x2.5mm2 n'est possible qu'à cet endroit. L'Aygo conçue pour la conversion ? Oui, comme toutes les voitures !
A retenir
La fixation de la prise de charge a nécessité beaucoup de travail, car a nécessité une découpe de la tôle, mais le résultat est là !
Durée des travaux 200min Coût des travaux 200€ Nombre d'ouvriers 1


8
Quand le moteur électrique s'installe
L'association s'emballe !

Après des vacances bien méritées, l'Association revient en force et continue son projet phare : Aygo EV Project.

Les grandes lignes du projet en question sont revues. Le groupe Électrogène est rayé du cahier des charges. Après tout, pourquoi rajouter du poids pour grappiller quelques kilomètres d'autonomie ? Les contraintes thermiques et surtout de sécurité sont nombreuses (compartiment moteur commun électrique/thermique). C'est décidé, l'Aygo EV sera 100% EV !

La voiture est un peu lavée, elle a passé beaucoup de temps dehors par manque de place. Les nouveaux locaux de l'Association permettent de circuler autour de la voiture sans difficulté.
Voici un bel aperçu de la flasque réalisée localement (Blois) en partenariat avec Flexitec. Elle est tout en Alu, donc relativement légère mais robuste. La prise de cotes a été particulièrement délicate, car la boîte de vitesses de l'Aygo est de conception légèrement de travers et le support du moteur thermique lui est de niveau...
Voici le support du moteur, fabriqué localement (Saint Sulpice), qui permet de fixer le moteur électrique au silent block d'origine. Légèrement atteinte par la rouille (acier brut), cette pièce sera peinte après les essais. Nous aurions pu la réaliser en inox, mais dans le doute nous préférions l'acier pour sa facilité de travail.
Voici les dernières pièces usinées à Gallardon, il s'agit de l'adaptateur d'axes, à savoir celui de la boîte de vitesses et du moteur électrique. Fini l'embrayage ! Nous avons directement soudé les cannelures de l'embrayage, plus de volant moteur, ce sont des économies d'énergie, plus de puissance instantanée et plus de confort de conduite.
Voici pour synthétiser les pièces fabriquées pour ce moteur électrique. Ceci représente plusieurs mois de travail acharné, notamment de la part de Tony. Merci pour ce superbe travail !
On commence par fixer la flasque au moteur électrique, on utilise des satanées vis à pas américain, introuvables ou presque en France. D'autant qu'il faut du robuste, le moteur électrique dépasse 42kg !
On installe ensuite le support moteur, et on présente le tout. Le dimensionnement du moteur a été particulièrement long. On souhaitait un moteur le plus puissant, le plus abordable, le plus petit possible. Ce moteur à courant alternatif développe plus de 65Ch et pourra récupérer l'énergie au freinage. Pour bien maîtriser les mouvements et emboîter l'adaptateur d'axes, le moteur est descendu à la main dans le compartiment moteur... secondes intenses.
Finalement, tout est bien qui finit bien. Le moteur est glissé sous le capot sans aucun problème. Il est ensuite boulonné solidement, puis on passe la 4ème. On pousse légèrement la voiture en avant, en arrière. L'axe du moteur électrique tourne, sans nul doute, et sans aucun bruit : vive les moteurs brushless : silence et performances seront sûrement au rendez-vous lors des premiers essais !
Petite vue sur la flasque.
A retenir
Après deux heures de travail, le moteur électrique a toute sa place sous le petit capot de l'Aygo. En quatrième vitesse, on pousse la voiture : rien ne frotte, tout est parfaitement aligné, c'est du bon travail.
Durée des travaux 120min Coût des travaux 1850€ Nombre d'ouvriers 1


9
Test du BMS (Battery Management System)
Reprise du projet !

Le projet de l'association revient sur les devants de la scène.

Le projet de l'association revient sur les devants de la scène. Ce projet privé a été revu par l'association de par de fortes contraintes techniques liées à l'Aygo. La notion de véhicule hybride est abandonnée, au profit d'un pack de batteries imposant (200kgs) qui pourra conférer à la petite citadine entre 100 et 150kms réels. Un système de remorque sera étudié par la suite pour offrir à la Toyota une autonomie plus importante en mode hybride.


Voici Cyrille dans les tests de son BMS fraîchement reçu. Il équipera les quelques 17kWh de batteries au lithium commandés pour sa conversion. L'Aygo devrait bénéficier avec un tel pack d'une centaine de kilomètres d'autonomie minimum. Les batteries Thundersky choisies pour les tests ne sont pas retenues pour la petite Toyota, en effet, notre choix s'est porté sur des batteries plus puissantes pour la motorisation de 50kW.
On installe une alimentation sur la carte du BMS. Les divers composants de celui-ci seront refroidis par plusieurs ventilateurs silencieux et économiques. Les batteries seront également ventilées, dans le but de réduire la température en forte accélération et en phase d'équilibrage des éléments.
Le BMS est mis en marche, une demande de ventilation se déclenche : les 4 cellules lithium Thundersky de test dégagent quelques watts en s'équilibrant. Tout semble ok !!
Les cellules branchées à la volée permettent de vérifier les platines du BMS, reliées à chacun des éléments. Une LED clignote très brièvement lorsque la carte communique avec le contrôleur de BMS. En phase d'équilibrage, ces mêmes LED restent allumées. Des périphériques spécifiques permettent de passer le courant d'équilibrage de 200mA à 2A : ça chauffe !
Ensuite, la carte mère du BMS est reliée au PC portable de l'atelier pour entrer dans la configuration de la bête. Pas de surprise, le budget alloué à ce BMS en vaut le prix : les fonctionnalités sont poussées, très poussées même, tout est modifiable, et la gestion des éléments est quasi parfaite !
Gros bémol au niveau des connexions sur les différentes cartes du BMS, ce dernier est vendu en kit, et le mot est bien faible ! Il faut aller jusqu'à confectionner les câbles + connecteurs : une vraie galère, tant en termes de rendu que de sécurité une fois le tout installé sur le véhicule : faux contacts assurés ! Le tout sera soudé avec précaution : aucune attache rapide ou autre connecteur douteux.
Après quelques configurations, on regarde quelques heures comment se comporte le BMS, et le torturant (charges/décharges isolées d'éléments), tests de contacteurs, etc. Tout est parfait.
Et pour terminer, une petite vue du garage, où nous allons cet hiver terminer la conversion de la Toyota Aygo. Les batteries CALB de 180Ah en 96v devraient arriver dans deux semaines. A très vite !
A retenir
Le BMS est testé avec succès, stable, précis et indispensable, il saura protéger les futures batteries et allonger leur durée de vie.
Durée des travaux 600min Coût des travaux 1700€ Nombre d'ouvriers 1


10
Réception des batteries au lithium
Il y a de l'électricité dans l'air !

Les batteries sont arrivées. Ce sont des CALB, LifePO4 (batteries au lithium, 100Wh/kg), arrivées par avion (un mois de demi après la commande), c'est peu écologique, mais c'est malheureusement la solution la plus adaptée pour ce genre de volume.

En ce mardi 14 Décembre 2010, le projet a pris un peu de retard, alors qu'initialement, nous devions effectuer les premiers tests sur route. Mais qu'importe, nous avons à ce jour réceptionné les batteries de l'Aygo. Une étape de plus... avec ses surprises ! En effet, sur 32 cellules lithium commandées, 4 sont hors d'usage, une est fissurée, et trois autres ont perdu leur électrolyte dans le transport.

Autre surprise imprévue, la Douane et la TVA ont littéralement plombé le budget restant alloué au projet. La conversion de Cyrille devait tourner aux alentours des 21.000€, chiffre officiellement dépassé.

Un court récapitulatif des frais engagés :
- Véhicule d'occasion : 7 900€
- Motorisation électrique : 4 500€
- BMS : 1 600€
- Adaptateurs moteur : 700€
- Pédale d'accélérateur : 200€
- Chargeur LifePo4 3kW : 900€
- Cablage, gaines, cosses, visserie : 600€
- Batteries : 8900€
- Prise de charge/Câble de charger : 250€
- Coffrage des batteries & supports : 450€
- Pompe à vide électrique : 350€
- Chauffage électrique 2kW : 550€

Total : 26 900€, loin, très loin du budget prévu. Certes, c'est moins qu'une Nissan Leaf ou une Mi-Ev, mais ce prototype unique ne respecte pas le cahier des charges initial sur ce point. Reste qu'il devrait nous combler sur bien d'autres plans !


Les batteries Sky Energy (CALB) ont été privilégiées par rapport aux Thundersky pour leur densité énergétique supérieure : 100Wh/kg contre 80Wh/kg. Les 32 cellules CALB de 180Ah 3,2v ont exactement les mêmes dimensions que les Thundersky 160Ah.
Fort malheureusement, à la réception des batteries, il s'avère que 4 d'entre-elles ont souffert du transport. Mal protégées, elles ont toutes subi des dégradations dans les coins, souvent écrasées, et une est même fissurée, souillant sont emballage. Cet incident va retarder les tests, nous devons faire jouer la garantie auprès du fournisseur Chinois.
Au passage, nous remontons la planche de bord avant de présenter les batteries. Le bouton de climatisation activera le chauffage électrique de 2kW, et le bouton de marche arrière active à la fois la lampe arrière et un bip strident. Tout fonctionne à merveille, reste à connecter le BMS à la jauge de carburant, ce qui a nécessité une étude électronique (réalisation à venir).
C'est une belle occasion de vous présenter le chargeur de l'Aygo. C'est un chargeur intelligent qui converse avec le BMS des batteries. Entièrement piloté par le BMS, ce dernier a le pouvoir de stopper la charge en cas d'anomalie sur une cellule. La bête pèse tout de même plus de 8kgs !
Le ventilateur d'origine est conservé. Le monitoring de la température sous le capot est essentiel. Effectivement, un prototype réserve toujours des surprises durant les tests, et l'installation de ce ventilateur est capital afin de prévoir une solution de refroidissement du moteur et de l'électronique pour les conditions difficiles (forte accélération, température extérieure élevée...)
Finalement, on présente les batteries sous le capot, il y en a 12 (8 affichées, et 4 autres à caser...), contre 20 à l'arrière, pour un total de 32, soit 96v nominaux, 180Ah et 17kWh théoriques (une quinzaine utiles).
Il y a davantage de monde dans le coffre, les 20 éléments alourdissent légèrement le train arrière, nous envisagerons probablement le changement des ressorts de suspension.
Lorsque les batteries à l'arrière seront coffrées, une belle moquette viendra recouvrir le tout, la finition sera parfaite... le volume du coffre déjà faible, résolument impacté.
On prépare le BMS, car dès la réception des 4 batteries de rechange, nous pourrons attaquer les tests hors véhicule (BMS + chargeur + motorisation). En attendant, nous réalisons les plans des supports de fixation et des coffrages : il y a encore beaucoup de travail !
A retenir
Quelques batteries ont été abîmées durant le transport, nous devons encore patienter une semaine ou deux pour pouvoir effectuer les premiers essais Batterie + BMS + Chargeur.
Durée des travaux 180min Coût des travaux 8900€ Nombre d'ouvriers 1


11
Conception logicielle et usinage
Une affaire de professionnels

Avec notre partenaire Flexitec, nous étudions les pièces permettant de réaliser les packs de batteries et les supports moteurs : mesures, résitances...

Nous faisons avancer la voiture sur notre plateau, direction Niort pour rejoindre Tony Gendraux, membre, partenaire de l'association et directeur associé de Flexitec. Toutes les compétences de l'entreprise ont été utilisées à profit des différents projets, et toutes les pièces réalisées ont jusqu'à présent trouvé place sans difficulté dans nos VE. L'Aygo est beaucoup plus complexe, explications.

Le siège de Flexitec à Rezé (44). Vous pouvez également contacter Flexitec, consultez leur site internet : http://www.flexitec.fr/
Tony prend les cotes sur la voiture. A l'avant notamment, il faudra loger 16 éléments Lithium, de 80kgs environ ! L'Aygo étant une citadine, il n'est pas aisé de caser tout ce petit monde...

Il est prévu de réutiliser un maximum de pièces d'origine, dont le ventilateur pour les grosses chaleurs. Il n'est pas rare en été d'avoir plus de 65°C sous le capot, et 50kW de puissance avec un rendement de 95% permet de dépasser le seuil de 90°C, fatal pour l'électronique installée. Tout ceci sera donc protégé par un refroidissement passif (alu et calandre) et actif (ventilateur).

Voici une vue sur la motorisation. Sachez que toutes les pièces rouillées non peintes passeront par l'atelier peinture. Le moteur sera également repeint au fil des manipulations, l'aluminium qui le constitue s'est exprimé...
Tony quitte la poussière du garage pour s'installer derrière son bureau... c'est parti pour de longues heures de travail !
Qui aboutissent à un excellent travail, comme à l'habitude de Flexitec !
Les plans de coffrages batteries sont réalisés dans un temps record. La voiture rattrape son retard....
Dans un même temps, on connecte la jauge de carburant au BMS. Pour ce faire, nous développons une carte électronique spécifique qui transforme le signal 0-5v du BMS en courant électrique, étudié ensuite pas la jauge.
De retour, la voiture est démontée pour installer le chauffage électrique. Celui-ci sera commandable à distance pour préchauffer l'habitacle lorsque la voiture est branchée sur le secteur sans impacter l'autonomie.

La semaine prochaine, nous vous montrerons les premières images de l'installation des pièces avant ! A bientôt !
A retenir
Flexitec, bureau d'études s'est beaucoup investi avec l'Association et avec professionalisme !
Nombre d'ouvriers 2


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Fabrication, peinture & installation des coffrages
Des petites boîtes, toujours des petites boîtes.

Les plans de Tony en main, nous allons voir une connaissance sur notre secteur pour aborder la possibilité d'usiner assez rapidement les pièces à fabriquer. Les coffrages et les supports seront ensuite peints et installés directement.

Le temps passe vite, et la première grande épreuve se profile pour l'Aygo à Monaco. L'équipe est sur le point de s'inscrire au Rallye Monte Carlo Energies Alternatives alors que la voiture n'est toujours pas terminée... pression sur les épaules et encore beaucoup de pain sur la planche... de bonnes raisons de ne pas perdre le fil :)

Le premier pack de batteries au lithium est installé à l'arrière. il s'agit d'un boîtier en tole industrielle, fixé sur une plaque en aluminium et solidement boulonné à la carrosserie découpée. Le gros avantage est un centre de gravité bas et la conservation du volume du coffre.
Les pièces non peintes volontairement (pour favoriser la dissipation thermique) sont installées à l'avant. Rien à signaler, tout est parfait.
Les autres pièces dont les boîtiers batterie vont faire un tour en atelier de peinture. La majorité des pièces sera peinte en noir brillant directe, avec une peinture expoy facile à appliquer et surtout résistante.
Les supports en acier brut sont également préparés et peints. Ci dessus, il s'agit des supports du boîtier batterie avant.
Même les boîtiers électriques sont passés en peinture pour une finition irréprochable.
Le coffrage arrière bénéficie quant à lui de deux couches de peinture pour protéger au maximum la tôle. Après la conversion, l'étanchéïté du boitier sera réalisée avec de la fibre de verre puis le tout sera protégé par de l'antigravillon visant à limiter les dégâts occasionnés par la route mais aussi dans le but d'augmenter l'insonorisation.
Finalement, le bac arrière est installé dans la voiture, le résultat est parfait, le pack arrive au niveau de l'essieu arrière, au même niveau que l'ancien pot d'échappement collector.
Le bac avant, légèrement incliné (c'est volontaire à cause de la boîte de vitesses) permet de loger au millimètre les 16 éléments de lithium avant. L'électronique est installée en partie, il reste à présent tout le cablage du système à réaliser.
A retenir
Les coffrages ont été réalisés au millième de millimètre, le constat global est que le projet de motorisation de l'Aygo aura été millimétré et difficile au niveau de l'accéssibilité : on ne peut pas faire de véhicule aussi petit, puissant & autonome.
Coût des travaux 1500€ Nombre d'ouvriers 5


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Finalisation de la conversion...
... et premiers tours de roues

Les batteries sont installées, le BMS connecté à la jauge et aux cellules lithium, le chargeur fixé dans le coffre et le faisceau électrique connecté. Un tour de clef, et tout s'illumine...

Le Dimanche 6 Mars, la voiture recule de mon garage en silence et reviendra 141,9 kilomètres plus tard. Elle aura passé plus d'un an et demi dans notre atelier, véritable fourmilière. Ellle a été levée, trouée, découpée, allégée, alourdie, soudée... un traitement particulier sur une petite citadine légère et... branchée. Je vais vous présenter en quelques mots le projet sur lequel j'ai passé bon nombre de soirées et de week-ends et qui nous a conduit sur les routes du Loir-et-Cher un beau dimanche après-midi.



Le projet démarre mi 2009, alors que l'offre en véhicules électriques est quasi nulle, il faut alors se contenter le plus souvent d'une voiturette sans permis (très chère) ou avec (trop chère) ou d'un TESLA roadster à plus de 80.000? (excessivement cher). L'association Bientôt Électrique que je préside n'en est pas à son coup d'essai après la conversion de 2 Citroën Dyane et d'une Citroën 2CV. C'est décidé, je me prépare à convertir un modèle plus récent que je compte utiliser tous les jours (je parcoure entre 40 et 100kms quotidiens).
Pourquoi une TOYOTA Aygo ?
Le but n'était pas de faire concurrence aux constructeurs, ni même démontrer l'aisance d'un tel projet pour notre équipe, mais bel et bien pouvoir rouler électrique à défaut de trouver une voiture "normale" (entendre par là avec un toit solide et des portes étanches...) équipée de cette motorisation. Il ne faut pas croire que la conversion s'est déroulée dans des conditions idéales, elle fut éprouvante en plus d'être chronophage. Les grands avantages d'une citadine sont principalement son poids et son gabarit réduits, une surface frontale limitée donc un bon aérodynamisme et des petits pneumatiques qui limitent la consommation. Mais en découlent des inconvénients, comme le manque d'espace sous le capot pour y loger les batteries, une charge utile très limitée et automatiquement des contraintes fortes au niveau des points d'ancrage des différentes pièces (tout est léger, très léger...). Nous aurions pu choisir une Kia, une Hyundaï, une PSA.. mais nous avons choisi l'Aygo pour des raisons purement esthétiques !
Quelques mots sur la motorisation
Le cahier des charges est on ne peut plus simple. Un journaliste, un jeune conducteur, un grand-père de 70 ans ne doit pas être déboussolé en entrant dans la voiture et en la conduisant. L'apprentissage doit être rapide et l'utilisation intuitive. Un tour de clef, la voiture est démarrée. Nul besoin de passer la première, le levier de vitesses a disparu, tout comme la pédale d'embrayage. Un petit écran LCD s'allume et affiche le régime moteur, à l'arrêt, "c'est zéro" (n'y voyez pas un jeu de mot). Une légère pression sur l'accélérateur suffit à faire avancer la citadine dans un silence absolu. Un simple bouton est utilisé pour la marche arrière, qui inverse le sens de rotation du moteur électrique, allume le feu de recul et émet un petit bip pour prévenir l'entourage. Le but est de réaliser une conversion fiable, dans les règles de l'art et avec un budget inférieur à 20.000? (hors coût du véhicule). Le cahier des charges est respecté, et dépasse même nos espérances sur plusieurs points : reprises, accélération, puissance continue, autonomie, silence de fonctionnement.
La motorisation de 50kW en crête permet de circuler en ville avec une vivacité légèrement supérieure au modèle thermique, même si l'on se prend vite au jeu d'économiser l'énergie à bord grâce à l'écran LCD qui nous donne de précieuses informations en temps réel. Il s'agit pratiquement de la même motorisation que la C1 EV'ie, à la différence près qu'elle est plus puissante de 20kW, soit 68ch au total au lieu des 39ch de la petite anglo-saxonne qui plafonne à 90km/h, et plutôt 75km/h en conditions réelles. En dehors des parcours urbains, la voiture se défend très bien, elle atteint 100km/h sans peine et plafonne électroniquement à 115km/h et 6500 tours/minute. Cette motorisation a été dimensionnée pour permettre à la fois de se faufiler en ville mais également d'emprunter les voies rapides sans gêner la circulation. Les équipements ont été modifiés, installés ou recablés : ABS, direction assistée, Airbags, vitres électriques, bluetooth, pompe à vide électrique. Le chauffage est assuré par un bloc électrique installé dans l'habitacle à la place de l'aérotherme d'origine. Sa puissance réduite de 95 à 1500w offre un confort de chauffe extraordinaire pour le petit volume de l'habitacle. Un dégivrage s'effectue en quelques secondes seulement, le moteur n'a pas besoin d'être chaud !
Un test grandeur nature
Après quelques vérifications, je décide de recharger la batterie de 18kWh (16kWh utiles). Le chargeur embarqué se branche sur une prise domestique tout à fait standard et permet d'offrir en moyenne 1 kilomètre d'autonomie toutes les trois minutes. Batterie déchargée, il faut compter environ 7h00 de charge et 21kWh, soit un plein à 2? environ. Une fois la batterie chargée à 90%, je prends le volant et la petite route de campagne.


La voiture est un prototype ! Je fais quelques tours dans le village redoutant toujours une panne. Mais tout se passe bien, et même plutôt très bien. La régénération fonctionne à merveille, au lâcher de la pédale d'accélérateur, le petit écran installé sur la planche de bord affiche une régénération de plus ou moins 3kW, en fonction de la vitesse. Je décide de prendre la route vers Blois, le téléphone portable en poche, au cas où... 20, 30, 60kms, le compteur journalier remis à zéro avant le départ défile et la batterie ne bronche pas, ne chauffe pas et offre une puissance toujours aussi linéaire.


Je décide de faire un peu de ville pour vérifier les températures de l'électronique, du moteur et de la batterie. Les démarrages consomment toujours beaucoup d'énergie, la puissance nécessaire pour faire décoller la voiture départ arrêté sans gêner la circulation dépasse souvent 12kW sur de petites périodes. C'est largement dans les clous de la motorisation qui propulse la voiture d'une petite tonne sans broncher. Elle est agile en ville, offre une accélération franche, le plus impressionnant étant de 30km/h à 80km/h, plage où la progressivité de moteur électrique est étonnante et plaque littéralement au siège pied au plancher. 80,90 kilomètres, je décide de retourner au siège de l'association, par précaution.

Je surveille également les batteries pour éviter une décharge profonde. Je constate que la jauge essence raccordée à la batterie est d'une précision redoutable. 120, 130 kilomètres, la batterie offre toujours de la puissance. 135, 138, 140, la nuit commence à tomber, les yeux à me piquer... la batterie fournit toujours, et l'auto roule très bien. A 141,9kms, je décide d'arrêter le test pour ne pas brusquer la première décharge de la batterie d'une valeur dépassant 10.000?. Une chose est certaine, les 150kms d'autonomie sont réalisables, mais pour le record et non pour la longévité de la batterie. Pour des raisons de durée de vie, il est bon d'estimer l'autonomie de notre prototype à 140kms. Le test se sera déroulé en un peu moins de 3 heures à une vitesse moyenne de 53,2km/h.
Ces premiers tests à la fois passionnants et concluants démontrent l'intérêt de la voiture électrique en dehors de la ville pour des trajets quotidiens. On entend bien trop souvent que les voitures électriques sont "strictement urbaines", les nouvelles versions qui vont arriver en cette fin d'année sur le marché (Renault Fluence, Kangoo, Twizy, Nissan Leaf...) seront de véritables engins avides de bitume, n'oublions pas que 140, 150, 160kms représentent en moyenne 2 à 3 heures de conduite en parcours mixte ! L'association participera cette année au rallye Monte Carlo Energies Alernatives afin de tester le prototype dans des conditions difficiles... à suivre !
A retenir
Le projet de conversion de la TOYOTA Aygo est à présent terminé, après 3800 heures de travail intensif. Verdict : la voiture dépasse toutes nos espérances !






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Toyota Aygo EV
Bonjour Georges,

Votre projet est très intéressant, un partenaire songe par ailleurs à réaliser la conversion d'une Audi TT Cabriolet. Vous pouvez prendre contact avec nous pour en parler ou bien continuer vos remarques sur ce fil de discussion ;)

Cyrille au 06 61 62 93 10

Rédigé par : c.q le 22/07/2011 17:52:31

Toyota Aygo EV
Bonjour,

Je suis fasciné par vos travaux.
Depuis un certain temps je me demandai comment faire pour convertir une voiture.
Vos travaux me conforte dans mon idée.
Malheureusement je suis un peu loin de vos locaux, aussi je me demande si je pouvai eventuellement avoir un petit coup de pouce de votre part .
Je suis militaire travaillant comme electronicien sur les radars de ssurveillance.
Suite a la restructuration de l'armée j'ai quitté cette dernière. Il faut que je me trouve une occupation a 49 ans ce n'est jamais trop tard pour commencer un projet nouveau.


Je pense a convertir une petite 4 places genre audi A2 ou autre .

Merci pour votre reponse amicalement Georges

Rédigé par : g.k le 14/03/2011 20:00:47

Bientôt Électrique est une association à but non lucratif immatriculée WALDEC W411002641
Conformément à ses statuts, elle est habilitée à pratiquer une activité commerciale à but non lucratif.