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Urban Lab 2 : Innovative technology to reduce fuel consumption in urban environments

Renault Trucks introduces Urban Lab 2 - its laboratory distribution vehicle developed with six partners under the collaborative EDIT (Efficient Distribution Truck) project. Combining innovative technology in aerodynamics, hybridisation of the engine, tyres and vehicle-infrastructure communication, fuel consumption savings of 13% have been achieved.


Whereas Optifuel Lab 1 and 2 were experimental vehicles dedicated to Research and Development for Long Distance transport, Urban Lab 2, designed using a 19-ton Renault Trucks D WIDE Euro 6, targets the urban and regional distribution sector. The truck features a range of technology developed with six partners, namely Valeo, Lamberet, Michelin, BeNomad, INSA Lyon (LamCoS) and IFSTTAR (LICIT). Urban Lab 2 is the result of the EDIT (Efficient Distribution Truck) project, financed by the Single Inter-Ministry Fund, Auvergne Rhône-Alpes Region, Métropole de Lyon, Ain Department Council and the FEDER.


The aim is to offer accessible innovation by 2020, focusing on four key areas: aerodynamics, the drive chain, connectivity and tyres.

 


Aerodynamics


To reduce the aerodynamic drag of the Urban Lab 2 - and therefore its fuel consumption - engineers worked on airflow throughout the vehicle. Lamberet and Renault Trucks adapted the cab, chassis and refrigerated body to the recommendations of aerodynamic specialists, whilst meeting the regulatory and operating requirements of controlled-temperature transport. The first step involves reducing the front surface area: "The refrigeration unit is normally located above the cab", explained François Savoye, Energy Efficiency Strategy Manager at Renault Trucks. "On Urban Lab 2, we decided to position it in the wheelbase of the vehicle to free up space overhead and optimise the body/tractor link to lower the body and improve airflow. This meant we could incorporate a roof deflector shaped to provide seamless continuity with the body. Redesigning the interior architecture of the refrigerated body has made a marked improvement in the shape of the roof, without adding to the height. As for the sides of the vehicle, these are fitted with textile side deflectors. "We have used a PVC-coated textile for the first time", François Savoye added. "When stretched and fitted on the side protectors, it provides a light, effective and economic system."


Lateral airflow is also boosted by streamlined wheels and the fitting of rear deflectors that are perfectly in keeping with the architecture and continuity of the tailgate. These deflectors are angled so as to reduce depression in the slipstream of the vehicle and do not require any manual operation when handling the doors. The access step is completely covered thanks to a mobile guard opened by door extensions that provides a seamless continuity between the upper and lower sections of the cab. Ground clearance is optimised by the addition of flexible components, thus optimising air flow in the understructure. Lastly, replacing wing mirrors with a system of profiled cameras and internal feedback screens also helps reduce vehicle air resistance.

 

 

Stop&start and micro-hybrid


To reduce fuel consumption, Urban Lab 2 also proves innovative in its engine design, with a system combining Stop&Start and micro-hybrid technology, developed in partnership with Valeo. The Stop&Start system cuts the engine when the vehicle comes to a halt, at a red light for example, thereby reducing fuel consumption. In addition, the micro-hybrid system recovers "free" energy, such as energy generated during foot lift or braking, via a high-power (48 V) reversible electric machine. This energy can be used to drive the electrical accessories of the vehicle or reduce the mechanical power required by the thermal engine. Renault Trucks has also been working with the Lyon INSA to reduce friction in the front face of the engine in order to optimise the overall efficiency of the micro-hybrid system.

 


Connectivity


For Renault Trucks, drivers play a key role in reducing fuel consumption. This is why Urban Lab 2 features technology to help them with their driving by connecting the vehicle to infrastructures. Working with the company BeNomad, engineers have developed special navigation software that to provide this connectivity. For each journey, the GPS proposes the route that is the most efficient and uses the least fuel, estimating both the predicted journey time and fuel consumption. This software has been configured to take not only fuel consumption into account, but also, and above all, the operational constraints of a distribution vehicle.


Lastly, Urban Lab 2 is connected to infrastructures to optimise driving through green lights. When Urban Lab 2 approaches traffic lights, it receives information from the lights and the system calculates if it is more efficient to brake or accelerate, when conditions and regulations allow it to do so. This therefore limits the amount of stop-start driving, which has a highly negative impact on fuel consumption.


The traffic modelling expertise of LICIT has helped Renault Trucks to effectively integrate the effect of traffic on fuel consumption.

 


Tyres


Already a partner on the Optifuel Lab 1 and 2 projects, Michelin is once again working with Renault Trucks to develop energy-saving tyres specially designed for distribution vehicles. "The objective of these tyres is to further reduce rolling resistance, without negatively impacting other performance criteria, such as safety, grip or longevity", explained François-Jacques Cordonnier, Truck Pre-development Manager at Michelin.


To this end, Michelin has deployed its wide range of technologies, in particular Infini-Coil technology, to guarantee tyre endurance and safety. Firstly, the self-generating tread ensures a lasting grip throughout the life of the tyre and secondly, silica is used as a reinforcing agent in the tread to improve the compromise between longevity and rolling resistance.


Finally, Renault Trucks and its partners have set themselves the ambitious target of reducing fuel consumption by 13% compared to an equivalent Renault Trucks D WIDE. The vehicle was tested for the first time on a closed circuit in November 2016 and will be roadtested in Bordeaux from February 2017 onwards. The results will be presented at the end of the project, scheduled for 2018.

Renault Trucks présente Urban Lab 2, son véhicule laboratoire de distribution, développé dans le cadre du projet collaboratif EDIT (Efficient Distribution Truck) avec six partenaires. Il rassemble des technologies innovantes liées à l’aérodynamisme, à l’hybridation du moteur, aux pneumatiques ou encore à la communication véhicule-infrastructures pour, au final, parvenir à réduire la consommation de 13 %.

Alors qu’Optifuel Lab 1 et 2 étaient des véhicules expérimentaux dédiés à la Recherche et Développement pour le transport Longue Distance, Urban Lab 2, élaboré sur la base d’un Renault Trucks D WIDE Euro 6 de 19 tonnes, concerne les métiers de la Distribution urbaine et régionale. Il rassemble diverses technologies développées avec six partenaires : Valeo, Lamberet, Michelin, BeNomad, INSA de Lyon (LamCoS) et IFSTTAR (LICIT). Urban Lab 2 est issu du projet EDIT (Efficient Distribution Truck), financé par le Fond Unique Interministériel, la Région Auvergne Rhône-Alpes, la Métropole de Lyon, le Conseil départemental de l’Ain et le FEDER.

L’objectif est de proposer des innovations accessibles à l’horizon 2020. Elles concernent principalement quatre domaines : l’aérodynamisme, la chaîne cinématique, la connectivité  et les pneumatiques.

Aérodynamisme

Pour réduire la traînée aérodynamique d’Urban Lab 2 et donc sa consommation, les ingénieurs ont travaillé sur l’écoulement de l’air sur l’ensemble du véhicule. Lamberet et Renault Trucks ont adapté la cabine, le châssis et la caisse frigorifique aux préconisations des aérodynamiciens tout en respectant les contraintes fonctionnelles et réglementaires du transport sous température dirigée. Il a d’abord fallu réduire la surface frontale : « Habituellement, le groupe frigorifique est situé au-dessus de la cabine » explique François Savoye, directeur de la stratégie efficacité énergétique chez Renault Trucks. « Sur Urban Lab 2, nous avons décidé de l’installer dans l’empattement du véhicule afin de libérer de l’espace en hauteur et d’optimiser la liaison caisse / porteur pour abaisser la caisse et améliorer les écoulements d’air. Nous avons donc pu intégrer un déflecteur de toit en parfaite continuité de forme avec la caisse.» Une refonte de l’architecture intérieure de la caisse frigorifique a permis sans ajout de hauteur, d’améliorer sensiblement la forme de son pavillon. Les flancs du véhicule sont, quant à eux, équipés de déflecteurs latéraux textiles. « Nous utilisons pour la première fois un textile enduit de PVC qui est tendu et installé sur les protections latérales » précise-t-il, « un dispositif léger, efficace et peu onéreux ».

 

L’écoulement de l’air latéral est également favorisé par les roues carénées et par la présence de déflecteurs arrière qui s’inscrivent parfaitement dans l’architecture et la continuité du hayon. Ces derniers sont angulés de façon à


réduire la dépression dans le sillage du véhicule et ne nécessitent aucune opération manuelle lors de la manipulation des portes. L’emmarchement est complètement couvert grâce à un portillon mobile entraîné à l’ouverture par les extensions de porte qui assurent une parfaite continuité de forme entre les zones haute et basse de la cabine. Une optimisation de la garde au sol rendue possible par l’ajout d’éléments souples a permis d’optimiser les flux dans le soubassement. Enfin, le remplacement des rétroviseurs par un dispositif de caméras profilées et d’écrans de retour intérieurs, contribue également à réduire la résistance à l’air du véhicule.

Stop&start et micro-hybride

Pour réduire sa consommation, Urban Lab 2 innove également en matière de motorisation avec un dispositif combinant les technologies Stop&Start et micro-hybride développées conjointement avec Valeo. Le Stop&Start permet de couper le moteur lors des phases d’arrêt du véhicule, par exemple aux feux rouges et donc, de limiter la consommation. En complément, le système micro-hybride permet de récupérer via une machine électrique réversible de forte puissance (48 volts) l’énergie « gratuite ». Par exemple celle générée en levée de pied ou au freinage. Cette énergie peut être utilisée pour alimenter les accessoires électriques du véhicule ou pour réduire la puissance mécanique demandée au moteur thermique. Renault Trucks collabore aussi avec l’INSA de Lyon sur la réduction de la friction de la face avant moteur dans le but d’optimiser le rendement global du système micro-hybride.

La connectivité

Pour Renault Trucks, le conducteur est un élément essentiel de la réduction de la consommation. C’est pour cette raison qu’Urban Lab 2 embarque des technologies destinées à l’assister dans sa conduite en connectant le véhicule aux infrastructures. Les ingénieurs ont ainsi développé avec la société BeNomad un logiciel spécifique de navigation et assuré une connexion du véhicule aux infrastructures. Pour chaque trajet, le GPS propose au conducteur le parcours le plus efficace et le plus économe en carburant, en estimant à la fois le temps de trajet prévu et la consommation. Ce logiciel a été paramétré pour prendre en compte la consommation mais aussi et surtout les contraintes opérationnelles d’un véhicule de distribution.

Enfin, Urban Lab 2 est connecté aux infrastructures pour favoriser son passage au feu vert. Lorsqu’Urban Lab 2 approche d’un feu tricolore, il reçoit des informations de celui-ci et le système calcule s’il est plus économe de freiner ou d’accélérer le véhicule, lorsque les conditions et la règlementation le permettent. De cette manière, les occurrences des phases d’arrêt-redémarrage, très pénalisantes en termes de consommation de carburant, sont limitées.

L’expertise du LICIT sur la modélisation du trafic aide Renault Trucks à mieux intégrer l’impact de celui-ci sur la consommation.

La monte pneumatique

Déjà partenaire des projets Optifuel Lab 1 et 2, Michelin est de nouveau aux côtés de Renault Trucks pour développer des pneus économes en énergie, spécifiques à l’activité de distribution. « L’objectif en matière de pneumatiques est de réduire encore leur résistance au roulement, sans dégrader les autres performances, que ce soit la sécurité, l’adhérence ou la longévité » explique Jean-François Cordonnier, directeur du pré-développement poids lourds chez Michelin.

Pour cela, Michelin déploie son panel de technologies comme notamment l’Infini Coil pour garantir l’endurance et la sécurité du produit. D’une part, les sculptures auto-régénérantes assurent la pérennité de l’adhérence tout au long de la vie du pneumatique, d’autre part, la silice est utilisée comme charge renforçant la bande de roulement, pour améliorer le compromis entre la durée de vie et la résistance au roulement.

Au final, Renault Trucks et ses partenaires se sont fixé un objectif de réduction de la consommation ambitieux de -13 % par rapport à un Renault Trucks D WIDE équivalent. Le véhicule a effectué ses premiers essais sur circuit fermé en novembre 2016 et sera en test sur route dans la ville de Bordeaux dès février 2017. Les résultats seront présentés à la fin du projet, prévue pour 2018.
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