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Retour vers le futur des véhicules électriques


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Retour vers le futur des véhicules électriques

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Les véhicules électriques sont devenus une réalité et aujourd’hui, les scientifiques voient plus loin : ils explorent de nouvelles pistes pour les rendre plus sûrs, plus fiables, plus autonomes et plus abordables. Dans ce domaine, les chercheurs européens ne manquent pas d’idées quand il s’agit de s’attaquer à ces défis. Dans cette édition spéciale de Futuris, nous rendons visite à deux équipes implantées en Italie : l’une met au point un modèle modulaire inattendu qui peut prendre la forme d’une mini-voiture restaurant tandis que l’autre travaille à garantir la sûreté et la fiabilité technique des modèles électriques et de leurs bornes de recharge. Enfin, nous nous intéressons à un projet mené en France qui vise à allonger l’autonomie de certaines voitures électriques en les équipant d’une remorque renfermant un moteur.

A Rivoli en Italie, nous découvrons un petit véhicule à l’allure inédite mi-voiture mi-camionnette qui d’après ses concepteurs, “s’adapte à tous les goûts, nous indique notre reporter Julián López Gómez, non seulement parce que les cellules photovoltaïques qui se trouvent sur son toit et ses flancs alimentent ses batteries, mais aussi parce qu’on peut y faire à manger.”

Un miniscule food truck avec panneaux solaires

A l’arrière de ce véhicule, on trouve en effet un micro-ondes et des plaques de cuisson. Les scientifiques qui ont conçu ce prototype le testent sous nos yeux, en préparant un bon petit plat. “C’est une voiture-restaurant électrique, explique Pietro Perlo, directeur général de l’entreprise IFEVS participante du projet de recherche européen, la plate-forme PLUS-MOBY. On voulait prouver qu’en utilisant uniquement l‘énergie photovoltaïque, on pouvait faire rouler le véhicule, mais aussi y mettre une cuisine pour faire à manger, le tout dans une démarche plus respectueuse de l’environnement,” poursuit-il.

L’objectif global du projet de recherche, c’est d’ouvrir la voie à de nouveaux véhicules électriques légers, citadins et modulaires. Le minuscule food truck est le dernier né d’une gamme complète qui comprend des petits pick-ups, des vans et des taxis. Ils présentent les mêmes éléments de conception en matière de chassis, de transmission et de technologies nécessitant un apport en énergie.

“Quelles difficultés mécaniques et électriques avez-vous rencontré lors de la mise au point de ce prototype ?” demande Julián López Gómez à Pietro Perlo. “Notre voiture est modulaire : on a toujours le même châssis qui s’appuie sur un mélange d’acier très résistant, le prototype a quatre roues motrices et deux moteurs – l’un à l’avant, l’autre à l’arrière – et chaque moteur fait tourner deux roues,” lui précise-t-il.

Ces véhicules intègrent des éléments simples. Ce qui facilite l’assemblage et permet de réduire les coûts. Mais pour les rendre aussi sûrs que les autres sur ce marché, les chercheurs ont dû trouver de nouvelles solutions. “On parle de très petites voitures, insiste Javier Romo García, ingénieur mécanique au sein de la Fondation CIDAUT, partenaire du projet. Donc il y a beaucoup moins d’espace pour absorber l‘énergie, ajoute-t-il. On a donc décidé d’utiliser un acier spécial pour sa structure : c’est un acier très élastique, vraiment innovant et le plus gros avantage, c’est que cet acier absorbe de grandes quantités d‘énergie,” souligne-t-il.

Les deux moteurs de la voiture comportent des aimants, mais pas de matériaux à base de terres rares – des métaux à l’exploitation coûteuse et nuisible à l’environnement -. L’option est donc plus économique. Par ailleurs, les roues ont une fréquence de rotation qui peut aller jusqu‘à 9000 tours par minute.

“Aussi sûr qu’un avion et aussi peu coûteux qu’une machine à laver”

“Les exigences dans ce genre de traction électrique, ce sont essentiellement un haut rendement, une forte densité de puissance et une vitesse constante et c’est ce que nous avons essayé de mettre au point, explique Paul Minciunescu, ingénieur électricien chez ICPE. Le fait que cette voiture dispose de deux moteurs offre des avantages : les deux moteurs donnent plus de flexibilité au véhicule et cela améliore ses performances d’accélération, ce sont ses principaux atouts,” assure-t-il.

A présent, ces scientifiques sont en train de tester la fiabilité et l’ergonomie de leurs modèles. Ils étudient de très près, la visibilité, la manoeuvrabilité, la détection embarquée ou encore la puissance de calcul. “Notre objectif, c‘était de développer un véhicule véritablement high-tech doté de technologies de pointe qui soit aussi sûr qu’un avion et aussi peu coûteux qu’une machine à laver, explique Marco Ottella, ingénieur électricien chez Bitron et coordinateur de ce projet PLUS-MOBY. Dans les années 90, dit-il, le grand défi, c‘était de faire entrer les téléphones portables dans tous les foyers ; aujourd’hui, notre but, c’est de mettre l’une de ces voitures dans les garages de tous les Européens.”

Alors que les tests de validation se poursuivent, les chercheurs disent aujourd’hui, être prêts pour l‘étape ultime. “Notre idée, c’est que la fabrication soit sur mesure, explique Pietro Perlo. Dites-nous où vous voulez produire ces voitures, on arrive avec nos camions et à l’intérieur, il y a des robots programmés pour assembler les véhicules ; donc en seulement quelques jours, vous allez être capables de produire des véhicules électriques que nous estimons sûrs, fiables et performants et qui sont alimentés en majeure partie par des sources d‘énergie renouvelables,” fait-il remarquer. La production industrielle de ces véhicules modulaires pourrait démarrer dans moins de deux ans d’après l‘équipe de recherche.

Quelle sûreté ? Quelle fiabilité ?

Mais comment garantir la sûreté et la fiabilité technique des modèles électriques existants et futurs et de leurs bornes de recharge ? C’est à cette question que veulent répondre d’autres scientifiques d’un des laboratoires du Centre commun de recherche de la Commission européenne (CCR) à Ispra dans le nord de l’Italie.

Pour tester les performances des véhicules électriques et hybrides, ces chercheurs disposent d’une chambre climatique où le niveau d’humidité est contrôlé et où les températures peuvent aller de – 30 à + 50 degrés Celsius. Il s’agit d‘évaluer l’impact du chauffage, de la ventilation et de la climatisation en fonction des cycles de conduite et des conditions climatiques. Mais ce n’est pas tout.

“On recueille des informations sur les données électriques, le ratio entre les émissions du véhicule et sa consommation, mais aussi la consommation d‘électricité propre au véhicule et le fonctionnement de la batterie,” détaille Germana Trentadue, ingénieure en télécommunications au CCR.

Dans une autre chambre, on analyse les émissions électromagnétiques générées par les voitures électriques lors de l’accélération, la conduite et le freinage. Des antennes de réception et des récepteurs servent à mesurer les éventuelles interférences avec les fréquences de communication. On teste aussi la résistance des véhicules électriques aux champs électromagnétiques extérieurs.

Les émissions électromagnétiques en question

“Pourquoi est-ce important de mesurer les champs électromagnétiques autour de la voiture ?” demande notre reporter Julián López Gómez à Harald Scholz, ingénieur coordinateur spécialisé dans la recherche sur la mobilité électrique au CCR. “La mobilité électrique est un domaine de recherche très jeune et elle comporte des équipements techniques pour lesquels des craintes doivent être dissipées et le développement des méthodes doit se poursuivre si l’on veut surmonter les difficultés en matière de sécurité dans l’avenir, souligne-t-il avant d’ajouter : On peut citer par exemple, la question des champs magnétiques très basse fréquence lors du rechargement qui pourraient dans certaines circonstances, générer un risque pour les porteurs de pacemaker et nous voulons bien sûr, exclure ce genre de risque dès le départ.”

Autre domaine d‘études : l’interopérabilité des systèmes d’alimentation et de communication en jeu lors de la recharge des véhicules. Les chercheurs travaillent par exemple, sur des réseaux électriques intelligents qui intégrent des sources d‘énergie renouvelables.

“Imaginons une future application pour smartphone qui vous permette de réserver une borne de recharge pour votre voiture électrique, précise Miguel Olariaga Guardiola, ingénieur en télécommunications au CCR. Vous la réservez, vous y allez, vous rechargez votre voiture : cela pourrait sembler très simple, il vous faudrait seulement trente minutes pour faire tout cela, mais cela nécessite de coordonner en temps réel, de dix à quinze intermédiaires, systèmes et composants différents, c’est très complexe, affirme-t-il. C’est à quoi on s’attaque dans nos laboratoires : on veut une bonne collaboration entre tous ces acteurs techniques,” conclut-il.

L’ensemble de ces travaux devrait aider à établir des normes de sécurité et de fiabilité pour les futurs véhicules électriques et dispositifs de recharge.

Un générateur dans une remorque

“Certains rêvent de véhicules électriques de plus en plus sophistiqués. Mais aujourd’hui, leur manque d’autonomie reste leur talon d’achille, précise notre reporter Julián López Gómez. La plupart des modèles actuellement sur le marché ont encore un rayon d’action très limité : une difficulté qu’une autre équipe estime être en train de surmonter,” poursuit-il.

En région parisienne, des chercheurs ont mis au point un générateur logé dans une petite remorque. Il peut être programmé par le biais d’une application mobile. Le dispositif conçu comme un prolongateur d’autonomie permet d’envisager de longs trajets. L‘énergie provient d’un petit moteur à essence.

Un moteur à essence intégré

“Sur l’autoroute, nous précise Jean-Baptiste Segard, PDG et fondateur d’ EP Tender – le nom du concept -, quand on roule à 100 km/h, on a peut-être 100 km d’autonomie avec une voiture électrique ; avec EP Tender, on peut faire 500 km, puis au bout de 500 km, on fait le plein d’essence et on repart,” assure-t-il. “Il y a des gens qui vont se dire que c’est quand même curieux de produire de l‘électricité avec de l’essence,” fait remarquer notre journaliste. “Oui, c’est un vrai paradoxe, reconnaît Jean-Baptiste Segard avant d’ajouter : On va rouler presque tout le temps à l‘électricité, sur de petits trajets : donc, quand on fait 20-30 km, on le fait sur la batterie et quand on fait 500 km, on va le faire à l’essence, mais combien de fois dans l’année fait-on 500 km ? Trois, cinq ou dix fois maximum.”

La remorque qui ne s’adapte pour l’instant qu‘à certaines voitures a une longueur d’environ 1 mètre 20, un poids de 250 kilos et fournit une puissance maximale de 20 kilowatts. A l’intérieur, on trouve aussi des systèmes électroniques complexes. “Il a fallu d’abord trouver le bon processeur, le bon système et faire en sorte que les algorythmes qu’on avait imaginés sur papier fonctionnent dans la vie réelle,” indique Fabrice Viot d’EP Tender.

Les premiers exemplaires ont été fabriqués par une PME française baptisée ADACCESS. D’après ses développeurs, le produit est désormais prêt à intégrer des lignes de montage industrielles, diverses contraintes ayant été prises en compte. “On a du moteur thermique, on a de l‘électronique de puissance dans un environnement qui est assez restreint, avec ces contraintes d’intégration mécanique, avec ces fonctions un peu complexes qui sont intéressantes dans la réalisation du EP Tender,” insiste Damien Alfano, patron de la société.

A la location

Les concepteurs de la remorque travaillent sur un modèle commercial fondé sur la location. “On ne va pas fabriquer un Tender pour chaque voiture, on ne va pas mettre un moteur dans chaque voiture. Vous allez avoir un Tender peut-être pour quinze ou vingt voitures et chacun va l’utiliser uniquement quand il en aura besoin, présente Jean-Baptiste Segard. “Et on parle de quel prix ?” demande notre reporter. “Si vous ne le louez qu’une journée et que le moteur ne fonctionne qu’une heure, vous payez 17 euros, précise le PDG d’EP Tender. Si vous le louez une journée et que le moteur fonctionne plus longtemps, au-delà de la première heure, cela vous coûtera 7 euros de l’heure : donc pour un fonctionnement de quatre heures, vous allez payer 17+21, ce qui fait 38 euros,” dit-il.

D’après les initiateurs du projet, la remorque EP Tender devrait faire son apparition sur les routes européennes d’ici trois ans.

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