Le
CEA, acteur majeur de la recherche, et
Renault développent
un chargeur embarqué bidirectionnel pour véhicule électrique à très haut rendement.
Plus compact, le chargeur embarqué à très haut rendement
réduit les pertes d'énergie de 30 %,
recharge plus vite la batterie du véhicule électrique et
préserve la durabilité de la batterie.
L'architecture électronique de convertisseur de puissance
est directement intégrée au chargeur du véhicule électrique.
Un convertisseur de puissance est un dispositif électronique, placé entre la source d'énergie électrique et la charge alimentée, qui permet d'adapter la source à la charge et de contrôler le transfert d'énergie de l'un vers l'autre.
Les équipes Recherche et Développement du CEA et de Renault ont conjugué leurs expertises en matière d'électronique de puissance embarquée, notamment
sur les matériaux semi-conducteurs dits à « Grand Gap », qu'ils soient en Nitrure de Gallium (GaN) ou en Carbure de Silicium (SiC).
L'architecture à base de composants « Grand Gap » permet de réduire les pertes d'énergie de 30 % lors de la conversion,
et d'autant l'échauffement, facilitant le refroidissement du système de conversion.
Le travail des ingénieurs pour optimiser
les composants actifs (semi-conducteurs) et
passifs (condensateurs et composants inductifs bobinés) a permis une réduction du volume et du
coût du chargeur.
Grâce à l'utilisation de matériaux ferrites, dédiés à la haute fréquence, et d'un procédé d'injection de mise en forme appelé « Power Injection Molding », le convertisseur gagne en compacité.
L'architecture de convertisseur offre une capacité de charge
allant jusqu'à 22 kW en mode triphasé, ce qui permet de charger plus rapidement le véhicule électrique tout en
garantissant la durabilité de la batterie.
Le
chargeur bidirectionnel permet au véhicule électrique branché d'injecter l'énergie de la batterie vers le réseau électrique et de
stocker l'énergie venant du réseau électrique.
L'énergie stockée dans la batterie peut par exemple être renvoyée vers le réseau ou servir à alimenter les besoins en énergie d'une maison autonome, sous réserve que la maison soit notamment équipée d'un compteur bidirectionnel.
Le chargeur embarqué bidirectionnel est compatible avec les normes de compatibilité électromagnétique (CEM) des réseaux et de la
voiture électrique.
La technologie d'échanges bidirectionnels permettra aux
véhicules électriques Renault de restituer une partie de l'électricité stockée dans les batteries pour optimiser le fonctionnement du réseau et pallier le caractère intermittent des énergies renouvelables. C'est le principe du V2G, ou vehicle-to-grid.
Le convertisseur de puissance a fait l'objet de près de 3 ans de recherches du CEA et de Renault et de 11 brevets communs déposés.
Le déploiement sur les véhicules électriques Renault est prévu d'ici la fin de la décennie.
Jean-François Salessy, directeur de l'Ingénierie Avancée chez Renault Group explique
« Ce projet avec le CEA a été au-delà de nos attentes en confirmant la capacité à atteindre les performances attendues en termes de rendement et de compacité. Il ouvre des perspectives fortes sur l'électronique de puissance qui constitue un vrai challenge dans le véhicule électrique pour exploiter au mieux les capacités des batteries. Avec la recharge bidirectionnelle, le véhicule se met au service du réseau électrique et permet au consommateur final de réduire ses dépenses énergétiques. »« Nous sommes fiers d'accompagner Renault Group sur ce développement » s'enthousiasme Sébastien Dauvé, directeur de l'institut Leti du CEA.
« Nous avons su rassembler la vision système de Renault Group sur l'électrification du véhicule et du groupe moteur, et les compétences de nos équipes sur les architectures de convertisseur et les composants ; au final nous avons mis en œuvre une architecture adaptée aux besoins et à forte valeur ajoutée. »« L'utilisation de matériaux innovants avec des brevets communs Renault Group - CEA sur le chargeur a permis de fabriquer le transformateur dédié, qui constitue une brique clef dans ce type de développement, car il permet une réduction des volumes avec des performances qui vont au-delà de l'état de l'art », décrit François Legalland, directeur de l'institut Liten du CEA.
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