Renault: alimenter une maison en électricité avec une voiture électrique

Publié par Redbran le 17/01/2023 à 13:00
Source: CEA
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Plus compact, ce chargeur à très haut rendement réduira les pertes d'énergie de 30 % et rechargera plus vite la batterie du véhicule. Bidirectionnel, le chargeur permettra aussi au véhicule branché d'injecter l'énergie de la batterie vers le réseau électrique (Un réseau électrique est un ensemble d'infrastructures permettant d'acheminer...). Objet de 11 brevets, cette innovation française unique sera déployée sur les véhicules Renault d'ici la fin de la décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix »...).


Renault Group

Et si le véhicule devenait un pilier du réseau électrique ? C'est le principe du V2G, ou vehicle-to-grid, une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) d'échanges bidirectionnels qui permettra prochainement aux véhicules Renault de restituer une partie de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...) stockée dans les batteries pour optimiser le fonctionnement du réseau et pallier le caractère intermittent des énergies renouvelables.

Sur ce sujet, et pour aller encore plus loin, le CEA, acteur majeur de la recherche, et Renault Group, pionnier et expert du véhicule électrique, travaillent déjà sur les futures générations de ces technologies V2G qui seront déployées d'ici la fin de la décennie. Le CEA et Renault Group ont pour cela développé ensemble une nouvelle architecture électronique de convertisseur de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) directement intégrée au chargeur du véhicule. Fruit de près de 3 ans de recherches et ayant fait l'objet de 11 brevets communs déposés, ce convertisseur de puissance* développé à partir de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) innovants et plus compact permettra de réduire les pertes d'énergies de 30 %, d'améliorer le temps de recharge du véhicule et de garantir la durabilité de la batterie. Mieux encore, il sera surtout bidirectionnel en stockant l'énergie venant du réseau électrique.

Des matériaux innovants

Les équipes R&D du CEA et de Renault Group ont conjugué (En mathématiques, le conjugué d'un nombre complexe z est le nombre complexe formé de...) leurs expertises en matière d'électronique de puissance (L'électronique de puissance est l'une des branches de l'électrotechnique, elle concerne les...) embarquée, notamment sur les matériaux semi-conducteurs dits à "Grand Gap", qu'ils soient en Nitrure de Gallium (GaN) ou en Carbure de Silicium (Le carbure de silicium est un minéral presque exclusivement artificiel, une céramique...) (SiC). Résultat: la nouvelle architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) 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.

Réduction du volume du chargeur

Par ailleurs, 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 (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...), et d'un procédé d'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) de mise en forme appelé "Power Injection Molding", le convertisseur a pu gagner en compacité.

Vers plus de performance

Cette nouvelle architecture de convertisseur offre une capacité de charge allant jusqu'à 22 kW en mode triphasé, ce qui permet de charger plus rapidement son véhicule tout en garantissant la durabilité de la batterie. Elle permet également au chargeur d'être bidirectionnel, l'énergie stockée dans la batterie pouvant par exemple être renvoyée vers le réseau ou servir à alimenter les besoins en énergie d'une maison autonome, pour peu que cette dernière soit notamment équipée d'un compteur bidirectionnel. La solution est compatible avec les normes de compatibilité électromagnétique (La compatibilité électromagnétique (CEM) est l'aptitude d'un appareil ou d'un...) (CEM) des réseaux et de la voiture.

"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." Jean-François Salessy, directeur de l'Ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) Avancée chez Renault Group.

"Nous sommes fiers d'accompagner Renault Group sur ce développement. 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 oeuvre une architecture adaptée aux besoins et à forte valeur ajoutée." Sébastien Dauvé, directeur de l'institut Leti du CEA.

"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." François Legalland, directeur de l'institut Liten du CEA.

Note:
* 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.
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