Donner le coup d'envoi de l'industrie des véhicules électriques

Dans l'UE, les transports représentent environ 70% de la consommation totale en pétrole, la grande majorité étant importée de l'étranger. Plus d'un million de véhicules supplémentaires devraient rouler sur les routes européennes tous les 50 ans, aussi la consommation énergétique, les embouteillages et la pollution devraient-ils continuer à augmenter si le moteur à combustion interne reste la principale source d'énergie automobile. Ainsi, l'UE, les gouvernements nationaux et les entreprises privées dépensent des millions pour soutenir le développement de véhicules électriques.

«Plutôt que d'offrir des formes de mobilité basées sur les prix énergétiques soumis à une constante augmentation, l'industrie doit désormais satisfaire la demande rationnelle de mobilité: des voitures propres, sûres et à faible consommation énergétique, nécessitant moins d'énergie à la production et exploitant des matériaux recyclables», explique le Dr Pietro Perlo, le président d'Interactive Fully Electrical Vehicles (IFEVS), une PME italienne consacrée au développement de véhicules électriques.

Le Dr Perlo a assisté à la supervision du développement de technologies de véhicules électriques révolutionnaires dans le cadre du projet P-MOB («Integrated enabling technologies for efficient electrical personal mobility»), soutenu à près de 2,8 millions d'euros par la Commission européenne. Impliquant des chercheurs issus de six entreprises (Siemens en Allemagne; Mazel en Espagne; IFEVS, Polimodel et Fiat en Italie; et Magnomatics au Royaume-Uni), ainsi que de l'université de Sheffield au Royaume-Uni, le projet a entraîné le développement d'un prototype de voiture électrique innovant avec une autonomie maximale de 20 kilomètres (km) fonctionnant à l'énergie solaire.

Coordonné par le Centro Ricerche Fiat de Turin, en Italie, l'équipe du projet P-MOB a tenté de rompre le lien entre une capacité de transport élevée et l'augmentation des morts sur la route, les embouteillages et la pollution, en développant un prototype de véhicule électrique propre, sûr et compact. Pour ce faire, les chercheurs ont adopté une approche innovante d'intégration des systèmes avancés se concentrant, entre autres, sur les piles solaires, les moteurs électriques et les commandes à couple magnétique, la gestion de la puissance et de l'énergie, les accumulateurs distribués et les technologies permettant aux véhicules électriques de réimporter l'énergie dans le réseau électrique en veille.

«La conception respecte les normes de sécurité les plus élevées, une empreinte carbone minime et ne demande qu'une faible consommation énergétique, faisant ainsi du prototype le véhicule idéal selon les besoins du conducteur en ville mais également sur les routes», commente le Dr Perlo.

Le prototype est un véhicule compact, pesant moins de 600 kg avant l'installation de la batterie et pouvant atteindre une vitesse maximale de plus de 100 km/h, conformément aux nouvelles régulations sur les «micro-voitures» électriques. Il peut également se conformer aux régulations classiques des catégories de véhicules M1 (une voiture pour un maximum de huit passagers).

Aérodynamique, sûr et à énergie solaire

Un projet parallèle appelé WIDE-MOB («Building blocks concepts for efficient and safe multiuse urban electrical vehicles»), impliquant également les partenaires de P-MOB, a assisté à la conception et au développement des bases fondamentales des véhicules électriques. L'équipe de WIDE-MOB a travaillé sur un aérodynamisme optimisé pour réduire considérablement la résistance à n'importe quelle vitesse, des structures légères et abordables conçues pour une sécurité élevée en cas de collision frontale ou latérale ainsi qu'une variété de technologies de propulsion distribuée.

«Notre véhicule est le premier à posséder un groupe propulseur à deux moteurs avec un moteur par essieu. Nous avons incorporé deux portes de chaque côté pour assurer un degré élevé de sûreté, une meilleure ergonomie et réduire la complexité grâce à une résistance aérodynamique extrêmement faible: près de 30% de moins que les autres véhicules de même dimension», commente le Dr Perlo. «Toutes les technologies ont été développées au cours du projet par les partenaires. Seules les batteries ont été produites en dehors d'Europe, bien que la conception ait été mise au point dans le cadre du projet.»

Les systèmes de contrôle de TIC intégrés du projet permettent le fonctionnement de deux moteurs et de deux différentiels (ainsi les essieux avant et arrière du véhicule sont indépendants, ce qui permet une conduite à quatre roues motrices) ainsi que des variations de rapport de couple en fonction des conditions de conduite, ce qui offre de nombreux avantages importants. Ces technologies améliorent le contrôle du véhicule sur des petites courbes, améliorent l'adhérence à la route en cas de précipitation ou de verglas, offrent une impression d'accélération plus nette sans supplément de puissance et permettent un fonctionnement de sécurité intégré: si l'un des moteurs est en panne, l'autre prend immédiatement le relais. De plus, ces technologies assurent le maintien du contrôle du véhicule en cas de défaut de l'un des moteurs, même à grande vitesse.

De plus, l'utilisation de deux moteurs, en plus d'un système de TIC de gestion intelligente de l'énergie, garantit une efficacité supérieure, car les deux moteurs fonctionnent individuellement en rendement optimal dans toutes les conditions de conduite, tout en maximisant la récupération énergétique en cas de freinage par un freinage distribué sur les deux essieux associé à un contrôle de dispositif automatique antiblocage (ABS).

Parallèlement, des panneaux photovoltaïques équipés de diodes intelligentes et d'une électronique auto-adaptative minimisent la perte d'énergie découlant de l'ombre ou d'un défaut de piles. Comme tous les véhicules électriques, le prototype P-MOB peut être rechargé directement sur le réseau électrique. La combinaison d'une technologie de piles solaire en silicium monocristallin à haute efficacité signifie qu'il est possible de charger le véhicule directement à l'énergie solaire et de réintégrer le surplus d'énergie au réseau électrique une fois les batteries rechargées.

Lors d'essais sur la piste de Fiat, à Turin, le véhicule a parcouru une distance de 20 km à la seule puissance des piles solaires, une puissance plus que respectable au regard du trajet journalier moyen en Europe, et notamment en Europe du Sud où l'ensoleillement est plus fort.

«La performance du véhicule a satisfait nos attentes en termes de conception: il s'est montré très stable sur les petites courbes et n'a consommé qu'environ 80 watts-heures par kilomètre», commente le Dr Perlo. «Nous avons présenté le prototype lors de différents évènements à Turin, à Athènes et à Bruxelles et avons reçu un retour d'informations positif».

Le prototype a été conçu en utilisant la première plateforme de conception variable pour des micro-véhicules électriques, également créée dans le cadre des projets P-MOB et WIDE-MOB, et devrait poursuivre son évolution au sein de la plateforme de R&D EU-MOBY, soutenue par la Commission européenne.

«L'idée d'avoir un véhicule qui, à l'aide de petites amélioration, peut satisfaire l'homologation de micro-véhicule électriques et de véhicules M1 est nouvelle et peut engendrer des approches commerciales innovantes. Tous ces concepts ont été brevetés», fait remarquer le Dr Perlo.

Il reste que les batteries constituent le noyau de la technologie des véhicules électriques et l'absence d'une industrie de batterie forte reste un défi pour une technologie «locale». «Il ne fait aucun doute qu'un nouveau niveau d'organisations industrielles paneuropéennes est nécessaire pour se pencher sur la fabrication de batteries car cela posera un grand problème à l'industrie du transport routier dans les prochaines années», commente-il.

Néanmoins, les ventes de voitures électriques en Europe devraient augmenter et passer de 45 000 cette année à 400 000 en 2015, et représenter près de 3,5% des nouvelles immatriculations de voitures personnelles. À mesure que la technologie s'améliore, les prix baisseront et les voitures électriques de petite et moyenne taille d'une gamme de 250 km pour une seule charge devraient coûter environ 15 000 euros dans quatre ans, contre 20 000 euros à l'heure actuelle.

Une autre motivation pour passer aux véhicules électriques devrait provenir de la volonté de l'UE de réduire les émissions de CO2 en provenance de voitures personnelles dans les prochaines années.

«Il y aura probablement un profond changement au niveau de l'offre de mobilité individuelle: le prix des véhicules particuliers traditionnels augmentera en raison de la limite d'émissions de CO2 alors que celui des véhicules électriques diminuera grâce à l'optimisation des processus de fabrication et à l'augmentation des ventes», prévoit le Dr Perlo. «Un nouvel équilibre se fera sur le marché où il y aura de la place pour de nouveaux concepts automobiles comme le prototype développé dans le cadre de P-MOB.»

Le projet P-MOB a été financé au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'Union européenne.

Lien au projet sur CORDIS:

- le 7e PC sur CORDIS
- Fiche d'informations du projet P-MOB sur CORDIS
- Fiche d'informations du projet WIDE-MOB sur CORDIS

Lien au site web du projet:

- Site web du projet «Integrated enabling technologies for efficient electrical personal mobility»

Autres liens:

- Site web de la stratégie numérique de la Commission européenne