Des bornes vers une mobilité plus électrique

Situation initiale

L’augmentation du nombre de véhicules électriques et la densification de l’infrastructure de recharge ne vont pas sans poser des défis importants. Il faut tout d’abord considérer que la puissance nécessaire pour recharger de nombreux véhicules électriques simultanément est importante. Cela peut surcharger le réseau électrique, particulièrement au moment et au lieu où la densité de véhicules électriques est élevée. Avec la transition énergétique vers une part grandissante d’énergie renouvelable, les opérateurs de réseaux voient cependant également les véhicules électriques comme une opportunité.

Procédure

L’énergie stockée dans les batteries d’un grand nombre de véhicules électrique est en effet considérable. Il est possible d’utiliser ces batteries comme réserves d’énergie dans lesquelles il serait possible de puiser lorsque le réseau manque d’énergie. La mise en œuvre d’un tel système nécessite une interaction entre véhicule, borne et réseau ainsi que la capacité à injecter l’énergie de la batterie dans le réseau par la borne, ce qui nécessite un convertisseur bidirectionnel en puissance. La plupart des bornes actuelles ne sont cependant pas bidirectionnelles et encore relativement peu de véhicule intègrent l’intelligence nécessaire.

Dans le cadre d’une coopération avec l’entreprise Green Motion qui développe et produit des bornes de recharge de véhicule, l’équipe du laboratoire d’électronique de puissance de l'Institut pour la recherche sur l'énergie et la mobilité IEM de la Haute école spécialisée bernoise a eu l’occasion de contribuer à ces thèmes par différents aspects.

Solution

Un convertisseur modulaire isolé haut rendement a été développé pour équiper une famille de bornes de recharge haute puissance rapides, capables aussi bien de charger un véhicule que de réinjecter l’énergie de la batterie sur demande dans le réseau (voir figure 3).
Les structures de convertisseurs employées pour obtenir un convertisseur bidirectionnel pour réaliser la borne sont complexes à mettre en œuvre, mais cependant relativement bien connues en électronique de puissance. L’innovation de la solution réside dans la compacité, le bas cout et le rendement obtenus. Ces propriétés ont été obtenues par des progrès dans la modélisation des éléments du convertisseur qui permettent l’application d’une technique d’optimisation par algorithmes génétiques pour obtenir la meilleure combinaison de composants et de paramètres.

Le concept de convertisseur bidirectionnel adopté permet quant à lui à Green Motion d’être parmi les premières entreprise à pouvoir offrir une solution supportant la fonction dite « vehicle to grid » (V2G) qui permettra d’offrir des services de gestion d’énergie au réseau électrique.