Le CEA et Renault Group ont développé ensemble une nouvelle architecture électronique de conversion de puissance directement intégrée au chargeur d’un véhicule électrique. Objectif : réduire les pertes d’énergie de 30%, améliorer le temps de recharge d’un véhicule et garantir la durabilité de la batterie et enfin (et surtout) assurer un fonctionnement en bidirectionnel, c’est-à-dire permettre à un véhicule branché d’injecter l’énergie de la batterie vers le réseau électrique.

Fruit de près de 3 ans de recherches et ayant fait l’objet de 11 brevets communs déposés, ce convertisseur de puissance s’inscrit dans les évolutions du domaine du V2G, ou Vehicle-to-Grid, une technologie d’échanges bidirectionnels qui permettra prochainement aux véhicules électriques de restituer une partie de l’électricité stockée dans les batteries vers le réseau électrique pour optimiser son fonctionnement.

Ce convertisseur de puissance, dispositif électronique placé entre la source d’énergie électrique et la charge alimentée, permet d’adapter la source à la charge et de contrôler le transfert d’énergie de l’une vers l’autre. Il a été développé à partir de matériaux innovants, en particulier avec des semi-conducteurs dits à “grand gap”, qu’ils soient en nitrure de gallium (GaN) ou en carbure de silicium (SiC). Résultat : cette architecture permet de réduire les pertes d’énergie de 30% lors de la conversion, et autant au niveau de l’échauffement, facilitant ainsi le refroidissement du système de conversion.

Par ailleurs, le travail des ingénieurs pour optimiser les composants actifs (semi-conducteurs) et passifs (condensateurs et composants inductifs bobinés) a permis, selon le CEA et Renault, une réduction du volume et du coût du chargeur. Et ce grâce à l’utilisation de matériaux en ferrites optimisé pour les signaux haute fréquence, et à la mise en œuvre d’un procédé d’injection de mise en forme baptisé “Power Injection Molding”.

L'architecture de convertisseur ainsi développée, compatible avec les normes de compatibilité électromagnétique (CEM) des réseaux et de la voiture, procure une capacité de charge allant jusqu’à 22 kW en mode triphasé, ce qui permet d’augmenter la rapidité de charge d’un véhicule électrique tout en optimisant 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 équipée d’un compteur bidirectionnel.

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