Un nouvel essieu électrique pour les véhicules électriques de troisième génération arrive sur le marché européen
L’UE a fixé des objectifs clés pour réduire les émissions de CO2 des voitures particulières de 55 % et des camionnettes de 50 % d’ici à 2030. Pour atteindre ces objectifs, il est essentiel d’augmenter le nombre des véhicules électriques (VE). Plusieurs défis se posent cependant. Il s’agit notamment du développement de nouveaux composants, systèmes et architectures pour la nouvelle génération de VE qui répondront aux attentes des utilisateurs finaux en termes de coût, de commodité de déplacement sur de longues distances et de confort. Pour relever ces défis, le projet FITGEN, financé par l’UE, a travaillé à la mise au point d’un essieu électrique fonctionnellement intégré. «Nous visions plus particulièrement à développer, prototyper et tester plusieurs technologies habilitantes essentielles à la livraison des VE de nouvelle génération», explique Michele De Gennaro, coordinateur du projet. Ces composants sont un nouveau moteur électrique à aimant permanent à grande vitesse, un nouvel onduleur conçu avec la dernière génération de commutateurs de puissance au carbure de silicium pour un rendement élevé, et une nouvelle transmission adaptée au moteur à grande vitesse. «Les composants ont été conçus pour être physiquement et fonctionnellement intégrés, partageant un circuit de refroidissement commun, et intégrés dans une nouvelle architecture d’alimentation à six phases résistante aux pannes qui utilise un convertisseur DC/DC embarqué pour un fonctionnement flexible à 400/800 V et pour permettre une charge ultra-rapide sur le véhicule», souligne Michele De Gennaro.
Développer l’essieu électrique fonctionnellement intégré
Les résultats de FITGEN font réellement de l’essieu électrique un produit de nouvelle génération. Tout d’abord, il a dépassé l’objectif initialement fixé à 18 000 tr/min pour le régime du moteur en démontrant un régime maximal de 23 000 tr/min et en supportant un régime de 27 600 tr/min lors du test de survitesse. «Le régime maximal atteint est supérieur de 28 % à celui de la meilleure technologie disponible sur le marché en 2022 et permet de dépasser l’indice de puissance gravimétrique de 6 kW/kg», souligne Michele De Gennaro. Cette dernière valeur est supérieure d’un tiers à la technologie de pointe de 2022. «Ces performances ont été obtenues en utilisant seulement 1,35 kg d’aimants NdFeB, soit -40 % par rapport à l’état de l’art, ce qui a permis de réduire considérablement les ressources rares et les coûts», ajoute Michele De Gennaro. En outre, l’onduleur a atteint un indice de puissance volumétrique de 35 kW/l, soit le double de l’état de l’art, et un rendement de pointe de 99 %. «Outre ces résultats spécifiques aux composants, FITGEN a atteint ses meilleures performances lorsqu’il est intégré; l’essieu électrique a été monté dans une FIAT 500e et a démontré une consommation d’énergie spécifique à la distance de 135 Wh/km lorsqu’il fonctionne à 400 V et de 123 Wh/km lorsqu’il fonctionne à 800 V, dépassant la référence d’efficacité énergétique de 10 à 15 %», rapporte Michele De Gennaro.
Commercialiser les technologies FITGEN
Le projet estime que les technologies développées dans le cadre de FITGEN arriveront sur le marché entre 2025 et 2030. Il s’agira à la fois de pièces autonomes et de composants incorporés dans d’autres produits ou en tant que produits intégrés. «À long terme, je pense que FITGEN sera un catalyseur pour l’ensemble de l’industrie automobile», souligne Michele De Gennaro. En ce qui concerne les prochaines étapes, il conclut: «Il reste encore beaucoup à accomplir, et nous considérons FITGEN comme un simple point de départ. Du point de vue du consortium, il semble que le moteur électrique FITGEN pourrait bientôt se concrétiser, et que le démonstrateur FITGEN, intégrant un essieu électrique à six phases, servira de plateforme pour le développement d’un algorithme de contrôle de l’entraînement électrique résistant aux pannes, englobant la logique de la conduite autonome.» Les travaux et les résultats des projets vont au-delà du développement de VE et de leur impact sur le marché. Un grand fabricant d’équipements aéronautiques d’origine a exprimé son intérêt pour le portefeuille de technologies FITGEN pour sa gamme d’aéronefs d’aviation générale.
Mots‑clés
FITGEN, essieu électrique, véhicules électriques, VE, moteur électrique, onduleur, émissions de CO2
