Ces dernières années, les avancées technologiques en électronique de puissance et en électrotechnique ont rendu abordable l’électrification de certaines fonctions, notamment dans le secteur du transport (automobile, aéronautique) et ont facilité leur mise en œuvre. En effet, l’arrivée de nouveaux composants plus petits, plus performants et moins coûteux, associée à l’expérience acquise dans le domaine des fortes puissances de la traction ferroviaire et le développement de nouvelles techniques de commande permettent la réalisation de chaînes de traction plus performantes en termes de rendement, couple et vitesse [BRE 11].

Pour que les véhicules à traction électrique se développent et soient aussi compétitifs que possible vis-à-vis de leurs homologues à moteur thermique, de nombreuses infrastructures de recharge facilement accessibles sont indispensables. Le déploiement de ces véhicules nécessite donc une infrastructure adaptée à une autonomie limitée, avec des dispositifs et des équipements différents selon les situations de stationnement et d’utilisation.

De nombreuses études sont menées pour améliorer toutes les performances du véhicule à traction électrique, en portant une attention particulière à l’autonomie. Ces études concernent aussi bien la technologie des moteurs électriques, les éléments de puissance (convertisseurs) que les lois de commande qui leurs sont appliquées. Confrontés aux contraintes de ce nouveau type d’application, les constructeurs de batteries et les chercheurs ont développé différents type de batteries utilisant de nouveaux couples électrochimiques. En 1995, les constructeurs automobiles français (Renault, PSA) avaient équipé leur véhicule de batteries nickelcadmium, dont le coût était prohibitif [MOS 11]. Parmi les autres couples électrochimiques, les batteries nickel-hydrure de métal possèdent des performances massiques et volumiques supérieures aux technologies à base de plomb ou de cadmium, mais présentent une durée de vie faible pour une application de traction [CAI 01, PEU 01]. A l’heure actuelle, seules les batteries lithium-ion semblent offrir les meilleures performances massiques et volumiques de capacité énergétique. Toutefois, un système de sécurité doit être associé à ce type de batteries. Chaque élément est géré séparément pour éviter tout déséquilibre de charge et établir un compromis entre capacité résiduelle et sécurité. Un autre compromis majeur demeure le coût et la durée de vie. En effet, pour augmenter la durée de vie de ces dispositifs, des additifs sont ajoutés à l’électrode positive, augmentant considérablement le prix de la batterie [CHA 02, JOS 06].

Les chargeurs associés aux batteries sont aussi des éléments importants à prendre en compte lors de la phase de conception. Plusieurs systèmes ont été développés en essayant de répondre aux mieux aux exigences relatives à la fonction de charge du véhicule électrique (VE) et aux exigences normatives vis-à-vis du réseau électrique et des équipements environnants. Il existe deux principaux types de chargeur. Le premier avec contact ohmique, dans lequel le transfert d’énergie de la source à la batterie s’effectue par conduction et le second, sans contact, dont le principe est fondé sur un transfert par induction. Pour ces deux catégories de chargeurs, les notions de chargeur « lent » ou « rapide » sont présentes, selon les niveaux de puissances transmises. Ces dispositifs de recharge répondent à ces attentes, les critères de choix s’effectuent alors en fonction des normes de sécurité, de l’encombrement et du coût.

Bref Historique du Véhicule Electrique

L’histoire du véhicule électrique a commencé au XIX siècle par la conception des premiers prototypes, allant du train miniature à la carriole. En 1865, la batterie rechargeable découverte par Gaston Planté, puis améliorée par Camille Faure en 1881, ont permis l’essor des voitures électriques [MES 07] .

Depuis quelques années, un regain d’intérêt est porté au véhicule électrique. Ce n’est pas la première fois que celui-ci est vu comme alternative ou complément aux véhicules thermiques (VTh). Ainsi, au cours des siècles derniers, le véhicule électrique n’a eu de cesse de concurrencer ses homologues thermiques, sans pour autant remporter de franc succès. Pourtant, en 1897, un premier projet à grande échelle voit le jour à New-York concernant la flotte de taxis. Puis, deux ans après, à la suite des premiers records de « La Jamais contente » atteignant 100 km/h, de l’ingénieur belge Camille Jenatzy, les premières motorisations grand public auraient pu être électriques. Bien que, en 1900, sur 4200 véhicules fabriqués aux EtatsUnis, 22 % étaient à essence, 38 % électrique et 40 % à vapeur, les faibles performances d’autonomie face aux thermiques eurent tôt fait de mettre fin à ce développement [SYR 11].

Une situation conjoncturelle de restriction économique et énergétique pendant la Seconde Guerre mondiale a fait renaître l’intérêt pour les alimentations ou motorisations alternatives telles que les gazogènes ou les moteurs électriques [POR 81]. Ainsi, au cours de cette période, un constructeur automobile français (Peugeot) a fabriqué 20 000 exemplaires du « Véhicule Léger de Ville » et développé la 202 électrique [MOS 11]. La fin du conflit mondial et le réapprovisionnement de l’Europe en combustible fossile ont mis un terme aux projets électriques. Il a fallu attendre le grand choc pétrolier de 1973 pour que le véhicule électrique réapparaisse de façon temporaire comme alternative, freiné par le peu de progrès technologiques sur les batteries et par des prix beaucoup trop élevés.

Véhicule d’aujourd’hui

Problématiques actuelles 

La troisième vague de véhicules électriques, moins éphémère que les deux premières, fut provoquée par une situation politique structurelle agrémentée d’une prise de conscience écologique et géologique. L’effet de serre, processus naturel d’absorption de la chaleur émise par le soleil, permet le maintien d’une température moyenne de 15 °C à la surface de la Terre. Les activités humaines (agriculture, industrie, transport…) entraînent le rejet de gaz à effet de serre (GES).

Les travaux du groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) ont montré que les impacts de l’augmentation des températures en termes environnemental, social, économique, sanitaire seraient majeurs [INS 11]. Afin de préserver l’environnement et éviter un réchauffement climatique rapide de la planète, les pays signataires du protocole de Kyoto se sont engagés à réduire leurs  émissions de principaux gaz à effet de serre de 5 % à l’horizon 2012 par rapport au niveau de 1990. Sachant que 90 % du dioxyde de carbone émis provient de la combustion des énergies fossiles (produits pétroliers, charbon, gaz naturel) et est donc directement lié aux consommations d’énergie. Le gouvernement français quant à lui, s’est fixé un objectif de division par quatre des émissions de GES par habitant pour 2050 [OUR 12].

Un autre facteur favorise l’étude d’énergies alternatives, la raréfaction des combustibles fossiles. Or, la grande majorité des combustibles utilisés dans le transport sont des combustibles liquides provenant du pétrole. Le pétrole résulte de la décomposition de matière organique emprisonnée dans des formations géologiques particulières, ce processus est très long, puisqu’il est issu du passé géologique d’une région. De part leur nature, les ressources pétrolières sont donc limitées, augmentant considérablement le coût du baril de pétrole. Une étude [EHS 05] a montré que si le taux de découverte de ressources fossiles devait continuer à son niveau actuel et que la consommation devait augmenter, alors les ressources de pétrole seraient épuisées d’ici 2038 .

Face à ces enjeux, le véhicule électrique apparaît comme une alternative au véhicule thermique. Bien qu’aujourd’hui, le secteur du transport, ne soit pas l’unique responsable de la dégradation de la qualité de l’air, il en détient toutefois une part non négligeable (22 %) au niveau européen. Alors, de nombreux projets visant à dynamiser le développement des énergies alternatives et à renouer avec le véhicule électrique pour les déplacements particuliers et collectifs, voient le jour. En 2009, les ministres de l’écologie et de l’industrie ont présenté un plan national pour la mise en circulation de deux millions de voitures électriques et hybrides d’ici 2020. Ces nouveaux modèles occupent une part croissante dans le marché global des véhicules.