Recharge sans fil : débrancher les voitures électriques

Aug 15, 2023

Demandez au propriétaire d'une voiture électrique quelle fonctionnalité il aimerait supprimer et il y a de fortes chances qu'il vous dise le cordon de charge : personne n'aime avoir à se rappeler de brancher son véhicule tous les soirs.

En conséquence, plusieurs entreprises, dont Delphi, Nissan, Qualcomm et Rolls-Royce, ont développé ou testé une technologie de recharge sans fil qui oblige les conducteurs de véhicules électriques à se garer simplement au-dessus d'un appareil intégré dans un garage ou un espace de stationnement qui leur permet d'alimenter avec peu ou pas d'effort.

D'autres idées – comme des routes équipées de bornes de recharge – ont également été proposées, mais, à ce jour, la plupart des systèmes reposent sur une technique bien connue appelée induction électromagnétique. C'est la même technologie que celle utilisée pour charger les brosses à dents électriques. À la base, un courant électrique variable passe à travers une bobine de fil dans l'émetteur qui produit un courant variant de la même manière dans une bobine réceptrice située juste au-dessus. La puissance électrique transmise alimente alors la batterie et la recharge. Dans une brosse à dents, l'émetteur se trouve dans la base, tandis que le récepteur se trouve dans la brosse.

Mais la technologie d'induction électromagnétique à travers un entrefer - disons d'une borne de recharge à une voiture - n'est pas considérée comme la solution parfaite par tout le monde. Les critiques soulignent qu'il pourrait éventuellement émettre des ondes radio parasites ou chauffer des objets métalliques à proximité à moins qu'il ne soit conçu correctement - deux problèmes dont l'industrie des véhicules électriques sans fil sait qu'ils pourraient faire sombrer la technologie si le public les perçoit comme dangereux. "Percevoir" est le mot clé ici, car l'industrie affirme fermement que sa technologie de transfert de puissance a été entièrement testée et s'est avérée totalement sûre. "Nous avons franchi ce seuil il y a deux ans", déclare David Schatz, vice-président des ventes et du développement commercial chez WiTricity, l'un des principaux fabricants d'équipements de recharge automobile. "Les codes et les normes sont en train d'être rédigés."

Aux antipodes

Mais maintenant, des chercheurs de l'Université de la Colombie-Britannique (UBC) à Vancouver travaillant sur la façon de recharger des appareils médicaux tels que des stimulateurs cardiaques, ont peut-être développé une alternative qui évite complètement les émissions radio. Ils ont mis au point une méthode sûre et à haut rendement qui utilise ce que le physicien appliqué et inventeur Lorne Whitehead décrit comme des "engrenages magnétiques à distance".

Selon Whitehead, la nouvelle approche de transfert de puissance sans contact utilise le "couplage magnéto-dynamique", une simple interaction de champ magnétique entre deux aimants permanents pivotants séparés par 10 à 15 cm (4 à 6 pouces) d'air. Le système utilise un aimant émetteur en bas et un aimant récepteur dans la voiture. Lorsqu'un petit moteur électrique fait tourner l'aimant inférieur, le champ magnétique fait tourner l'aimant supérieur, "tout comme une boussole suit un champ magnétique changeant", dit-il. L'aimant supérieur entraîne alors un petit générateur qui charge la batterie de la voiture.

"Ce champ magnétique entre eux agit essentiellement comme un couplage mécanique - un système de poulie/courroie magnétique invisible, mais il ne nécessite aucun contact direct et est presque parfaitement économe en énergie", explique Whitehead. En production, les deux aimants pourraient être intégrés, respectivement, dans le moteur et le générateur, créant un système de transfert de puissance fiable et compact.

"Les tests montrent que le système est efficace à plus de 90% par rapport à une charge par câble", dit-il et la voiture n'a même pas besoin d'être parfaitement alignée avec l'appareil. En conséquence, il pourrait être intégré dans des bordures de rue basses sur lesquelles l'aimant embarqué sur la voiture (qui est installé sous le capot) serait suspendu, dit-il.

Un système de démonstration composé de quatre chargeurs fonctionne avec succès sur le campus de l'UBC depuis environ un an, où ils rechargent sans fil des véhicules électriques qui ont été équipés d'aimants récepteurs. "Depuis que nous avons commencé à tester le système, les commentaires des conducteurs ont été extrêmement positifs - tout ce qu'ils ont à faire est de garer la voiture et la recharge commence automatiquement", a récemment déclaré David Woodson, directeur général des opérations de construction de UBC.

Mais tout le monde n'est pas convaincu. "Ce n'est vraiment rien de nouveau", déclare John M Miller, directeur du groupe de recherche sur l'électronique de puissance et les machines électriques au laboratoire national d'Oak Ridge dans le Tennessee. "Trop de pièces mobiles ; tout se résume au nombre de conversions d'énergie impliquées." Ici, l'énergie passe de l'électrique à la mécanique et revient à la mécanique puis à l'électrique, a expliqué l'ingénieur électricien. Et chaque étape entraîne une perte d'efficacité énergétique qui s'additionne.

Schatz de WiTricity était également sceptique, soulignant que les principaux constructeurs automobiles ont déjà opté pour des conceptions qui seront introduites "vers 2015 à 2017". Le plus grand intérêt est de les placer dans des hybrides dits sans plug-less, dit-il. De plus, l'industrie s'attend à ce que les appareils à venir "se rapprochent de la taille et de la forme d'une feuille de papier et soient légers pour démarrer", ce qui est peut-être en contradiction avec le système magnétique UBC. La technologie de transfert d'énergie de WiTricity, parfois appelée électricité sans fil, ne comporte aucune pièce mobile et exploite un couplage à haut rendement entre l'émetteur et le récepteur, un transfert d'énergie en une seule étape.

Cependant, l'équipe de l'UBC n'est pas découragée. Un brevet est actuellement en préparation et Whitehead s'attend à ce que la technologie soit concédée sous licence à d'autres fabricants, très probablement par l'intermédiaire d'une société dérivée. "À ce stade, nous ne voyons aucun obstacle technologique à la mise sur le marché de ce système et nous ne savons pas pourquoi il ne deviendra pas le mécanisme préféré pour la recharge sans fil des [véhicules électriques]."

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