Renault

Stratégie du véhicule électrique

Renault Kangoo be bop Z.E. est doté d’un moteur électrique d’une puissance de 44 kW (60 ch). La batterie de ce prototype affiche une énergie de 15 kWh. A un an et demi de la commercialisation des futurs véhicules, Kangoo be bop Z.E. offre une autonomie d’environ 100 km. Au moment de leurs commercialisations, les véhicules électriques de Renault disposeront d’une évolution des batteries qui offrira une autonomie de 160 km (utilisation réelle client).

La gestion de l’autonomie est l’enjeu majeur du véhicule électrique, c’est pourquoi Renault met tout en œuvre pour qu’elle soit la plus simple et la plus efficace possible. 

Conduire un véhicule électrique est pour beaucoup une nouvelle expérience. Le silence du moteur en fonctionnement, le couple maximum délivré immédiatement et la linéarité de l’accélération créent de nouveaux repères de conduite. Ce sont ces nouvelles sensations que Renault propose de faire découvrir avec l’essai du Kangoo be bop Z.E., prototype de la technologie Renault.

Renault met également en œuvre toute son expertise de constructeur automobile et de leader en sécurité pour proposer des véhicules électriques répondant aux mêmes cahiers des charges que les véhicules thermiques actuels.

L’objectif est de proposer des véhicules électriques avec les mêmes prestations de confort, d’habitabilité et de sécurité que Renault propose aujourd’hui. Il s’agit bien de vraies voitures.

Les véhicules électriques s’inscrivent dans la politique environnementale Renault eco2 visant à commercialiser massivement des produits dont les impacts environnementaux sont minimisés sur l’ensemble du cycle de vie.

L’engagement de l’Alliance dans le véhicule électrique
L’alliance Renault-Nissan a pour objectif de commercialiser à grande échelle des véhicules zéro émission.  Cet engagement dans le véhicule électrique est motivé par une raison essentielle : les véhicules électriques sont des véhicules zéro émission à l’usage contrairement à toutes les autres technologies (thermiques, hybrides). Selon l’origine de la production d’électricité des pays, le bilan du puits à la roue des émissions de Gaz à Effet de Serre (en CO2 équivalent) peut varier significativement. Néanmoins les véhicules électriques restent en général moins émetteurs de Gaz à Effet de Serre que des véhicules thermiques équivalents, comme le montre le graphique ci-dessous, où sont comparées les émissions « du puits à la roue » de véhicules à moteur thermique et à moteur électrique sur le cycle d’homologation standard européen (NEDC) :

Avec une production d’électricité nucléaire ou renouvelable (hydraulique, éolienne, photovoltaïque), le bilan du puits à la roue d’un véhicule électrique est incontestablement le meilleur. Avec les modes de production d’électricité actuels en Europe, le bilan reste également très intéressant, car les émissions de CO2 sont divisées par deux par rapport à une motorisation thermique.

Le bilan carbone est encore plus favorable lors des recharges nocturnes qui seront le mode de recharge le plus souvent utilisé. Il permet :

• d’utiliser une production d’électricité faiblement exploitée pendant la nuit et souvent gaspillée car l’électricité n’est pas stockable. 
• de bénéficier d’un réel avantage économique en profitant des heures creuses proposées par les énergéticiens. En France par exemple, les heures creuses d’EDF sont 40% moins chères que les heures pleines de la journée.
• d’utiliser l’électricité la plus propre (hydraulique, nucléaire, éolien), les centrales thermiques étant généralement en veille la nuit.

Le véhicule électrique est la solution de rupture permettant d’offrir la mobilité durable pour tous. Dans la philosophie de la politique environnementale Renault eco2, les véhicules électriques sont destinées à être
commercialiser massivement pour des progrès environnementaux extrêmement significatifs.

L'Agence Internationale de l'Energie (AIE) dans son rapport sur les perspectives énergétiques annuelles 2008 expliquait que si aucune politique nouvelle n’est mise en place, la demande énergétique mondiale
devrait croître de 1,6% par an en moyenne entre 2006 et 2030, ce qui représenterait une hausse globale de 45% sur la période. C’est autant d’émissions de CO2 qui seront émises si les énergies utilisées restent majoritairement le pétrole ou le charbon.

Le rapport analyse également les options politiques qui permettraient de lutter contre les changements climatiques après 2012, date à laquelle doit être mis en application un nouvel accord mondial - qui sera négocié à la conférence de l'ONU à Copenhague en fin de l’année.

Renault et Nissan comptent parmi les premiers constructeurs automobiles à s’être engagés afin d’obtenir des résultats significatifs en termes de réduction d’émissions de dioxyde de carbone au cours des dernières années. Ces efforts entrepris de longue date permettent à Renault fin 2008 de se positionner une nouvelle fois parmi les 3 constructeurs les plus efficaces en Europe en termes d’émissions de CO2. - 60 % des véhicules vendus par le Groupe (Renault et Dacia) en 2008 émettent moins de 140g de CO2 par km en Europe (contre 48% en 2007). - 20 % des véhicules vendus aujourd’hui par le Groupe en Europe, émettent moins de 120g de CO2 par km parcourus. Parallèlement, dès janvier 2008, Renault a dévoilé sa stratégie et a annoncé la commercialisation à grand volume de véhicules électriques à partir de 2011.

L’alliance Renault-Nissan proposera une offre complète de véhicules électriques de qualité, fiables et innovants, et ce à un prix abordable. Les véhicules électriques, particulièrement silencieux et avec zéro émission en phase d’utilisation, représenteront une rupture environnementale accessible au plus grand nombre.

Les synergies de l’Alliance.
L’Alliance noue des partenariats avec des gouvernements, des municipalités, des énergéticiens pour faire progresser le déploiement en masse des véhicules électriques partout dans le monde. A fin mai 2009, l’Alliance a déjà signé 26 partenariats

Après dix ans d’alliance, Renault et Nissan ont annoncé en mai 2009 un renforcement de leur coopération. Une petite équipe dédiée a été constituée pour accélérer et approfondir les synergies qui permettront d’améliorer la performance des deux entreprises, en particulier dans le domaine du véhicule électrique.

Les véhicules électriques de Renault et de Nissan seront par exemple équipés de batteries développées conjointement. L’Alliance met en commun ses expertises pour renforcer les synergies à tous les niveaux et favoriser une mise en commun des organes électriques essentiels comme la chaine de traction. Renault et Nissan regroupent aussi leurs commandes et standardisent leurs composants pour réaliser des économies d’échelle rendant possible le développement du véhicule électrique de masse.

Renault et Nissan travaillent sur des composants communs mais proposeront une offre différente de véhicules électriques. Chacune de ces offres sera commercialisée et distribuée séparément.

Le plan produit de Renault.
A partir de 2011, Renault va commercialiser dans un premier temps deux dérivés électriques de véhicules à moteur thermique. Le premier sera une berline familiale de taille moyenne, dont la vente doit débuter en Israël et en Europe. Le second véhicule, également distribué en 2011, sera une version électrique du Renault Kangoo Express destinée avant tout aux professionnels et aux flottes d’entreprises. 

L’offre des véhicules électriques va ensuite s’étendre à d’autres segments, avec deux nouvelles voitures
qui auront un design spécifique particulièrement innovant et une architecture 100% électrique. Le
troisième véhicule est prévu également pour 2011 et un quatrième arrivera début 2012.

Les étapes du lancement des véhicules électriques Renault.
Renault a annoncé dès janvier 2008 sa stratégie concernant le développement du véhicule électrique. Cette annonce a été faite trois ans avant le lancement des futurs véhicules de série en 2011 (Pour mémoire, un véhicule est aujourd’hui développé en trois ans).

• Le premier concept car électrique présenté fut le ZE Concept au Mondial de Paris 2008. 
• L’étape suivante est l’essai d’un véhicule de démonstration, Renault Kangoo be bop Z .E qui embarque, un an et demi avant la commercialisation, la technologie en cours de développement. Kangoo be bop Z.E. ne préfigure pas Kangoo Express électrique de série mais il permet de tester les sensations d’un véhicule électrique et de se familiariser avec cette nouvelle technologie. 
• En 2010, Renault proposera l’essai des prototypes du futur Renault Kangoo Express électrique de série pour montrer l’avancement du projet et continuer à sensibiliser nos clients à ce nouveau type de mobilité zéro émission.
• Mi-2011, les premiers Renault Kangoo Express électriques de série seront disponibles dans le réseau Renault.

RENAULT KANGOO BE BOP Z.E.
Un design spécifique et fonctionnel
Afin de gérer au mieux l’énergie à bord, Renault Kangoo be bop Z.E., comme le concept car du Mondial de Paris (Z.E. Concept), adopte des feux à diodes électroluminescentes basses consommation à l’avant et à l’arrière. De plus, dans ce même but de réduction de la consommation énergétique, son aérodynamique a été sensiblement améliorée. Kangoo be bop Z.E. reçoit des jantes pleines et sa garde au sol a été abaissée de 20 mm par rapport au Renault Kangoo be bop commercialisé. 

Kangoo be bop Z.E. affiche sur les côtés de caisse une jauge lumineuse indiquant le niveau de charge de batterie. Le niveau apparaît dès lors que l’utilisateur actionne la télécommande d’ouverture des portes. A l’intérieur, une autre jauge figure sur la partie gauche des compteurs et reste en permanence lisible par le conducteur.

Dérivé d’un Kangoo be bop de série, Kangoo be bop Z.E. se distingue par sa teinte « bleu énergie ». Les
losanges Renault de la calandre et des jantes sont chrome satiné bleuté. A l’intérieur, différentes touches
de chrome satiné ou de vert fluo métallisé sur les commandes confèrent au Kangoo be bop Z.E. une
ambiance unique. Kangoo be bop Z.E. bénéficie par ailleurs d’une sellerie spécifique en velours gris avec
des broderies « circuits imprimés ».  

Une motorisation 100% électrique 
Renault Kangoo be bop Z.E. est un véhicule 100% électrique « zéro émission » en phase d’utilisation. Il ne génère donc aucune émission de CO2, de fumées ou de particules.
• Moteur
Il est doté d’un moteur électrique d’une puissance de 44 kW (60 ch). Celui-ci affiche un rendement énergétique très élevé de 90%, bien supérieur au rendement de 25% des moteurs thermiques dues aux déperditions d’énergie. Le régime maximum atteint 12 000 tr/min. Le moteur électrique délivre immédiatement un couple maximum et constant de 190 Nm. Les reprises et les accélérations à bas régime sont franches. Le moteur électrique a également la particularité d’être très silencieux.
• Réducteur
Le moteur électrique de Renault Kangoo be bop Z.E. est associé à un réducteur, qui remplace la boîte de vitesse des moteurs thermiques. Ce réducteur dispose d’un seul rapport fixe de démultiplication. Il offre des accélérations linéaires sans à-coups. Le moteur ne cale jamais car il n’y a pas d’embrayage.

Electronique de puissance
L’énergie électrique est transmise au moteur par le biais d’une unité d’électronique de puissance comprenant un onduleur. Celui-ci transforme le courant continu 400V en courant alternatif triphasé pour alimenter le rotor et le stator du moteur. De la même manière qu’un calculateur, il régule également la puissance et le couple du moteur électrique. Situé au même endroit que l’onduleur, le transformateur converti le courant continu 400V stocké dans la batterie de traction en courant continu 12V pour alimenter le réseau de bord traditionnel et les fonctions auxiliaires de Renault Kangoo be bop Z.E (éclairage intérieur et extérieur, radio, vitres électriques etc.).

Le boîtier d’interconnexion distribue le courant de puissance pour l’ensemble des éléments du moteur, la batterie, la climatisation et le chauffage. Ce boîtier comprend également le chargeur qui transforme le courant alternatif 220V en courant continu 400V pour recharger la batterie.

La batterie lithium-ion de dernière génération
La batterie se compose de 48 modules de puissance, chacun de ces modules comprenant 4 cellules élémentaires. C’est à l’intérieur de ces cellules qu’ont lieu les réactions électrochimiques permettant de produire du courant ou de stocker de l’énergie. Chaque module a la taille d’un PC portable. Ils sont positionnés en deux rangées côte à côte. Les 4 cellules de chacun de ces modules stockent 8,4V, soit 400V pour la totalité des 48 modules composant la batterie.

La batterie de ce prototype affiche une capacité énergétique de 15 kWh. Renault Kangoo be bop Z.E. offre une autonomie d’environ 100 km. Dans un an et demi, les véhicules électriques Renault de série disposeront d’une évolution des batteries qui offrira une autonomie de 160 km (utilisation réelle client).

Renault Kangoo be bop Z.E. reçoit des batteries lithium-ion compactes et innovantes fabriquées par la société AESC (Automotive Electric Supply Corporation), co-entreprise Nissan – NEC fondée en avril 2007.
Les performances de ces batteries par rapport aux batteries d’ancienne génération nickel-métal-hydrure sont supérieures dans tous les domaines : autonomie, performance, fiabilité, sécurité. Les batteries lithium-ion ne connaissent pas d’effet mémoire de charge, effet que l’on constate après des cycles de recharge incomplets et qui provoquent une chute de la capacité des batteries classiques. La batterie AESC ne nécessite aucun entretien et devrait conserver entre 80 % et 100% de sa capacité sur une durée de six ans en moyenne. Elle pourra par ailleurs être rechargée pendant de courtes durées sans altération de sa capacité.

L’ensemble compact des batteries lithium-ion facilite l’aménagement du véhicule et permet de proposer de nombreuses applications. Sur Renault Kangoo be bop Z.E., la batterie de 250 kg est installée sous le plancher du véhicule, entre les sièges avant et arrière. Son installation a nécessité plusieurs modifications d’architecture du Kangoo be bop de série :

• Le plancher central du Kangoo be bop a été modifié pour recevoir la batterie sans changer l’empattement du véhicule.
• Le plancher étant plus haut de 45mm pour recevoir la batterie :
• les glissières des sièges avant sont placées directement sous les sièges pour préserver la hauteur d’assise
• l’assiette de la voiture a été rabaissée de 20mm pour garder un accès aisé aux places arrière

La batterie du Kangoo Express électrique de série sera placée sous le plancher de coffre, sans altérer le
volume de chargement.

Le refroidissement de la batterie s’effectue par le flux d’air ambiant grâce aux propriétés de dissipation de
la chaleur de son carter en aluminium.

Enfin, les batteries lithium-ion sont recyclables et l’Alliance Renault-Nissan travaille sur des processus et filières de recyclage adaptés aux batteries automobiles. Rappelons que les batteries lithium-ion – composées d’éléments non toxiques (du lithium, de l’oxyde de manganèse ou du phosphate de fer, et du graphite) – ne présentent aucun danger pour l’environnement, à l’inverse des anciennes batteries nickel cadmium. Pour remettre en perspective les besoins nécessaires en lithium, les batteries AESC de l’alliance de 250 kg ne contiennent que 3kg de lithium. Selon les sociétés minières Chemetall et SQM, les réserves mondiales de lithium sont estimées entre 14 et 17 millions de tonnes à ce jour.

Les possibilités de recharge.
Renault Kangoo be bop Z.E. se recharge au moyen d’une prise située sous une trappe à l’avant du véhicule près de l’optique droit.

• Renault Kangoo be bop Z.E. accepte deux modes de rechargement différents :

• Une charge classique sur une prise domestique 220V 10A ou 16A qui permet de recharger le véhicule en 6h à 8h. Un mode de rechargement adapté lorsque le véhicule stationne la nuit ou pendant la journée de travail.
• Une charge plus rapide avec une prise 400V 32A triphasé (infrastructure en cours de développement) qui permet au Renault Kangoo be bop Z.E. de recharger 80% de la batterie en 30 mn environ. 

Kangoo be bop Z.E. n’est pas prévu pour permettre l’échange rapide des batteries, qui sera disponible sur d’autres véhicules de la future gamme.

• Une connectique en cours de standardisation
Renault Kangoo be bop Z.E. est équipé d’une prise dite prise type MarechalTM qui ne sera pas sur le Kangoo Express électrique de série. Une vingtaine de constructeurs dont Renault, et différents groupes d’énergie, travaillent actuellement avec le groupe allemand RWE sur la standardisation d’une prise électrique universelle. Cette prise universelle a été présentée en avril dernier à Hanovre et permettra de recharger les futurs véhicules électriques de Renault. Il s’agit d’une prise triphasée qui supportera une tension de 400 volts, et offrira au moment de la commercialisation des véhicules une charge électrique complète en vingt minutes environ. Cet accord multipartenaires est un pas très important pour le développement du marché du véhicule électrique de masse.

• La gestion de l’autonomie 
La gestion de l’autonomie est l’enjeu majeur du véhicule électrique, c’est pourquoi Renault met tout en œuvre pour qu’elle soit la plus simple et la plus efficace possible. 

Au-delà de l’information donnée par la jauge lumineuse extérieure, une IHM (Interface Homme Machine) est développée spécifiquement pour informer le conducteur du niveau de charge du véhicule et de l’autonomie kilométrique restante :

• à proximité du compteur de vitesse, une jauge indique le niveau de charge de la batterie
• un économètre précise au conducteur son niveau de consommation d’énergie. De nouveaux codes couleurs apparaissent : bleu clair pour la zone d’utilisation « normale » du véhicule, bleu foncé pour le fonctionnement optimal et rouge pour la zone de surconsommation qui va affecter l’autonomie.
• l’ordinateur de bord est adapté au véhicule électrique. Il indique le nombre de kWh restant, la consommation moyenne et instantanée ainsi que l’autonomie restante en km. 

EDF et Renault en partenariat depuis octobre 2008, ont signé dernièrement un contrat portant sur un système de charge qui permet la communication entre les bornes de recharge et les véhicules électriques baptisé "power line communication" (PLC). Cette technique est issue des développements menés par EDF. Ce système permet un échange de données sécurisé entre borne de recharge et véhicule, comme par exemple l’identification du véhicule, le transfert d’éléments de facturation, la localisation de la borne la plus proche en fonction de l’autonomie de la batterie. Renault réalisera des tests d’intégration de ce système dans ses futurs véhicules. Il s’agit donc d’une avancée très concrète qui apportera un service additionnel au client et qui devrait contribuer au développement du marché du véhicule électrique en France.

La conduite d’une voiture électrique devient ludique en essayant de modérer son accélération au juste nécessaire afin de maîtriser sa consommation.

La conduite électrique : de nouveaux repères 
Conduire un véhicule électrique est une nouvelle expérience. Le silence du moteur en fonctionnement, le couple maximum délivré immédiatement et la linéarité de l’accélération créent de nouveaux repères de conduite.

Les qualités propres d’un moteur électrique sont un fort couple moteur à basse vitesse et un temps de réponse immédiat pour délivrer la puissance du moteur. Ainsi, Renault Kangoo be bop Z.E. se montre très vif au démarrage et ses reprises sont nerveuses à basse vitesse. L’accélération est quant à elle très progressive grâce au réducteur (0-50km/h en 6 secondes) ce qui participe au confort de conduite.

Lorsque le conducteur appuie sur la pédale d’accélérateur, la batterie lithium-ion alimente le moteur électrique. Le moteur transforme l’énergie électrique en énergie mécanique, transmise aux roues motrices. La batterie se recharge pendant les phases de décélération. Lorsque le conducteur lève le pied de la pédale d’accélérateur, l’énergie cinétique du véhicule est récupérée par le moteur qui la convertit en courant électrique. Le courant ainsi généré recharge la batterie.

Les autres prestations dynamiques (maîtrise du roulis, direction etc....) demeurent identiques à celles du Renault Kangoo be bop thermique.  Le son du moteur électrique en fonctionnement appelle également à de nouvelles références assez inhabituelles. Au ralenti, le silence est total. Le démarrage est uniquement perceptible par un signal sonore et par l’allumage d’un témoin lumineux vert. En marche, un léger bruit de sirènement propre au moteur électrique donne un retour sonore au conducteur tout en restant discret. Enfin, le moteur électrique très peu vibrant offre un confort de roulage notable par rapport au moteur thermique.

La sécurité au cœur des priorités 
Renault met en œuvre toute son expertise de constructeur automobile leader en matière de sécurité pour proposer des véhicules électriques répondant au même niveau d’exigence que les véhicules thermiques dans ce domaine.

Renault mobilise des équipes sécurité qui déploient leur expertise auprès des différents acteurs du projet. Renault dispose d’une force d’actions importante avec entre autres de nombreux logiciels de calculs de dimensionnement de la structure, des simulateurs de pannes et de crashs, et des évaluations physiques sur des prototypes.

L’intégration de 250kg de batterie dans un véhicule n’est pas neutre et demande des renforts spécifiques de la structure de caisse en cas de choc. La batterie étant un élément aussi sensible qu’un réservoir de carburant, elle a également fait l’objet d’une protection renforcée pour garantir l’intégrité de ses modules. L’implantation du parcours de câblage dans le véhicule est optimisée de manière à éviter les risques de coupures. Enfin, en cas de choc important, une commande ordonne la coupure immédiate du courant.

http://www.essai-automobile.com
Juillet 2009