Un réseau intelligent pour gérer la charge rapide des véhicules électriques

En région Rhône-Alpes, le projet VELCRI a expérimenté une infrastructure de recharge globale rapide et intelligente pour intégrer de manière optimale nos futures voitures électriques dans le réseau de charge et de distribution. Hossam Afifi, chercheur à Télécom SudParis (composante du Carnot Télécom & Société numérique), a participé à la conception du réseau intelligent qui collecte les données et régule la consommation électrique des bornes de recharge.

« Aujourd’hui, le véhicule électrique apparaît comme la solution miracle pour à peu près tout : réduction des émissions de gaz à effet de serre, amélioration de la qualité de l’air, réduction des nuisances sonores urbaines, réduction de la facture liée au déplacement. » Cependant, deux enjeux majeurs de la recharge des batteries freinent son développement : la rapidité et la gestion de l’énergie d’un parc de systèmes de recharge.

Soutenu par l’ADEME*, le projet VELCRI (Véhicule Electrique à Charge Rapide Intégrée) a donc mis au point et testé une voiture et une borne permettant une recharge globale ultra-rapide (5 à 15 minutes). Les chercheurs ont également développé un système qui permet, par le biais d’une connexion au véhicule, de s’assurer que le réseau électrique supporte cette sollicitation.

Des réseaux intelligents pour gérer la charge des batteries

Le développement d’un réseau intelligent (smartgrid) connectant voiture et fournisseur d’énergie permet de gérer un réseau de distribution électrique comportant de la consommation mais aussi de la production. Les batteries des véhicules pourront servir au micro-stockage de l’énergie, par exemple comme générateur de secours pour la maison. En prévoyant la consommation électrique, le réseau pourra éviter surcharges ou creux de consommation ; notamment en équilibrant l’offre et la demande en temps réel par le biais d’une tarification adaptée, des mécanismes d’ajustement et des moyens de stockage de l’électricité. A terme, le réseau intelligent permettra aussi de privilégier les énergies renouvelables pour la charge de la voiture.

Une communication sécurisée via une application Android

Tout cela passe par la mise en place de capteurs collectant les données et pose le problème de « l’intimité numérique ». « Si ces données sont publiques, n’importe qui peut voir quand vous êtes chez vous en suivant la consommation électrique. Si seul l’opérateur en dispose, il va vouloir les valoriser d’une façon ou d’une autre, » explique Hossam Afifi, chercheur à Télécom SudParis. Face à la nécessité d’un intermédiaire d’anonymisation, son équipe a développé une application Android, assurant une communication sécurisée entre la voiture de l’utilisateur, la borne de recharge et le réseau électrique.

L’application détecte automatiquement le réseau VELCRI permettant l’accès au gestionnaire de systèmes de recharge. Les clients s’authentifient via des profils personnalisés, puis l’application les connecte à un serveur distant contenant les types de recharges électriques correspondant aux véhicules, ainsi que d’autres services. Elle gère également le processus de recharge et la vérification de l’énergie transmise à la batterie via des acquittements successifs tous les 1kW chargé pour assurer un déroulement correct de la recharge. Enfin, l’application récupère des informations sur l’état de la batterie du véhicule en temps réel afin de les mettre à la disposition de l’utilisateur.
Pour mettre au point ces innovations, Hossam Afifi et son équipe du département « Réseaux et Services de Télécommunications » (RST) se sont appuyés sur plusieurs travaux d’optimisation de la consommation énergétique dans les réseaux, réalisés par les chercheurs du laboratoire SAMOVAR, commun à Télécom SudParis et au CNRS. Ils ont notamment défini des protocoles permettant d’augmenter de la durée de vie des réseaux de capteurs sans fil maillés (MDSAP) ou de transmettre plus de données (CEB-P et MSEB-P). Dans le domaine des réseaux cellulaires, R3S a proposé plusieurs mécanismes, liés à la signalisation entre stations de base multi-opérateurs et à la sélection dynamique d’interfaces radio, pour basculer du trafic entre opérateurs et la mise en sommeil de stations de base sous utilisées, sans interruption ou perte de qualité de service pour l’usager.

*Dans le cadre de l’appel à manifestation d’intérêt « Véhicules routiers à faibles émissions de gaz à effet de serre » du programme des Investissements d’avenir.

Les partenaires

Piloté par Renault, le projet rassemble Schneider Electric, Saft, EDF, VALEO, Radiall, CEA-Ines, CNRS-Pprime, Eurecom, Apojée, CNRS et Télécom SudParis.

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