Le Programme Véhicules Electriques de l'Alliance Renault-Nissan - Jérôme Perrin DREAM - Direction de la Recherche, des Etudes Avancées, et des ...
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Le Programme Véhicules Electriques de l’Alliance Renault-Nissan Jérôme Perrin DREAM - Direction de la Recherche, des Etudes Avancées, et des Matériaux Directeur des Projets Avancés « CO2 & Environnement » Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN
3 MARQUES, 1 ALLIANCE, 1 PARTENAIRE, 1 NOUVEAU PARTENAIRE
LES MARQUES UN PARTENAIRE
STRATÉGIQUE
RENAULT SAMSUNG
DACIA RENAULT AVTOVAZ (LADA)
MOTORS
L’ALLIANCE
UN NOUVEAU PARTENAIRE
DAIMLER
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINLes enjeux et défis planétaires et ceux de Renault
CHANGEMENT POLLUTION RESSOURCES
CLIMATIQUE DE L’AIR NATURELLES DÉCHETS
ÉMISSIONS CO2 PRODUCTION FIN DE VIE
& &
RÉGLEMENTATIONS
COMPÉTITIVITÉ
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINUne combinaison de solutions techniques
pour réduire les émissions de CO2
EMISSIONS POLLUANTES : NOx, HC, CO, PM
EU CAFE CO2 (g/km) NEDC, TTW *
Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 Euro 7
180
160
ACEA
CO2 EU Reg.
146.3g
100%
140 138.9g
Masse, SCx, RR
130g
+ GMP essence
120
+ GMP Diesel
+ Stop&Start, Hybride
100 + Véhicule tout électrique
cible 95g
1996 2000 2004 2008 2012 2015 2020
* TTW = tank-to-wheel / du puits à la roue
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINLA PERCÉE
des véhicules 100% électriques, accessibles à tous…
FLUENCE ZE TWIZY KANGOO ZE ZOE
2011 2011 2011 2012
LEAF 2010
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 5Mise sur le marché des VE de l’Alliance
2010 2011 2012
LEAF
Production Vente
S
,E
lid
TWIZY
do
lla
Production Vente
Va
automne
R
e,F
KANGOO
ug
be
au
Production Vente
M
Y
TK
a,
FLUENCE
rs
ProductionBu Vente
FR
ZOE
s,
in
Vente
Fl
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINAMBITION DE L’ALLIANCE RENAULT-NISSAN > 50 partenariats déjà signés dans le monde entier 4 milliards € de ticket d’entrée d’ingénierie 5 usines de batteries Li-ion prévues : Japon, USA, UK, France, Portugal Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 7
ZOOM SUR ISRAEL
Une volonté politique de réduire la
dépendance énergétique au pétrole
Incitations gouvernementales : - 70% taxes
/ thermiques
Partenariat exclusif :
Engagement pour > 100 000 voitures
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINCROISSANCE DU MARCHÉ DES VÉHICULES 100% ÉLECTRIQUES
5 leviers
Prix du pétrole
Pression pour la réduction du CO2 Potentiel de
volume de marché annuel
Coût batterie et technologies VE
2016 2020
3M VE. 6M VE
Disponibilité de l’infrastructure
Changement habitudes consommation
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 9MODÈLE d’AFFAIRES
Bénéfice économique pour le client
Côut d’Achat Coût d’Usage
compense le dépend du coût de la batterie, de sa
surcoût actuel durée de vie, de ses services
BONUS
du VE sans additionnels, et de sa valeur résiduelle
Gouvernement
batterie
Économie
CONSOMMATION ÉLECTRICITÉ
ESSENCE
OU
VÉHICULE VÉHICULE
THERMIQUE = ÉLECTRIQUE
GAZOLE LOCATION
BATTERIE
Maintenance Maintenance
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 10EMISSIONS DE CO2 « DU PUITS À LA ROUE » WELL TO WHEEL
Comparaison véhicules Renault segment C sur cycle standard Européen NEDC/MVEG
Megane 3 184
essence 1.6 16v
Megane 3
136
diesel 1.5 dCi
Fluence-ZE
62
électricité EU mix
Fluence-ZE
12
électricité FR mix
Fluence-ZE
128
électricité charbon EU
Fluence-ZE
électricité éolien 0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Puits – Réservoir Réservoir – Roue CO2 émission (g/km)
Well to Tank Tank to Wheel
Source : Efficiency of fuel and electricity production calculated according to the methodology of the JRC-EUCAR-
CONCAWE study « Well-to-Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains In the European
Context »,, v3 Nov. 2008 : http://ies.jrc.ec.europa.eu/WTW
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 11MODÈLE D’AFFAIRES
Nouvelles interfaces pour les clients
Electricité CONSTRUCTEUR AUTOMOBILE
Infrastructure Batterie Voiture
Domicile Lieu de Travail
Parcs stationt, Rue
Supermarchés Option 2
Leasing Batterie
par Opérateur Option 1
Leasing Batterie par
Constructeur
OPÉRATEUR DE MOBILITÉ
- Achat d’électricité Nouveaux Société de
- facturation Services Financing Company
Financiement
- Services de mobilité VE Garages
- Gestion des batteries (option 2)
OFFRE PACKAGÉE PAR LE VENDEUR
CLIENT FINAL
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 12INFRASTRUCTURE DE RECHARGE
1 3
Charge standard Echange de batterie
- Domicile - une nouvelle batterie en 3 min
- Travail
- Bord de Route
2 Charge rapide : 4 Navigation Intelligente
« Le plein d’électricité en 30 min. » - Localise/réserve points de charge
- Optimise les trajets
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 13AUTONOMIE DU VÉHICULE ÉLECTRIQUE : ~ 160 km
suffisante pour une fraction croissante des besoins sociétaux
en Europe
32% voitures du segment B
87% trajets journaliers < 60 km n’excèdent jamais 150 km/jour
> 60 km / jour 68%
13% Occasionnellement
ou souvent
dans le Monde
Une fraction croissante de la population vit en ville
2006 : > 50%
2050 : > 70%
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINDomaines d’Innovations techniques pour le VE
Chaine de traction Batteries
• Energie spécifique
électrique • Sécurité / Sureté
• Concept de moteur
• Durée de vie
• Onduleur / Chargeur
• Système de gestion électrique (BMS)
• Intégration mécatronique
• Ré-utilisation & Recyclage
• Architecture E/E
Gestion d’énergie Connexion à l’infrastructure
• Echange de batterie
à bord • Charge rapide
• Consommation auxiliaires • Charge sans-contact
• Chauffage / climatisation • Echange données / communication
• Récupération énergie freinage • Connexion réseau / maison: V2G/V2H
• Interface Homme-Machine Extension
d’autonomie
• Moteur + générateur
• Hydrogène et PàC
NORMES ET STANDARDS
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINDe nouvelles générations de Véhicules Electriques
1ère Génération 2ème Génération 3ème Génération
< 2011 2011-2012 2015 - 2020
FLUENCE Z.E. ZOE Z.E.
KANGOO Z.E. TWIZY Z.E.
?
VE adaptés à la demande de
FLUENCE mobilité durable pour tous,
2011 avec des technologies de
Versions électrifiées VE spécifiques avec rupture à bas coût pour
de modèles thermiques des technologies 2008 compenser la disparition des
incitations gouvernementales
5000 € (FR) ….. incitation gouvernementale
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 16Cahier des Charges des Batteries
Coût Matériaux
Investissement,
Disponibilité, Coût,
Fabrication
Impact environnemental
Recyclage
Durée de Vie Environnement
Cyclage et Vieillissement Durée de vie, Recyclage
Performances Sécurité & Sureté
Energie et Puissance
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINFABRICATION ET ASSEMBLAGE D’UNE BATTERIE Li-ION
Matériaux
Electrodes
Cellule
LiMn2O4 / Graphite 160 Wh/kg
Système batterie Module
24 kWh
250kg,
150 litres
Boite de
Capteurs jonction
Electronique
de contrôle
(BMS)
Boitier Assemblage module
Prise
Pack
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINSTRATÉGIE DE REDUCTION DU COÛT D’USAGE DE LA BATTERIE
Réduire le coût de fabrication < 300€/kWh
9 Sécuriser approvisionnement des matériaux et optimiser le procédé
9 Augmenter la productivité effective de l’usine en réduisant la dispersion de
performances des cellules, et en utilisant des systèmes de contrôle actif des
cellules
Augmenter performance intrinsèque et durée de vie des cellules
9 Augmenter l’énergie spécifique Æ développement cathode
9 Augmenter robustesse vs dégradation (température et/ou charge rapide) Æ
développement anode
9 Augmenter l’usage effectif de la capcité des batteries Æ BMS
9 Décroître les coûts de garantie
Augmenter la valeur des batteries dans des marchés secondaires
9 Le modèle des “4-R” pour les batteries Li-on batteries usagées :
“Reutiliser, Revendre, Refabriquer, Recycler”
9 Valoriser le service des batteries à bord des véhicules en tant que
stockage distribué d’électricité pour des réseaux intelligents
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINDomaine de puissance et systèmes de charge
Puissance kW
Charge
43
Rapide
22 3Ψ
1
0 7 1
Vitesse
Mono Ψ Echange
Charge standard(AC) Æ 1ph: entre 4 et 8 heures
3ph: entre 1 et 2 heures
Charge rapide (AC ou DC) Æ moins d’1 heure
Echange Batterie Æ en quelques minutes !
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINLe Véhicule Électrique Communicant
ECALL PSAP
TSP, Fournisseurs de Contenu
TELCO Global Data center (GDC)
RENAULT IT Client
InfrastructureTIC
Navigation et Multimedia
TSP, Fournisseurs de Contenu
Communication
par ligne à courant
Porteur (CPL) Gestion d’énergie
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINProjest Nationaux de Démonstrateurs de Véhicules Électriques
VEGA – THOP
¾ Véhicule Electrique à Grande Autonomie : développement d’un
système de gestion THermique à efficacité OPtimisée du confort
habitacle et de la chaîne de traction
¾ Consortium : Valeo, Renault, St Gobain, Hutchinson, CNRS,
INSA-Lyon
VEL-ROUE
¾ Véhicule ELectrique bi-mode à moteurs ROUEs
moteur à essence AV, moteurs électriques roues AR
¾ Consortium : Renault, Michelin, IFP
VEL-CRI
¾ Véhicule ELectrique à Charge Rapide Intégrée
charge à plus de 43 kW et échange bidirectionnel d’électricité avec
la maison (V2H)
¾ Consortium : Renault, Schneider-Electric, Apojée, Johnson
Controls-SAFT, Valeo, EDF, CEA, CNRS, ENSMA, Institut
Telecom, Eurecom
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 22Projets Européens sur VE et Batteries
HELIOS
Sécurité
High Energy Li-iOn Storage solutions
¾ Long life energy batteries, low cost, safe, easiliy
rechargeable and recyclable Coût Durée de vie
¾ Consortium : Renault, Peugeot-Citroën, Opel, Fiat, Volvo,
JC Saft, EDF + RTO’s (CEA) et universités
Energie Puissance
ELVIRE
ELectric Vehicle communication to Infrastructure
Road services and Electricity supply
¾ EV use case scenarios and communication platform
¾ Consortium : Continental, Renault, Volkswagen,
SAP, Better Place, Endesa
ID4EV fonctionnalité
Intelligent Dynamics For fully Electric Vehicles
¾ Recuperative electric braking system and functional
integration in EV
¾ Consortium : FKA, Continental, Renault, ZF
+ RTO’s (CEA) et universités énergie sécurité
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 23Tests de flotte
de véhicules électriques
SAVE
Seine Aval Véhicule Electrique
¾ 100 VE in Ile de France et Vallée de Seine ; bornes de
charge, privées et publiques
¾ Consortium : Renault, EDF, Schneider-Electric, Total, La
Poste, EPAMSA, CR IdF, CG 78
VERT
Véh. Elec. pour une Réunion Technologique
¾ 50 VE couplés à une infrastructure de recharge
alimentée par de l’électricité renouvelable
(photovoltaïque
¾ Consortium : EDF, Renault, Total, GBH, GE, GERRI
JEJU island
Démonstration de réseau intelligent
¾ 10 VE dans une infrastructure de récharge avec réseau
intelligent et échange bi-directionnel d’énergie
¾ Consortium : SK-Energy et SK-Telecom, Renault-Samsung
Motors
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN 24Comment assurer l’équilibre production-
consommation de l’électricité ?
Anticiper
¾Par la prévision de charge
¾Par l’appel de moyens de
production nécessaires
Equilibrer en temps réel
¾Réserve et moyen de
stockage
¾Tarification et marché de
l’ajustement
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINLe vrai prix et l’émission de CO2 de l’électricité
Cas de l’Allemagne en été
Prix spot et émission CO2 : moyenne horaire 2005-2009 (modèle Renault-Supelec)
Charge naturelle : le client branche et charge son VE au retour au domicile (pic
gaussienne à 18h) ou à l’arrivée au bureau (pic gaussienne à 9h)
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINVers la recharge intelligente
Serveur
constructeur
o nnées
D
4 - le VE envoie
l’information relative au
service fourni
3 - La borne de recharge
envoie la puissance max au VE Réseau
Electrique
Gestionnaire d’énergie
2- le Gestionnaire d’énergie
propose un profil de recharge
1- le VE calcule son besoin
conforme au besoin du client
en énergie et l’envoie au
gestionnaire à travers la
borne en indiquant l’horaire
de fin de connexion
Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRINForum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN
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