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Description détaillée

 

Le transport routier de marchandises étant fortement dépendant du gazole, il est responsable d’environ 22% des émissions françaises de CO₂ (sur les 32% d'émission de CO2 que représente le secteur des transports, toutes activités confondues).

Pour réduire ces émissions, Les constructeurs vont devoir progressivement électrifier leurs flottes  en complément d’autres solutions bas-carbone (biocarburants, hydrogène). Les poids lourds électriques à batteries (PLé) constituent aujourd’hui la technologie la plus mature pour les usages de distribution régionale et urbaine, et à terme pour le transport longue distance avec l’arrivée du Megawatt Charging System (MCS).

 

Obligations règlementaires et incitations fiscales

La réglementation européenne fixe un cadre strict et un objectif clair (Règlement (UE) 2019/1242) :

• réduction de 15 % des émissions moyennes de CO₂ des poids lourds neufs dès 2025,
• réduction de 45 % à l’horizon 2030.

 

En complément de la réglementation, des incitations fiscales sont mises en places pour favoriser les énergies à faibles émissions :

• Programme CEF (Connecting Europe Facility) pour cofinancer les corridors de recharge. (jusqu'en 2037)
• Fonds Innovation (Innovation Fund) pour le déploiement de projets pilotes industriels. (jusqu'en 2030)

 

 

La réglementation française fixe également des limites et pousse les professionnels à l'électrification de leurs flottes :
 

La Loi LOM  :

• Elle intègre l’objectif d’une neutralité carbone des transports terrestres d’ici 2050.
• Elle oblige le renouvellement du parc de véhicules vers des véhicules à faibles émissions.
• Elle oblige de consacrer une partie des parkings à des points de recharge.
   

Les incitations fiscales :

• Un suramortissement fiscal est proposer au entreprise avec une déduction de 20 à 60 % du coût d’acquisition de véhicules à faibles émissions.
• Des aides de l'ADEME et du programme ADVENR pour aider les entreprises à développer les infrastructures de recharge haute puissance.

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La chaine de traction des poids lourds électrifiés (PLé)

D'un point de vue technique, les poids lourds électriques sont équipés d'une chaîne de traction proche d'un véhicule électrique particulier. La masse à déplacer et l'effort à fournir étant plus importante, l'ensemble des éléments sont surdimensionnés.

Regardons un peu plus dans le détail les particularités d'un poids lourds électrifiés !

 

Attention : Ceci n'est qu'un exemple et ne vaut pas pour la totalité des poids lourds électriques.

Dans le schéma du bas nous voyons que la quasi totalité de la chaîne de traction est regroupée derrière la cabine hormis la transmission ainsi que le moteur électrique.

 

1 - Batteries de traction : 

• Capacités embarquées : 300 à 900 kWh selon la configuration.
• Poids d'un pack batterie : Environ 500 kg.
• Nombre de pack batterie : 4 à 6 en fonction de l'usage du véhicule.
• Autonomie : 200 km (distribution urbaine) à 500 km (distribution régional).
• Technologies dominantes :
  
  • NMC (Nickel-Manganèse-Cobalt) :
    • Avantage : haute densité énergétique (200-250 Wh/kg).
  • LFP (Lithium-Fer-Phosphate) :
    • Avantages : durée de vie accrue (> 4000 cycles), meilleure stabilité thermique.

 

2 - Interrupteur châssis et prise de charge :

Un véhicule léger est équipé d'une prise de charge de type 2 pour la recharge en courant alternatif ou d'une prise combo CCS pour la recharge en courant continu. Il est possible de retrouver ces 2 moyens de recharge sur un poids lourd selon son besoin de recharge. 

Certains poids lourds, sont équipés d'un composant supplémentaire, un interrupteur de désactivation de la chaîne de traction. Cet élément de sécurité est généralement juxtaposé à la prise de recharge.

 

L'INTERRUPTEUR DE DESACTIVATION DE LA CHAINE DE TRACTION : 

Un camion électrique peut être est équipé d'un interrupteur châssis à côté de la prise de charge. Ce dispositif de sécurité permet d'activer ou désactiver l'électronique qui contrôle la chaine de traction.

Il est également appelé "interrupteur d’arrêt d’urgence de traction".

• La position "basse" de l'interrupteur signifie que le courant 600 V peut être activé.
• La position "haute" de l'interrupteur signifie que le courant 600 V est désactivé.

LA PRISE DE CHARGE :

• La prise de charge AC triphasé (22-43 kW) :
  • Prise de type 2
  • Recharge lente (en dépôt ou entrepôt)
  • Temps de charge d'environ 8 à 12 h (selon la puissance de la batterie)

 

• La prise de charge DC haute puissance (150 – 350 kW ) :
  • Prise de type CCS Combo
  • Recharge rapide (en itinérance)
  • Temps de charge d'environ 1 à 2 h (selon la puissance de la batterie)

 

 

• La prise de charge DC très haute puissance (750 kW à 3,75 MW) :
  • Prise de type MCS (Megawatt Charging System) : norme en cours de déploiement
  • Recharge ultra rapide (en itinérance)
  • Temps de charge d'environ 30-45 min (selon la puissance de la batterie) 

 

3 - Transmission :

Sur un véhicule léger électrique (BEV), il n'y a pas de boîte de vitesse mais un réducteur. Les PLé au contraire ont tendances à garder une boîte d'origine ou réduite et ceci dans le but de permettre un couple important à haut régime des machines. Les choix sont orientés en fonction de l'utilisation du véhicule : régional, national ou international; et de son type : hybride ou électrique 100%.

3 possibilités essentiellement : 

• Le PLé est équipé d'une boîte automatique à 12 vitesses mais n'utilisera que 3 ou 4 de celles-ci en mode électrique.
• Le PLé est équipé d'une boîte avec 2 ou 3 rapports et intègre directement la ou les machines électriques.
• Le PLé est équipé d'un simple réducteur en liaison direct avec la machine électrique.

 

4 - Machine électrique :

• Puissances : 300 – 600 kW,
• Couple disponible > 3 000 Nm instantanément.
• Topologies :
  
  • Moteur synchrone à aimants permanents (PMSM) → rendement élevé, compacité.
  • Moteur asynchrone (induction) → coût réduit, robuste, mais rendement inférieur.

 

• Positionnement :
  • Elle peut être intégrée dans une boite de vitesse (1) ou juxtaposé (2) à celle-ci.
  • Elle peut être intégrée à un essieu (3). (Exemple : Système e-axle)

 

5 - Gestion électronique

5.1 - Électronique de puissance

 

Généralement située sous la cabine, l'unité de gestion électronique assure les fonctions suivantes :

• Pilotage des machines électriques (phase moteur et phase générateur)
• Transformation du courant DC en courant AC en phase moteur
• Transformation du courant AC en courant DC en phase de freinage ou décélération.
• Coordination de toute la chaîne de traction (selon les informations venant des différents capteurs).

 

5.2 - Compresseur de climatisation

 

Le compresseur de climatisation est également électrique. Il est généralement utilisé pour le refroidissement habitacle et pour le refroidissement de certains éléments de la chaine de traction.

Le compresseur est souvent alimenté directement par la batterie de traction. Il intègre un onduleur accolé qui génère un PWM afin d'actionner le moteur électrique du compresseur.

Gestion du refroidissement de la batterie de traction:

Le circuit de climatisation peut être utilisé pour refroidir la batterie de traction et éviter la dégradation des cellules. Pour assurer cette gestion thermique, plusieurs solutions peuvent être déployées :

• Un système de refroidissement liquide par plaques froides,
• Un système de pompes à chaleur réversibles qui permet de chauffer la cabine et de refroidir batterie avec le même équipement (essentiellement sur les véhicules électriques légers),

5.3 - Le chargeur embarqué

 

Le chargeur embarqué est utilisé pour la recharge en courant alternatif (AC). 

Son rôle est de transformer le courant alternatif (AC) (venant de la borne de recharge) en courant continu (DC) pour le stocker dans la batterie de traction.

Dans le cas d'une charge en courant continue, cet élément peut être sollicité (sans transformation du courant) pour :

• Surveiller la température,
• Surveiller les tensions et les intensités de recharge.

 

Particularité :

Certains poids lourds peuvent être équipés de résistances de consommation de courant. Elles ont pour but de consommer le courant récupéré sur un freinage régénératif lorsque les packs batteries sont chargés à 100%.

 

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Impact sur le véhicule

Nous voyons donc que cette chaîne de traction vient impacter la capacité de charge utile des véhicules. En effet les batteries au nombre de 4 à 6 peuvent représenter une charge substantielle. La charge utile est fortement impactée, celle-ci compensée par des dispositifs cités plus haut.

De plus l'énergie embarquée dans un pack batterie est plus faible que dans un réservoir, ce qui a pour effet de réduire l'autonomie:

 Pour comparaison :

• Batterie Li-ion (NMC/LFP) : 0,8 à 1 MJ/kg (soit ~150-250 Wh/kg).
• Le gazole a une densité énergétique massique ~40 à 50 fois supérieure à celle d’une batterie Li-ion.

rappel : Pouvoir calorifique inférieur (PCI) du gazole : environ 42,6 MJ/kg

C’est la raison pour laquelle un plein de 400 L de gazole (~340 kg, 14 000 MJ) permet d’atteindre 1 000 km, alors qu’un pack batterie de 3 tonnes (~2 400 MJ) ne permet "que" 300-500 km. 

Cet réduction d'autonomie montre la nécessitée d'avoir des infrastructures de recharge adaptées en puissance et en nombre. 

 

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Infrastructures de Recharge 

Il est important que les poids lourds évoluent vers une énergie décarboné. Mais il est impératif de faire évoluer les infrastructures de recharge des réseaux routier pour répondre aux besoins spécifiques des poids lourds.

• Installation de transformateurs HT/BT dans les dépôts (fortes puissances simultanées).
• Installation de bornes de charge ultra rapide (DC > 350 kW) sur les grands axes et autoroutes
• Gestion énergétique via systèmes de recharge intelligent (smart charging) pour lisser la demande réseau.

Pour soutenir cette transformation et amener les professionnels à investir l'AVERE propose un dispositif d'aide financière à l'installation de borne de recharge. Ce dispositif nommé ADVENIR.

Projets pilotes et expérimentations en cours

Projet ECTN (European Clean Transport Network Alliance) :

• Une expérimentation lancée fin 2023 entre Lille et Avignon a permis d’installer 5 bornes haute puissance (400 kW), réparties sur 5 stations-relais.
  ADEME Infos

   

• ENGIE Vianeo & APRR ont annoncé en janvier 2025 le déploiement de 5 stations ultrapuissantes pour poids lourds et autocars entre Paris et Lyon : chaque station disposera de 2 points de recharge ultra-rapides (400–500 kW) ainsi qu’une borne de secours.
  ENGIE Vianeo

   

• Rechargement par induction sur autoroute : Des bobines permettant la recharge par induction des véhicules électriques ont déjà été installées sous une portion de l’autoroute A10 en activité. Une première à l’échelle mondiale. Stellantis avait déjà fait un essaie avec une FIAT 500e sur le circuit Arena del Futuro à Chiari. Celui-ci avait été concluant montrant la faisabilité de ce système (DWPT Transfert d’énergie sans fil dynamique.) .

   

• Un autre projet serait de limiter l'utilisation des batteries de tractions en équipant les PLé de pantographe afin de se connecter à un réseau fixe qui serait déployé sur le réseau de voies rapides. L'avantage serait de limiter la taille des batteries car si le PLé effectue la plupart de son trajet au pantographe il n'a besoin de sa batterie que pour les trajets voies rapides dépôt ou point de livraison.

 

• Le projet "battery swap". Le principe est assez simple, à la place de recharger le poids lourds sur une borne de recharge, le chauffeur accède à un atelier automatique "Power Swap Station". Cette atelier robotisé, va récupérer la batterie vide, et la remplacer par une batterie pleine, entièrement rechargée. Le remplacement prend environ cinq minutes et est entièrement automatisé. 

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Méthodes et pratiques

Il est nécessaire de respecter les mêmes préconisations que pour les VEVH liées à la norme NFC 18550

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Impact sur les compétences en atelier

Les interventions de réparation et de diagnostic sur ces systèmes exigent de : 

• Connaître la structure des réseaux multiplexés,
• Maîtriser la lecture des schémas électriques,
• Maîtriser toutes les fonctions de l'outil de diagnostic,
• Connaître les procédures d'intervention,
• Connaître les différentes architectures hybrides,
• Identifier les niveaux d'hybridations,
• Posséder une habilitation (B2XL, B2VL, BCL, BOL, B2TL).

Les interventions d'entretien nécessite de: 

• Connaître les procédures d'intervention,
• Posséder à minima un niveau averti.

 Les personnes ne possédant pas d'habilitation ou à minima d'un niveau averti, ne sont pas autorisées à intervenir sur ces véhicules.

 

Les habilitations

Le travail sur véhicules électriques et hybrides nécessitent une habilitation selon la réglementation NF C18-550.

Il est important de bien identifier les limites d’action de son titre d’habilitation.

 

Voici quelques exemples d'interventions et le titre d'habilitation nécessaire pour être autorisé à réaliser l'intervention :

Votre titre d’habilitation est lié à une norme délimitant votre périmètre d’action. Les métiers de l’automobile sont liés à la norme NFC 18-550. Cette norme ne vous autorise pas à travailler sur les infrastructures électriques (prise, borne de recharge…)

Pour cela, il est important d’identifier quel « domaine d’intervention » est couvert par votre titre d’habilitation.
 

Dans le domaine de l’automobile, on distingue plusieurs types d’intervenants :

•Une personne NON habilitée - Ordinaire

C’est une personne n’ayant reçu aucune formation sur les risques électriques. Ne sachant pas analyser les risques électriques et donc intervenir en sécurité, elle n’est pas autorisée à intervenir sur un véhicule électrique ou hybride.

 

•Une personne NON habilitée – Avertie

C’est une personne ayant suivi une formation sur les risques électriques. A travers cette formation et une évaluation, l’apprenant a justifié qu’il est en mesure de réaliser une analyse de risque avant d’intervenir. Il est donc autorisé à travailler sur un véhicule électrique (hors chaîne de traction) si le véhicule est conforme. En cas de détection d’un risque, il stoppe son activité, et alerte la personne qui devra sécuriser ce véhicule.

 

•Une personne habilitée – B0L

C’est une personne habilitée pour réaliser des travaux non électriques, qui a passé une évaluation pratique et théorique. Elle est autorisée à travailler hors chaîne de traction. A condition que le véhicule ne présente pas de risque électrique. Elle connaît ses limites d’interventions et ne travaille pas en présence de risque électrique.

 

•Une personne habilité - B2L

C’est une personne habilitée pour réaliser des travaux électriques, qui a passé une évaluation pratique et théorique. Elle peut travailler sur la chaîne de traction du véhicule, si celui-ci est consigné. Elle ne travaille pas en présence de risque électrique.

 

•Une personne habilitée – B2VL

C’est une personne habilitée pour réaliser des travaux électriques au voisinage, qui a passé une évaluation pratique et théorique. Elle est autorisée à sécuriser la chaîne de traction d’un VE/VH au voisinage d’une PNST (c’est-à-dire à moins de 30 cm), même si elle n’est pas consignée, par exemple pour isoler une pièce nue sous tension. Elle est équipée d'EPI.

 

•Une personne habilitée – BCL

C’est une personne habilitée à consigner un VE/VH, qui a passé une évaluation pratique et théorique. Elle est équipé d’EPI.

Un BCL seul n'est pas autorisé à travailler sur un véhicule électrique ou hybride. Il le consigne pour permettre à une personne habilitée (B2L, B2VL…) de faire les réparations.

Dans l’automobile on trouve rarement des personnes habilitées uniquement BCL !

 

•Une personne habilitée – B2TL

C’est une personne habilitée aux travaux sous tension, qui a passé une évaluation pratique et théorique. Elle peut travailler sous tension, c’est-à-dire intervenir dans la batterie de traction.

Exemple : Remplacement d’un module dans la batterie, d’un capteur, d’un bus bar, d’un BMS, des relais de puissance...

Elle a des EPI spécifiques, et ne travaille qu’avec des outils isolés. Une habilitation sous tension ne remplace pas une habilitation hors tension.