Électrification des mobilités

Développer des systèmes de propulsion électrique sobres en énergie et en matériaux pour accompagner la décarbonation des mobilités.

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Électrification des mobilités
Vision de la transition

Électrifier les mobilités : un levier clé pour réduire les émissions

La propulsion électrique transforme l'énergie électrique en énergie mécanique pour faire avancer un véhicule. Elle associe notamment un moteur, une électronique de puissance et des stratégies de pilotage, dont les performances conditionnent l'efficacité énergétique du véhicule.

En quelques chiffres :

  • - 90 % d’émissions visées dans les transports en Europe d’ici 2050 (Green deal européen)
  • - 40 % d’émissions en France en 2030 (SNBC)
  • - 30 à - 50 % d’utilisation de terres rares avec des moteurs électriques à aimants ferrites (sans terres rares), tout en maintenant des performances élevées

Améliorer l'efficacité tout en maîtrisant les ressources

Le développement de la mobilité électrique ne repose pas uniquement sur l'électrification des véhicules. Il suppose également d'améliorer l'efficacité des systèmes de propulsion, de maîtriser l'utilisation des matériaux critiques et d'adapter les technologies aux différents usages.

Défis :

  • améliorer l’efficacité énergétique des systèmes
  • maîtriser les ressources et matériaux critiques
  • intégrer des approches d’écoconception
  • garantir la fiabilité et la durée de vie
  • adapter les solutions aux différents usages
     

IFPEN développe des solutions de propulsion électrique pour les véhicules particuliers, les poids lourds, les engins hors route et la mobilité légère, et évalue les technologies pour accompagner les choix industriels et publics.

 
Lire notre Décryptage : le véhicule électrique

Vidéo : Replay de la table-ronde RDV IFPEN - Décarbonation de la mobilité terrestre

 

Solutions & innovations

Des systèmes électriques plus performants et plus sobres

IFPEN développe des outils pour collecter, traiter et exploiter les données de mobilité afin d’évaluer les impacts environnementaux et éclairer les décisions.

Concevoir des systèmes électriques performants et fiables

IFPEN développe les différentes briques des systèmes de propulsion électrique — moteurs, électronique de puissance et gestion thermique — pour améliorer leur rendement, maîtriser leurs contraintes de fonctionnement et intégrer des approches d’écoconception.

Des moteurs électriques optimisées en performance et en ressources

Technologies :
→ machines synchro-réluctantes (moteurs dont le fonctionnement repose sur les propriétés magnétiques du rotor, limitant l’usage d’aimants permanents)
→ optimisation des architectures rotor et stator (partie tournante et fixe du moteur)
→ machines à flux axial (architecture compacte avec une forte densité de couple)


Bénéfices :

  • maintenir un haut rendement sur une large plage de fonctionnement
  • réduire l’usage de terres rares
  • adapter les moteurs à différents niveaux de puissance

Électronique de puissance : réduire les pertes et améliorer l’efficacité des systèmes

Technologies :
→ convertisseurs et onduleurs (dispositifs qui adaptent la tension et le courant pour alimenter le moteur)
→ composants à large bande interdite (SiC, GaN), permettant de fonctionner à plus haute fréquence et température
→ architectures d’onduleurs à forte densité de puissance


Bénéfices :

  • réduire les pertes lors de la conversion d’énergie
  • améliorer la compacité des systèmes
  • faciliter l’intégration dans les véhicules

Gestion thermique : garantir la fiabilité et la durée de vie

Technologies :  
→ refroidissement actif (circulation de fluide caloporteur, immersion)
→ refroidissement passif (conduction thermique, encapsulation)
→ intégration thermique des moteurs et convertisseurs  

Bénéfices :

  • maintenir les performances dans le temps
  • limiter les risques de dégradation
  • dimensionner les systèmes au plus juste

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Piloter, optimiser et comparer les systèmes pour éclairer les choix

IFPEN agit à l’échelle du système pour améliorer le fonctionnement des technologies et comparer les solutions.

Piloter les systèmes pour optimiser leur fonctionnement en conditions réelles

Le contrôle (algorithmes qui pilotent le moteur et l’électronique) conditionne le rendement en conditions réelles, l’adaptation aux usages et le comportement global du système.


Technologies :  
→ lois de commande avancées  
→ optimisation de la répartition des pertes  
→ outils numériques (eDrive Control Suite)


Bénéfices :

  • optimiser le rendement selon les conditions d’usage
  • améliorer le comportement du système
  • adapter les performances aux différents segments

Améliorer la performance globale et intégrer l’écoconception des systèmes

L’intégration système (interaction entre moteur, électronique et pilotage) conditionne le rendement global, la cohérence du dimensionnement et la capacité à industrialiser les solutions.


Approches :  
→ modélisation multiphysique (électrique, thermique, mécanique)
→ optimisation conjointe moteur / électronique / contrôle
→ prise en compte de l’intégration véhicule


Bénéfices :

  • améliorer le rendement global
  • garantir la cohérence du dimensionnement
  • faciliter l’industrialisation
Comparer les solutions pour orienter les décisions

IFPEN compare les solutions de propulsion électrique selon leurs performances, leurs coûts et leurs usages afin d’éclairer les choix industriels et publics.


Approches :  
→ analyses de performance et de consommation
→ évaluations multicritères (coût, énergie, usage)
→ comparaison d’architectures

Bénéfices :

  • objectiver les choix industriels
  • comparer les options selon les usages
  • éclairer les politiques publiques 
Impacts

Des impacts pour la mobilité électrique

Climat — réduire l’empreinte carbone des mobilités électrifiées

  • réduction des émissions de CO₂ grâce à des systèmes de propulsion électrique à haut rendement

  • optimisation de l’énergie embarquée à performances équivalentes
  • réduction de l’usage de terres rares grâce à des motorisations sobres en matériaux

Économie — optimiser les coûts d’exploitation

  • amélioration du rendement des systèmes contribuant à réduire les coûts d’exploitation

  • transfert de technologies vers des acteurs industriels (PME, ETI), contribuant à la création de valeur et à la souveraineté industrielle

Filière — structurer les chaînes de valeur

  • développement de solutions pour le recyclage des matériaux critiques (projets MELCHIOR, MAGELLAN)

  • participation à des écosystèmes industriels (CARA, NextMove, EGVIAfor2Zero)

Normes — évaluer les technologies

  • développement de méthodologies pour évaluer la fiabilité des composants SiC et GaN (projet ARCHIMEDES)

Sociétal — accompagner les usages

  • développement de solutions pour la mobilité électrique légère

  • rétrofit de véhicules pour prolonger leur usage en électrique
Recherche & expertise

Une expertise scientifique pour concevoir et évaluer les systèmes

La recherche combine modélisation, conception et validation expérimentale pour améliorer les performances des systèmes de propulsion électrique.

Compétences scientifiques mobilisées

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Génie électrique et électronique Systèmes d’automatisation et de contrôle Modélisation et simulation des systèmes Mécanique des fluides Thermodynamique / Modélisation moléculaire  Physique du transfert et du transport Méthodes numériques et optimisation Science des données  Modélisation économique   Évaluation des impacts environnementaux & ACV

Accéder à toutes les compétences

Infrastructures

  • bancs moteurs et groupes motopropulseurs 
  • bancs HIL, bancs à rouleaux et bancs véhicules électrifiés 
  • bancs batteries et bancs climatiques
  • bancs dédiés à l’électronique de puissance
  • outils numériques (e-MOD Tools, eDrive Control Suite) 

Mieux suivre le vieillissement des machines électriques pour la mobilité décarbonée

Formation

Former les compétences de la mobilité électrique

Formation académique

IFP School

Programme IFP School
→ Powertrain Engineering

Formation par la recherche

Thèses

Encadrement de x travaux de thèse portant sur les systèmes de propulsion électrique.
→ Accéder au site des thèses

Formation professionnelle

IFP Training

Programme IFP training
→ Motorisation et mobilité durable

MOOC

IFP School

Tomorrow's Mobility: sustainable technologies for the automotive sector

→ MOOC

Collaborer

Collaborer à chaque étape du développement des technologies

Les collaborations couvrent l’ensemble du cycle d’innovation, de la recherche amont à la validation sur démonstrateurs et au transfert vers l’industrie.

Connaissances & Outils

Des outils pour concevoir, piloter et valider les systèmes

IFPEN met à disposition des outils pour les acteurs publics et privés :

  • e-MOD Tools

    Suite logicielle pour la conception des machines électriques, intégrant rendement, coût, usage de terres rares et impact environnemental
  • eDrive Control Suite

    Environnement pour concevoir, calibrer et générer automatiquement les lois de commande (algorithmes qui pilotent le moteur et l’électronique)
Tous nos outils
FAQ

Foire aux questions

Vous trouverez ici les réponses aux questions les plus fréquentes. 
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Gaetano de Paola

Gaetano de Paola

Responsable du programme "Propulsion électrique"