Véhicule à basse vitesse électrique adapté au milieu urbain

AGENCE DE MOBILITÉ DURABLE

Publié le 15 février 2024 Propulsion Québec Fiche projet

/ MOBILITÉ DOUCE / URBAIN DENSE / VÉHICULES ÉLECTRIQUES /

Projet pilote d’un véhicule à basse vitesse 100% électrique au Québec adapté aux besoins de l’Agence de mobilité durable.

UN PROJET DE

Dans le cadre de l’appel de projets de démonstration et de vitrine technologique en transport terrestre et en mobilité durable du ministère de l’Économie, de l’Innovation et de l’Énergie (MEIE), l’Agence de mobilité durable met à l’essai un véhicule à basse vitesse électrique, utilisé dans le cadre  d’activités de surveillance en milieu urbain. Ce projet est en partenariat avec Calogy Solutions, une entreprise spécialisée dans les solutions technologiques innovantes de gestion thermique de batteries et de stockage, et Kargo, une entreprise manufacturière qui fabrique des véhicules électriques à basse vitesse (VBV).

Objectifs du projet

  • Favoriser le développement d’un VBV 100 % électrique, adapté aux réalités climatiques et routières urbaines québécoises ; 
  • Évaluer si le VBV électrique pourrait être une solution viable pour contribuer à diversifier un parc de véhicules ; 
  • Adapter l’habitacle pour répondre aux besoins municipaux, dont ceux d’un véhicule de surveillance et de contrôle de stationnement ; 
  • S’assurer que l’espace conçu est sécuritaire, ergonomique, et répond aux exigences de sécurité de la réglementation VBV de la SAAQ (caméra de recul, klaxon de proximité pour prévenir les non-voyants, etc.) ; 
  • Avoir une solution 100% québécoise en impliquant la chaine d‘approvisionnement ; 
  • Réduire l’empreinte écologique de la flotte de la surveillance, contrôle du stationnement et de la mobilité. 

Ensemble, soutenons et accélérons l’innovation par le partage des connaissances et de bonnes pratiques!

Méthodologie d’avant projet

L’Agence de mobilité durable a pour mission d’innover pour une mobilité plus durable, et d’assurer un partage équitable de l’espace et de l’accessibilité de la ville pour tous. Pour ce faire, dans le cadre de sa Vitrine d’innovation, l’Agence, comme partenaire paramunicipal, met notamment à disposition d’organisations  des espaces sur rue et hors rue, des équipements ainsi que son expertise pour des projets d’expérimentation.  

C’est dans ce contexte, qu’un projet pilote de près de deux ans réunissant Calogy Solutions et  Kargo a été mis en place afin d’adapter et de tester un VBV 100% électrique pour des activités de surveillance.  

Initialement, les étapes du projet étaient :  

  • Phase 1 – Test ergonomie et confort (Mars à juillet 2022) : test du véhicule Kargo sans modification 
  • Phase 2 – Développement des modules de batterie, tests internes et fabrication (mars à août 2022) et intégration dans le véhicule pour premier test en conditions réelles (septembre à décembre 2022)   
  • Phase 3 – Test en conditions réelles hivernales (janvier à février 2023) et test en conditions réelles estivales (juin à juillet 2023) 

En raison de contraintes rencontrées en cours de projet, notamment au niveau de l’approvisionnement, les phases du projet ont dû être adaptées et les tests ont eu lieu en circuit fermé par les développeurs des technologies, Kargo et Calogy, plutôt qu’en conditions réelles par l’opérateur, l’Agence. Ces tests préliminaires se sont échelonnés sur trois phases :  

  • Phase 1 – Test du véhicule Kargo sans modification en circuit fermé 
  • Phase 2 – Test du véhicule Kargo avec intégration de la batterie de Calogy en circuit fermé 
  • Phase 3 – Test du véhicule Kargo avec cabine adaptée et la batterie de Calogy en circuit fermé 

Grandes étapes du projet

1. Choix du véhicule 

Un VBV s’avère être le format de véhicule idéal pour le milieu urbain : sa petite taille permet la réduction des nuisances liées aux immobilisations de courte durée et, comme il est 100% électrique, il n’émet pas de GES. 

2. Choix de module de batterie 

La mobilité électrique présente divers enjeux cruciaux, parmi lesquels la gestion thermique des batteries revêt une importance capitale pour assurer leur sécurité, leur durabilité et leur efficacité.  

Par son expertise dans le domaine de la gestion thermique et des batteries lithium-ion, Calogy Solutions a opté pour le développement d’un module de batterie intégrant une solution de gestion thermique novatrice. Cette approche permet d’atteindre des performances optimales en termes de décharge, de charge, et de plage d’utilisation, particulièrement adaptées aux conditions météorologiques du Québec. 

La batterie du projet est constituée d’un total de 6 modules pour une capacité totale de 12kwh. L’autonomie visée est d’environ 65 km au total. En fonction des différentes applications du véhicule Kargo, il est possible d’ajouter des modules ou en retirer afin d’atteindre l’autonomie requise et réduire les coûts au besoin.  

3. Design, ingénierie, simulation, prototypes 

Afin de déterminer avec précision le nombre de modules nécessaires pour atteindre l’autonomie souhaitée pour le véhicule, il était impératif de bien comprendre le cycle d’utilisation du véhicule dans son environnement final. Dans cette optique, des essais sur route ont été réalisés à Montréal (phase 1), en collaboration avec un agent de stationnement afin d’acquérir des données essentielles pour définir le cycle d’utilisation: 

  • La vitesse ; 
  • L’itinéraire ; 
  • Les accélérations ; 
  • Les variations d’altitude. 

Les commentaires de l’agent de stationnement en suivi de la phase 1 mettaient en lumière le fait que la configuration de cabine initiale n’est pas adaptée à ses besoins de surveillance, et d’un manque d’ergonomie général : 

  • Champs de vision limité ; 
  • Accessibilité de la ceinture de sécurité ; 
  • Pédales de frein, d’accélération et rétroviseur mal positionnés ; 
  • Sentiment d’insécurité ; 
  • Instabilité du véhicule sur le terrain urbain ; 
  • Peu accepté par l’utilisateur ; 
  • Pas adapté pour une utilisation toute la journée. 

À partir de ces données et des spécifications du véhicule, des simulations ont été menées pour estimer précisément la consommation du véhicule lors d’un usage normal. Pour atteindre l’autonomie ciblée d’environ 65 km, la simulation a déterminé qu’une batterie d’une capacité d’environ 12 kWh, soit 6 modules, était nécessaire. 

Les critères additionnels pour la conception de la batterie étaient définis comme : 

  • La recyclabilité ; 
  • La capacité à être reconditionnée ; 
  • La modulabilité. 

Afin d’arriver au prototype de la batterie pour ce projet, Calogy a effectué des tests de cycles de charge et de décharge avec différents profils d’utilisation dans une chambre environnementale. Plusieurs itérations de la programmation ont été réalisées pour corriger les erreurs détectées.  

De plus, compte tenu des préoccupations en matière de sécurité liées aux aspects thermiques des batteries, il était également important d’avoir un BMS de qualité et adapté à ce projet. Celui-ci contrôle non seulement la charge et la décharge de la batterie, mais il assure également que la température des cellules reste dans une plage d’utilisation sûre.  

Pour Kargo, les résultats obtenus à la suite de la phase 1 sur le terrain ont nécessité des changements majeurs principalement au niveau de la cabine ainsi qu’au mode de fabrication. Toutes les modifications ont été validées à l’aide de simulations numériques pour concevoir la cabine recherchée par l’Agence. 

4. Installation et configuration 

Calogy et Kargo ont collaboré pour garantir une intégration électrique réussie de la batterie dans le véhicule, dans les installations de Calogy à Sherbrooke.  

La communication entre la batterie et le véhicule est importante afin de pouvoir utiliser la clé du véhicule pour activer la batterie, afficher la charge de la batterie, afficher les erreurs, etc.  

La batterie a ensuite été intégrée mécaniquement dans la première version du véhicule Kargo afin de réaliser des tests sur le terrain (phase 2). L’objectif était de découvrir le maximum de problèmes le plus tôt possible dans le projet. Le véhicule a parcouru près de 600 km chez Calogy, mettant en lumière divers problèmes de programmation et de communication avec le véhicule, qui ont pu être corrigés avant l’intégration dans le véhicule final (phase 3).  

 5. Bilan de de la technologie 

Une analyse sera faite à la fin du projet pour évaluer : 

  • La sécurité du véhicule ; 
  • L’ergonomie ; 
  • L’adaptabilité aux opérations ; 
  • L’autonomie du véhicule ; 
  • L’appréciation des utilisateurs.

Les tests sont toujours en cours en circuit fermé chez Calogy, les résultats finaux en conditions réelles seront ajoutés à cette fiche une fois l’expérimentation complétée. 

Financement

Un budget de 700 000 $ a été octroyé via l’enveloppe des projets de démonstration et de vitrine technologique en transport terrestre et en mobilité durable du ministère de l’Économie,  de l’Innovation et de l’Énergie (MEIE) du Québec.  

Résultats obtenus à la suite de la phase 1, 2 et 3

Tests en circuit fermé

  • Validation de l’intégrité des modules ; 
  • La batterie atteint l’autonomie fixé de 65 km, et son autonomie maximale testée sur route est d’environ 73 km ; 
  • L’adaptation de la batterie de Calogy a permis d’optimiser son autonomie de 2 kWh à 12 kWh et 16 kWh ; 
  • Des nouvelles méthodes de fabrication et d’assemblage ont été développés et fabriquées par Kargo ; 
  • Adaptation de l’ergonomie de la cabine ; 
  • Optimisation : la période de test du véhicule en circuit fermé a permis d’identifier et corriger des faiblesses dans le logiciel de gestion de la batterie, permettant le développement d’un système de gestion de batterie au Canada ; 
  • BMS adapté et amélioré qui a permis : 
    • D’optimiser les performances pour l’application visée ; 
    • D’optimiser les coûts à long terme si nous produisons en gros volume ; 
    • Rester flexible en cas de changement ; 
    • Contrôler la qualité pour réduire les défaillances et améliorer la fiabilité ; 
    • Développer une expertise à l’interne. 
    • Optimisation et validation de technologies

Leçons apprises

Facteurs de succès

  • Avoir un esprit de collaboration entre les parties-prenantes ;  
  • Avoir une partie-prenante qui prend un rôle principal pour avoir un bon leadership dans le projet, tout en assurant une excellente communication et transparence entre tous ; 
  • La flexibilité, l’esprit d’ouverture, et la capacité à s’adapter des parties-prenantes pour répondre aux défis rencontrés (temps, approvisionnement, test) ; 
    • La conduite de tests avec la première version du véhicule afin de de bien cibler le profil énergétique requis pour le véhicule ; 
    • Anticiper les besoins en approvisionnement de pièces grâce à une bonne communication avec les fournisseurs et en entreposant plus de matériels à l’interne; 
    • Pour Calogy, la proximité géographique et la relation étroite avec les fournisseurs offre la flexibilité nécessaire pour apporter rapidement des ajustements à la conception, et anticiper les besoins en production; 
    • La conduite d’une multitude de tests sur les batteries de Calogy avant l’installation dans le véhicule pour valider la technologie en amont;  
    • La conduite de tests sur route directement chez Calogy afin de faire émerger des problèmes potentiels avant d’envoyer le véhicule en test avec des agents ;  
  • L’expérience en gestion de subventions de la part d’une partie-prenante; 
  • L’aide financière gouvernementale dans l’achat des VBV (12 500$ par véhicule). 

Défis et solutions potentielles

Les défis rencontrés lors du projet, et les solutions potentielles élaborées à la suite des phases de tests et à la collaboration entre les parties-prenantes (certaines solutions sont en cours de complétion pour une phase de test ultérieure). 

Au niveau de la technologie générale : 

  • Développement d’un nouveau processus de production pour la fabrication de nouvelles pièces adaptées aux objectifs demandés ;
  • Optimisation de l’espace intérieur au niveau du véhicule. 

Au niveau des conditions climatiques :

Il est très important de tester le véhicule dans différents climats étant donné la consommation énergétique des accessoires. L’autonomie du véhicule sera grandement affectée si la climatisation ou le chauffage fonctionnent constamment. 

Au niveau des infrastructures :

La recharge rapide représente un défi majeur dans ce projet en raison des contraintes liées à l’infrastructure : 

  • L’accès aux bornes de recharge est restreint ; 
  • Limitations de certaines bornes en termes de capacité de courant ; 
  • Il faut environ 6 heures pour une recharge complète avec certaines bornes, alors que la batterie peut être rechargée en seulement 1 heure. 

Ces enjeux pourront être facilement corrigeables dans le futur. 

Intégration des technologies : 

L’association des technologies de Calogy avec celles de Kargo pour créer cette solution de mobilité a constitué un défi majeur qui a nécessité de nombreuses périodes de simulation, de tests et de développement. Tout cela visait à concevoir un véhicule pouvant être soumis à des essais sur le terrain, tout en étant adapté aux conditions climatiques du Québec.  

Approvisionnements :

Délais causés par le grand nombre de fournisseurs requis pour avoir les composants nécessaires à la fabrication du véhicule. Bien que l’approvisionnement de plusieurs pièces de la batterie se fasse au Québec, certaines, comme les cellules, doivent être achetées chez des fournisseurs étrangers.  Le maintien d’une communication régulière avec les fournisseurs permettra d’anticiper les enjeux d’approvisionnement des pièces.   

Certifications auprès de la SAAQ :

Afin de pouvoir mettre en œuvre un projet pilote routier, les parties prenantes doivent répondre à des modalités établies par le Ministère des Transports et de la Mobilité durable et la Société de l’assurance automobile du Québec (SAAQ) : 

  • Les règles de circulation à respecter ; 
  • L’équipement obligatoire ; 
  • Les obligations respectives des fabricants et des utilisateurs.  

Prochaines étapes du projet d’expérimentation

Suite aux phases de tests en circuit fermé du véhicule, les prochaines étapes  permettront de mener à complétion le projet d’expérimentation. 
 

  • Tester le véhicule en conditions hivernales et estivales 
  • Tester les systèmes de chauffage et de climatisation 
  • Tester en conditions réelles les véhicules par les utilisateurs visés, au niveau de l’ergonomie et la sécurité sur route 

Prochaines étapes pour les parties prenantes

Au-delà des résultats directs émanant d’un projet d’expérimentation, les parties prenantes peuvent bonifier ces retombées grâce aux nombreux apprentissages acquis, et développer des opportunités supplémentaires. 

Au niveau commercial : 

  • Le développement d’un véhicule adapté aux conditions urbaines et climatiques du Québec est unique dans le monde, et son adoption en milieu industriel permettra d’augmenter son potentiel commercial ; 
  • Par son implication dans le projet, Calogy a investi dans des équipements capables de soutenir une production à grande échelle. L’objectif est de mettre en place davantage d’automatisation en 2024 pour augmenter la capacité de production pour répondre aux besoins des clients actuels et futurs. 

Partenaires du projet

Opérateur

Autres acteurs associés à l’initiative 

Ressources

Approfondissez vos connaissances du projet :

Personne-contact du projet

Agence de mobilité durable (AMD)
L’Agence de mobilité durable met à l’essai un véhicule à basse vitesse électrique, qui a été développé par Calogy solutions et Kargo.

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