Les routes électriques au Canada : ouvrir la voie à une mobilité propre

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Imaginez pouvoir conduire pendant que votre voiture électrique se recharge sans effort, sans prise, sans attente. C’est l’idée derrière les systèmes routiers électriques (ERS) : une infrastructure innovante conçue pour alimenter les véhicules en mouvement. Une approche prometteuse est le transfert d’énergie sans fil dynamique (DWPT). Cette technologie consiste à intégrer des bobines de charge inductives dans la chaussée pour fournir de l’énergie à des récepteurs situés sous les véhicules électriques. Elle pourrait accélérer la transition vers la mobilité électrique et permettre aux véhicules lourds, comme les bus et les camions, de fonctionner efficacement avec des batteries plus petites, offrant ainsi des avantages tant financiers qu’environnementaux. Au Canada, les chaussées subissent des charges de trafic importantes, des cycles fréquents de gel-dégel et de grandes variations de température qui nuisent à leur durabilité. À l’ÉTS, nous menons la première étude sur l’évaluation de la performance structurelle des chaussées intégrant cette technologie par des essais en laboratoire, des modélisations et des expériences à grande échelle, dans les conditions climatiques et de circulation exigeantes du Canada.

Mots clés : Systèmes routiers électriques (ERS); transfert d’énergie dynamique sans fil; bobines de recharge inductives; Performances des chaussées; Infrastructures durables

Introduction : Recharger en conduisant

La vie quotidienne exige une mobilité croissante, pour se rendre au travail, livrer des marchandises ou parcourir de longues distances. Pourtant, alors que de plus en plus de personnes se tournent vers les véhicules électriques (VE) pour réduire les émissions et les coûts énergétiques, un défi demeure : la recharge. S’arrêter pour se brancher, attendre que la batterie se recharge et planifier ses trajets en fonction des stations de recharge peuvent rendre la possession d’un véhicule électrique moins pratique que prévu.

Imaginez maintenant une route qui résout ce problème pour vous. Pendant que vous conduisez, votre voiture se recharge automatiquement, sans arrêt, par flux d’énergie continu. C’est la vision des systèmes de route électrique (ERS), une nouvelle génération d’infrastructures intelligentes conçues pour alimenter les véhicules en mouvement.

Parmi les technologies du système routier électrique (ERS), mises en œuvre dans les routes électrifiées (eRoads), le transfert d’énergie sans fil dynamique (DWPT) a suscité un vif intérêt. Les routes inductives fonctionnent à l’aide de champs magnétiques générés par des bobines intégrées dans la chaussée, généralement au milieu de la voie. Les bobines transfèrent l’énergie sans fil à un récepteur monté sous le véhicule. Ces systèmes ont déjà été mis à l’essai dans plusieurs pays. Par contre, leurs performances en conditions canadiennes, où les chaussées subissent de lourdes charges, des températures glaciales et des cycles fréquents de gel-dégel, demeurent en grande partie inconnues.

À l’ÉTS, en collaboration avec l’Université Laval, nous menons la première étude canadienne visant à évaluer les performances de ces chaussées inductives eRoad dans des conditions réelles de circulation et de climat local. Notre étude vise à fournir des lignes directrices, pour intégrer les composants ERS dans la chaussée, et à évaluer le comportement mécanique et la durabilité de ces routes.

Le défi : allier un nouveau composant aux enrobés bitumineux

Les chaussées en enrobés bitumineux classiques sont conçues pour offrir une résistance mécanique et une durabilité à long terme, et non pour abriter des composants électriques. Introduire des bobines inductives dans cette structure revient à ajouter un nouvel organe à un corps qui n’a jamais été conçu pour cette fonction. Les bobines, des fils de cuivre recouverts d’un polymère flexible, créent de nouveaux « joints » dans l’enrobé, où les forces et les changements de température tendent à se concentrer. Au fil du temps, ces points de tension peuvent entraîner des fissures ou des séparations, tout comme des efforts répétitifs peuvent blesser un muscle ou une articulation. Pour garantir la qualité et la durabilité des chaussées, les ingénieurs doivent comprendre l’interaction de ces nouveaux composants avec les matériaux environnants et concevoir des structures capables de s’adapter sans perdre leur résistance. 

De projet à réalité : essais à grande échelle des revêtements routiers électriques

Afin de comprendre le comportement des eRoads dans des conditions réelles, une expérience à grande échelle a été menée dans les installations d’essais accélérés sur chaussées de l’Université Laval. Un simulateur de véhicule lourd (HVS), machine capable d’effectuer des milliers de passages de roues contrôlés, a servi à reproduire plusieurs années de circulation intense en seulement quelques mois.

Trois sections de chaussée ont été construites côte à côte : deux eRoads inductives et une section de contrôle conventionnelle à des fins de comparaison. Chaque section incluait des jauges de contrainte, des capteurs de force, des thermistances et des sondes d’humidité. Ces composants ont permis à l’équipe de suivre en temps réel le « rythme cardiaque » de la chaussée, en mesurant sa réponse aux changements de température, d’humidité et de charge. La figure 1 montre plusieurs photos des principales étapes de l’expérience à grande échelle.

Principales conclusions : effets localisés et stabilité globale en conditions de circulation normale

Les résultats confirment que lorsqu’une charge de roue passe directement sur les bobines, la chaussée réagit comme un muscle soumis à une pression ponctuelle. Elle est réactive mais non endommagée, présentant une réponse mécanique distincte à la suite d’une augmentation de la contrainte locale et à une tension près de l’interface bobine-enrobé.

Dans des conditions de circulation normales, cependant, où les roues des véhicules s’alignent rarement directement au-dessus des bobines, la chaussée se comporte comme une structure bien équilibrée, répartissant les charges de manière uniforme et maintenant une stabilité globale. Ce comportement ressemble à celui du « corps » qui continue à bouger malgré une contusion.  Les bobines créent des réactions localisées, mais la chaussée reste fonctionnelle en dépit des contraintes supplémentaires exercées autour d’elles. Cette performance est restée constante même lorsque la chaussée a été soumise à des conditions de gel-dégel et de dégel printanier, indiquant que les variations de température et d’humidité n’ont pas altéré la réponse structurelle du système.

Effet concret : vers une mobilité durable dans les climats froids

Ces résultats comblent le fossé entre la recherche sur les matériaux avancés et la mobilité durable. Notre étude constitue la première évaluation de cette technologie dans les conditions canadiennes, fournissant des connaissances essentielles pour les futures démonstrations à grande échelle sur des routes réelles. À mesure que la technologie progresse, ces initiatives pourraient aider les collectivités à renforcer l’écosystème des véhicules électriques et contribuer à la transition du Canada vers une mobilité plus propre et plus intelligente.

Références

Arzjani, Danial, Carret, J.-C., Bilodeau, J.-P., & Cardona, D. R. (2025). Evaluating the structural performance of eRoad pavements: impact of inductive charging coils on mechanical behavior. Road Materials and Pavement Design, 26(sup1), 55‑71. https://doi.org/10.1080/14680629.2025.2492142

Arzjani, D, Carret, J.-C., Bilodeau, J.-P., & Ramirez Cardona, D. (2025). Characterization of the mechanical response of Electric Road Pavement Structures in Heavy Vehicle Simulator Tests. Communication présentée au HVTT18: Trucking toward S2MART transport, Québec City, Québec, Canada. Repéré à https://applications.fsa.ulaval.ca/cfp/public/article.aspx?id=859

Arzjani, Danial, Carret, J.-C., Bilodeau, J.-P., Griggio, A., Proteau, M., Koren, I., & Ramirez Cardona, D. (2024). Laboratory Study on an eRoad Pavement Structure Utilizing Accelerated Loading Tests, (Département de génie de la construction, École de technologie supérieure).

Arzjani, Danial, Ramirez Cardona, D., Carret, J.-C., Bilodeau, J.-P., & Auger, S. (2024). Instrumentation of a Pavement Structure Containing Inductive Charging Equipment in the Canadian Context. Dans Proceedings of the Canadian Society for Civil Engineering Annual Conference 2023, Volume 7 (pp. 1‑14). Cham : Springer Nature Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-031-61511-5_1

ICI Radio-Canada. (2023, Novembre 1). Alléger l’empreinte des poids lourds. https://ici.radio-canada.ca/carbone/reportage/document/nouvelles/article/2022815/camion-poids-lourds-pollution-transport-environnement-carbone