Principes de base de la recharge de véhicules électriques
Un aperçu complet de la multitude de variables à considérer lors de la recharge d’un véhicule électrique.
Lorsque vient le temps de recharger un véhicule électrique, les conducteurs qui ne les connaissent pas peuvent être déconcertés par le fait qu’il existe différents types de prises de charge, et même les chargeurs avec le même type de prise peuvent fournir de l’électricité à des vitesses différentes.
Ceux d’entre nous qui sont habitués à simplement brancher des appareils sur des prises murales à courant alternatif de 120 volts peuvent se demander pourquoi les voitures sont différentes. Il est important de se rappeler que les prises murales n’ont aucune intelligence. Ils offrent simplement de l’électricité et déclenchent un disjoncteur en cas de court-circuit.
Les chargeurs EV doivent avoir une intelligence intégrée afin que le chargeur et le véhicule puissent négocier les taux de charge. Ils doivent équilibrer le temps de charge rapide avec la protection de la batterie contre les dommages, cette conversation entre eux est donc importante.
Pensez aux prises de recharge pour VE comme aux connexions intelligentes que nous utilisons pour recharger nos appareils électroniques grand public. Au début, il y avait le Universal Serial Bus (USB), et c’était bien. Ensuite, l’USB a été divisé en différentes tailles de micro et mini-fiches.
Et l’USB-C a émergé, qui a la capacité de fournir plus de puissance mais pas toujours, selon l’application spécifique. Actuellement, les prises USB-C peuvent fournir 28, 36 ou 48 volts avec 140, 180 ou 240 watts de puissance. Ces différences expliquent pourquoi il faut si longtemps pour charger votre tablette sur certains appareils de charge. De plus, il y a un chéri à contre-courant de la Silicon Valley qui a inventé son propre connecteur propriétaire.
La prise circulaire en haut est le connecteur de charge CA SAE J1772 et la prise de forme ovale ci-dessous est le connecteur de chargeur rapide CC du système de charge combiné (CCS).
AC DC
C’est donc avec les chargeurs EV. Le premier niveau de différenciation est de savoir si le chargeur envoie du courant alternatif (AC) à la voiture ou du courant continu (DC). La spécification Society of Automotive Engineers J1772 décrit le connecteur physique pour les chargeurs CA, qui peuvent fonctionner avec un courant domestique courant de 120 volts CA ou un courant alternatif de 240 volts, comme c’est généralement le cas aux États-Unis pour les cuisinières électriques et les sèche-linge. SAE définit les appareils 120 volts comme des chargeurs de niveau 1 et ceux de 240 volts comme des chargeurs de niveau 2.
Sans surprise, les chargeurs L1 ne font couler que des électrons dans les énormes batteries des véhicules électriques, ajoutant une autonomie dérisoire de cinq miles par heure (RPH) de temps de charge. À ce rythme, le nouveau Lucid Air prendrait plus de quatre jours pour se recharger complètement à partir de la prise murale de votre garage !
La charge de niveau 2 utilise le circuit 240 V de votre maison pour les chargeurs domestiques. Ils sont parfaits pour la recharge à domicile pendant la nuit et les chargeurs publics dans des endroits comme les aéroports et les cinémas, où la voiture sera branchée pendant un certain temps.
L’important à propos des stations de charge AC est que l’onduleur embarqué de la voiture doit convertir le courant alternatif de la prise en courant continu pour charger la batterie. Le volume de courant qui entre dans la batterie est limité par la capacité de cet onduleur, que les constructeurs automobiles appellent également un « chargeur ».
Le jus qu’une borne de recharge peut fournir à la voiture dépend de l’ampérage du circuit auquel elle est câblée. Un circuit de 120 volts sera normalement de 15 ampères et il existe des circuits plus résistants avec des fils plus épais de 20 ampères, et les chargeurs de niveau 1 sont généralement évalués à 12 ampères ou 16 ampères. Dans tous les cas, la charge sera lente, à un taux maximum de 1,4 kilowatt pour les circuits de 12 ampères ou de 1,9 kW pour les circuits de 16 ampères, selon la SAE.
Un véhicule électrique Nissan Leaf se recharge à une borne de recharge rapide CHAdeMO DC.
Celui-ci va à onze
Alors que les chargeurs de niveau 1 sont normalement des adaptateurs d’alimentation portables qui ressemblent à une version surdimensionnée de la brique d’alimentation de votre ordinateur portable, les chargeurs domestiques de niveau 2 sont normalement installés en permanence sur un mur de garage, ils sont donc souvent appelés « wallbox ». Les chargeurs L2 publics commerciaux ressemblent davantage à une pompe à essence, bien que certains des plus récents aient de grands écrans d’affichage pour les publicités.
Au niveau 2, l’ampérage du circuit a tendance à être de 40 ou 50 ampères, et les bornes de recharge murales qui s’y connectent sont des modèles de 36 ou 48 ampères. Les premiers véhicules électriques avaient tendance à être limités par des chargeurs à onduleur embarqués pouvant gérer un maximum de 3,3 kW, mais le 6,6 est rapidement devenu la norme. La plupart des chargeurs d’onduleurs embarqués récemment introduits pour les véhicules électriques sont désormais de 7,2 kW et les modèles haut de gamme ont des chargeurs de 9,6 kW pour une charge encore plus rapide. La Chevrolet Bolt prend même en charge la charge de niveau 2 de 11 kW.
Ce sont les véhicules équipés de ces onduleurs de plus grande capacité qui peuvent bénéficier d’un boîtier mural domestique de 48 ampères ou d’un chargeur commercial. Avec des batteries de véhicule de plus en plus grosses, même les chargeurs de 48 ampères sont insuffisants pour une recharge pendant la nuit.
Ford fournit un puissant chargeur de niveau 2 de 19,2 kW, 80 ampères et 240 volts avec son F-150 Lightning lorsqu’il est équipé d’une batterie à autonomie étendue de plus grande capacité. Cela garantit que le Lightning peut se recharger complètement pendant la nuit, mais le camion est équipé de deux chargeurs embarqués pour exploiter cette capacité. Il oblige les propriétaires à avoir un circuit de 100 ampères installé pour accueillir le chargeur.
Branchez n’importe quel autre VE dans la Charge Station Pro de 80 ampères de Ford et ils ne se chargeront qu’au taux maximum de leur propre onduleur embarqué, qui sera normalement le même que s’ils étaient branchés sur un circuit de 48 ampères. Tesla utilise également des chargeurs embarqués haute puissance, donc connecter l’un d’entre eux à un chargeur de 80 ampères propulsera des électrons dans leurs batteries à un taux de 19,2 kW.
Courant continu
La charge ne devient pas moins compliquée lorsque vous passez aux chargeurs DC haute vitesse. Un aspect simplifié est l’élimination d’un onduleur embarqué qui limite la vitesse de charge. Les chargeurs rapides CC négocient la vitesse de charge avec l’ordinateur de la voiture pour minimiser le temps de charge.
La vitesse à laquelle la batterie peut accepter une charge dépend de sa température et de son état de charge, de sorte que l’ordinateur de la voiture limite le courant de charge en fonction de ces paramètres.
Il existe une variété de réseaux de recharge disponibles, et bien que toutes les stations de recharge à leur emplacement puissent se ressembler, elles sont souvent fournies par des fabricants différents. Les conducteurs de VE constateront que différentes « pompes » au même endroit peuvent charger leur voiture à des vitesses différentes en raison des différents niveaux de compatibilité entre le chargeur et leur voiture spécifique.
Les autres chargeurs rapides CC varient en termes de puissance de charge. Les chargeurs rapides CC les plus courants sont les appareils de 400 volts, 50 kW, bien que les réseaux déploient davantage de chargeurs de 400 volts, 150 kW et 800 volts, 350 kW pour accueillir les véhicules électriques avec des batteries beaucoup plus grandes.
D’après notre expérience, même si une voiture capable de 150 kW ne peut pas dépasser cette vitesse lorsqu’elle est connectée à un chargeur de 350 kW, elle se chargera plus près de sa limite de 150 kW et terminera sa recharge plus rapidement que lorsqu’elle est connectée à un chargeur de 150 kW, ce qui semble ralentir à une vitesse légèrement inférieure la plupart du temps.
La plupart des chargeurs rapides CC publics utilisent le système de charge combiné SAE (CCS), qui est une prise complémentaire sous la prise CA J1172. Cela signifie que la majorité des voitures peuvent se brancher sur ces chargeurs, mais leur vitesse de charge et leur compatibilité peuvent varier.
La Nissan Leaf utilise le connecteur de charge CHAdeMO qui est populaire au Japon, elle aura donc besoin d’un adaptateur pour utiliser le CCS le plus courant. Les chargeurs CHAdeMo plafonnent à 50 kW, mais la spécification autorise des niveaux de puissance plus élevés pour les futurs chargeurs et voitures.
Tesla possède ses propres chargeurs rapides CC de 400 volts et 250 kW, de marque « Superchargers », qui utilisent le connecteur exclusif de Tesla. Ces chargeurs ont été pratiques pour les propriétaires de Tesla et non pertinents pour les autres, mais ils sont sur le point de le devenir moins pour les deux communautés, car le PDG de Tesla, Elon Musk, a annoncé que le réseau Supercharger de l’entreprise s’ouvrirait à d’autres conducteurs.
À mesure que de plus en plus de véhicules électriques de 800 à 900 volts comme les Porsche Taycan et Lucid Air arriveront sur le marché, il y aura encore plus de demande pour des chargeurs haute puissance de 350 kW et plus. Tous les conducteurs de VE en bénéficieront, car moins les autres conducteurs passent de temps à utiliser des chargeurs, plus ils seront probablement disponibles lorsque vous vous dirigerez vers la station de charge en utilisant les derniers électrons d’une batterie épuisée.
