De toute évidence, le BEV est la tendance de l’industrie automobile des nouvelles énergies. Comme les problèmes de batterie ne peuvent être résolus à court terme, les infrastructures de recharge sont largement déployées pour dissiper les inquiétudes des propriétaires de véhicules quant à la recharge. Le connecteur de recharge, composant essentiel des stations de recharge, varie selon les pays et se trouve déjà confronté à une situation de conflit direct. Ici, nous souhaitons clarifier les normes de connecteurs dans le monde.
Combo
Le Combo permet une recharge lente et rapide ; c’est la prise la plus utilisée en Europe. Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, G.M., Porsche et Volkswagen sont équipés de l’interface de recharge SAE (Society of Automotive Engineers).
Le 2e octobre 2012, la révision du SAE J1772, votée par les membres concernés du comité SAE, est devenue la seule norme officielle de recharge DC au monde. Basée sur l’édition révisée du J1772, la prise Combo est la norme centrale de la recharge DC rapide.
La version précédente (formulée en 2010) de cette norme spécifiait les caractéristiques du connecteur J1772 utilisé pour la recharge AC. Ce connecteur a été largement utilisé, compatible avec la Nissan Leaf, la Chevrolet Volt et la Mitsubishi i-MiEV. La nouvelle version, outre toutes les fonctions antérieures, ajoute deux broches supplémentaires destinées à la recharge DC rapide, mais n’est pas compatible avec les anciens BEV produits actuellement.
Avantage : le plus grand bénéfice du connecteur Combo est que le constructeur n’a besoin d’adapter qu’une seule prise capable à la fois de DC et d’AC, rechargeant à deux vitesses différentes.
Inconvénient : le mode de recharge rapide exige que la station de recharge fournisse jusqu’à 500 V et 200 A.
Tesla
Tesla possède sa propre norme de recharge, qui prétend pouvoir recharger plus de 300 km en 30 minutes. Par conséquent, la capacité maximale de sa prise de recharge peut atteindre 120 kW, et l’intensité maximale 80 A.
Tesla compte actuellement 908 ensembles de super-stations de recharge aux États-Unis. Pour entrer sur le marché chinois, elle dispose de 7 ensembles de super-stations de recharge situées à Shanghai (3), Pékin (2), Hangzhou (1) et Shenzhen (1). Par ailleurs, pour mieux s’intégrer aux régions, Tesla prévoit d’abandonner le contrôle de ses normes de recharge et d’adopter les normes locales, ce qu’elle fait déjà en Chine.
Avantage : technologie avancée avec une efficacité de recharge élevée.
Inconvénient : contrairement aux normes de chaque pays, il est difficile d’augmenter les ventes sans compromis ; en cas de compromis, l’efficacité de recharge diminue. Ils se trouvent dans un dilemme.
CCS (Combined Charging System)
Ford, General Motors, Chrysler, Audi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen et Porsche ont lancé le « Combined Charging System » en 2012 afin de changer les normes confuses des ports de recharge. Le « Combined Charging System », aussi connu sous le nom de CCS.
Le CCS a unifié toutes les interfaces de recharge actuelles ; ainsi, il peut assurer une recharge AC monophasée, une recharge AC triphasée rapide, une recharge DC domestique et une recharge DC super-rapide via une seule interface.
Outre le SAE, l’ACEA (Association des constructeurs européens d’automobiles) a également adopté le CCS comme interface de recharge DC/AC. Il est utilisé pour tous les PEV en Europe depuis 2017. Depuis que l’Allemagne et la Chine ont unifié les normes des véhicules électriques, la Chine a également rejoint ce système, offrant des opportunités sans précédent pour les EV chinois. La ZINORO 1E, l’Audi A3 e-tron, la BAIC E150EV, la BMW i3, la DENZA, la Volkswagen E-UP, la Changan EADO et la SMART appartiennent toutes à la norme « CCS ».
Avantage : les 3 constructeurs allemands BMW, Daimler et Volkswagen accroîtront leurs investissements dans les EV chinois ; les normes CCS pourraient être plus favorables à la Chine.
Inconvénient : les ventes des EV pris en charge par la norme CCS sont faibles ou viennent tout juste sur le marché.
CHAdeMO
CHAdeMO est l’abréviation de CHArge de Move ; c’est la prise prise en charge par Nissan et Mitsubishi. CHAdeMO, issu du japonais, signifie « rendre le temps de recharge aussi court qu’une pause thé ». Cette prise de recharge DC rapide peut fournir une capacité de recharge maximale de 50 kW.
Les EV prenant en charge cette norme de recharge incluent : Nissan Leaf, Mitsubishi Outlander PEV, Citroën C-ZERO, Peugeot Ion, Citroën Berlingo, Peugeot Partner, Mitsubishi i-MiEV, Mitsubishi MINICAB-MiEV, camion Mitsubishi MINICAB-MiEV, Honda FIT EV, Mazda DEMIOEV, Subaru Stella PEV, Nissan Eev200, etc. Notez que la Nissan Leaf et la Mitsubishi i-MiEV possèdent toutes deux deux prises de recharge différentes : l’une est le J1772, qui est le connecteur Combo dans la première partie, et l’autre est CHAdeMO.
La méthode de recharge CHAdeMO est illustrée sur la photo ci-dessous ; le courant est contrôlé par le signal du bus CAN. Autrement dit, tout en surveillant l’état de la batterie, le système calcule en temps réel le courant dont le chargeur a besoin et envoie les notifications au chargeur via le CAN ; le chargeur reçoit rapidement la commande de courant provenant de la voiture et fournit le courant de recharge en conséquence.
Grâce au système de gestion de batterie, l’état de la batterie est surveillé tandis que le courant est contrôlé en temps réel, ce qui remplit pleinement les fonctions requises pour une recharge rapide et sûre, et garantit que la recharge n’est pas limitée par la polyvalence de la batterie. Il existe 1 154 stations de recharge installées selon CHAdeMO au Japon. Les stations de recharge CHAdeMO sont aussi largement utilisées aux États-Unis, avec 1 344 stations de recharge AC rapide selon les dernières données du département de l’Énergie des États-Unis.
Avantage : outre les lignes de contrôle de données, CHAdeMO adopte le bus CAN comme interface de communication ; grâce à sa résistance supérieure au bruit et à sa grande capacité de détection d’erreurs, la communication est stable et la fiabilité élevée. Son bon historique de sécurité de recharge est reconnu par l’industrie.
Inconvénient : la conception initiale de la puissance de sortie est de 100 kW, la fiche de recharge est très lourde, et la puissance côté voiture n’est que de 50 kW.
GB/T20234
La Chine a publié en 2006 les « Fiches, socles de prise, coupleurs de véhicule et orifices de véhicule pour la recharge conductive de véhicules électriques — Exigences générales » (GB/T20234-2006) ; cette norme spécifie la méthode des types de connexion pour les courants de recharge AC de 16 A, 32 A et 250 A et le courant de recharge DC de 400 A. Elle est principalement basée sur la norme de la Commission électrotechnique internationale (IEC) de 2003. Mais cette norme ne définit pas le nombre de broches de connexion, la taille physique ni l’interface de la prise de recharge.
En 2011, la Chine a publié une norme recommandée GB/T20234-2011, remplaçant certains contenus de GB/T20234-2006 ; elle stipule que la tension nominale AC ne doit pas dépasser 690 V, la fréquence 50 Hz, le courant nominal ne doit pas dépasser 250 A ; la tension DC nominale ne doit pas dépasser 1 000 V et le courant nominal ne doit pas dépasser 400 A.
Avantage : comparée à la version 2006 du GB/T, elle a calibré davantage de détails des paramètres de l’interface de recharge.
Inconvénient : la norme n’est toujours pas exhaustive. C’est une norme recommandée, non obligatoire.
Nouvelle génération de système de recharge « Chaoji »
En 2020, la China Electric Power Council et l’accord CHAdeMO ont conjointement lancé la recherche sur la voie de développement de l’industrialisation « Chaoji », et ont respectivement publié le livre blanc sur la technologie de recharge conductive « Chaoji » pour véhicules électriques et la norme CHAdeMO 3.0.
Le système de recharge « Chaoji » est compatible tant avec les EV anciens que nouvellement développés. Un nouveau schéma de circuit de contrôle et de guidage a été développé, ajoutant le signal de nœud dur ; en cas de défaut, le sémaphore permet d’informer rapidement l’autre extrémité pour une réponse rapide en temps voulu, garantissant la sécurité de la recharge. Un modèle de sécurité pour l’ensemble du système a été établi, les performances de surveillance d’isolation optimisées, et une série de problèmes de sécurité tels que I2T, la capacité Y, le choix du conducteur PE, la capacité maximale de court-circuit et la rupture du fil PE ont été définis. Parallèlement, le système de gestion thermique a été réévalué et reconçu, et une méthode d’essai pour le connecteur de recharge a été proposée.
L’interface de recharge « Chaoji » utilise un design de face à 7 broches avec une tension allant jusqu’à 1 000 (1 500) V et un courant maximal de 600 A. L’interface de recharge « Chaoji » est conçue pour réduire la taille globale, optimiser la tolérance d’ajustement et réduire la taille du terminal de puissance afin de satisfaire aux exigences de sécurité IPXXB. Dans le même temps, la conception du guide d’insertion physique approfondit la profondeur d’insertion de l’avant de la prise, conformément aux exigences d’ergonomie.
Le système de recharge « Chaoji » n’est pas seulement une interface de recharge haute puissance, mais un ensemble de solutions systématiques de recharge DC pour les EV, incluant le circuit de contrôle et de guidage, le protocole de communication, la conception et la compatibilité des dispositifs de connexion, la sécurité du système de recharge, la gestion thermique en conditions haute puissance, etc. Le système de recharge « Chaoji » est un projet unifié pour le monde, afin que le même véhicule électrique dans différents pays puisse s’appliquer au système de recharge des pays correspondants.
Conclusion
De nos jours, en raison de la différence des marques d’EV, les normes d’équipements de recharge applicables diffèrent ; un seul type de connecteur de recharge ne peut satisfaire tous les modèles. Par ailleurs, la technologie des véhicules à nouvelles énergies est encore en cours de maturation. Les stations de recharge et les systèmes de connexion de recharge de nombreux constructeurs automobiles continuent de faire face à des problèmes tels qu’une conception de produit instable, des risques de sécurité, une recharge anormale, une incompatibilité entre voiture et stations, un manque de normes d’essai, etc., dans l’application pratique et le vieillissement environnemental.
De nos jours, les constructeurs automobiles du monde entier ont progressivement réalisé que la « norme » est le facteur clé du développement des EV. Ces dernières années, les normes de recharge mondiales ont progressivement glissé de la « diversification » vers la « centralisation ». Toutefois, pour véritablement parvenir à des normes de recharge unifiées, outre les normes d’interface, des normes de communication de courant sont également nécessaires. La première est liée à l’ajustement de la prise, tandis que la seconde affecte l’alimentation de la fiche à l’insertion. Il reste encore un long chemin avant que les normes de recharge des EV ne soient pleinement normalisées, et les constructeurs comme les gouvernements doivent davantage ouvrir leur position pour faire durer les EV. On espère que la Chine, en tant que leader promouvant la norme de technologie de recharge conductive « Chaoji » pour les EV, jouera un rôle plus important à l’avenir.
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