Vers une recharge plus que rapide

Il n’y a pas que les Formules E qui ont besoin de pouvoir être rechargées rapidement. Les voitures, les bus et les camions électriques aussi... C’est avec ces mots que Valentin Gay, chef des ventes chez ABB E-Mobility AG, a entamé sa présentation en ligne le 17 mai 2023, à l’occasion du tout premier «E-Mobile Online Forum» avec traduction simultanée en français. Ces véhicules ayant des besoins différents en matière de recharge, ils nécessitent également des solutions techniques différentes. Et ce sont précisément ces diverses solutions de recharge – existantes ou à venir –, ainsi que les défis qui y sont liés, qui ont fait l'objet de sa présentation consacrée à la recharge rapide DC.

Une technologie bien établie pour les voitures

Dans un premier temps, Valentin Gay a expliqué le fonctionnement de la technologie CCS2 (Combined Charging System), une technologie normée déjà bien établie pour les voitures de tourisme, mais aussi pour les bus et les camions. Celle-ci combine les recharges AC et DC dans une seule prise côté véhicule, et les deux types de recharge utilisent les mêmes deux pins de communication pour le contrôle de la qualité de la liaison ainsi que pour la communication entre la voiture, le système de gestion de la batterie et la borne de recharge. Ce système peut être utilisé avec un courant maximum de 500 A et une tension DC limitée du côté de la batterie de la voiture à 800 V, ce qui correspond à une puissance de recharge maximale de 400 kW.

Il a ensuite montré plus en détail comment la puissance variait au cours du processus de recharge et, exemple à l’appui, comment l’utilisation d’un bon système de gestion de la charge permettait d’éviter un renforcement onéreux du réseau électrique lorsque plusieurs bornes de recharge rapide sont nécessaires.

Divers types de pantographes pour le biberonnage

Outre la recharge la nuit dans les dépôts, par exemple au moyen d’un connecteur CSS2, les bus électriques peuvent aussi recharger leurs batteries brièvement à plusieurs reprises au cours de la journée (biberonnage). Ces recharges partielles, à une puissance maximale de 600 kW, peuvent être effectuées automatiquement grâce à une communication WiFi. Deux technologies sont actuellement utilisées: la technologie PD (Pantograph Down) reposant sur un mât de recharge muni d'un pantographe qui, à la demande du conducteur, descend jusqu'aux contacts placés sur le toit du bus, et la technologie PU (Pantograph Up). Dans ce dernier cas, le pantographe se trouve sur le toit du bus et, au terminus et au dépôt, il se déploie jusqu’à entrer en contact avec les chargeurs intégrés aux mâts de recharge.

Recharger avec une puissance de quelques MW

Il existe déjà quelques camions électriques sur nos routes. Ceux-ci sont généralement encore rechargés à l’aide de la technologie CCS. À l’avenir, il faudrait toutefois pouvoir disposer d’une technologie permettant de les recharger plus rapidement, et ce, notamment pour les camions effectuant de longs trajets internationaux. En effet, certains disposent déjà de batteries d’une capacité de 900 kWh: une recharge prend dès lors environ 3 h avec une borne DC de 350 kW. D’où le développement du nouveau standard MCS (Megawatt Charging Standard), dont l'objectif est de permettre une recharge rapide DC avec une tension de 1500 V et un courant pouvant atteindre jusqu'à 3000 A.

Tout n’est pas encore défini en détail, mais tout de même suffisamment pour effectuer les premiers essais en laboratoire ou sur de vrais camions. Les premiers prototypes de bornes sont prévus cette année pour une recharge avec un courant de 1500 A, les premières installations chez des clients fin 2023 (phase pilote), et les premiers produits devraient se trouver sur le marché fin 2024 ou début 2025.

Mais ce développement comporte toutefois quelques défis à relever… Premièrement, les câbles deviennent relativement lourds. Ensuite, ils doivent être refroidis, tout comme les prises des véhicules (surtout lorsque la recharge pourra être effectuée avec un courant de 3000 A)... Un autre aspect important: on peut se trouver en présence de résistances ohmiques, et donc d’une production indésirée de chaleur, si le contact entre le connecteur de la borne et la prise du véhicule n’est pas parfait. Cela laisse donc peu de marge pour la tolérance mécanique entre les connecteurs des bornes de recharge et les prises des véhicules des différents producteurs.

Plusieurs projets d’installations pilotes sont déjà en cours, notamment le projet HoLa (pour Hochleistungsladen, recharge à haute puissance) qui a pour objectif la réalisation de la première installation de recharge MCS d’Europe. Elle devrait permettre les recharges CCS et MCS dès 2024 sur un tronçon d'autoroute en Allemagne. En Suisse, de telles stations devraient également voir le jour à l'avenir, notamment pour les poids lourds en transit.

Des réponses à toutes les questions

Quelle est l’influence de la recharge rapide sur la durée de vie des batteries? En cas d’utilisation d’un système de gestion de la charge, y a-t-il une interface permettant au gestionnaire de réseau de distribution d’intervenir afin de limiter partiellement le courant délivré aux véhicules? Comment décider s’il faut renforcer le réseau pour couvrir les pics de puissance, ou plutôt installer un système de stockage par batterie pour stocker l’énergie sur le site de la station de recharge rapide? À quel niveau se fait la mesure du courant délivré pour la facturation, autrement dit, qui paie pour les pertes survenant lors de la recharge avec de telles puissances? Quelle est l’efficacité actuelle des bornes de recharge et de quoi dépend-elle? Après sa présentation, Valentin Gay a pris le temps de répondre non seulement à ces questions, mais aussi à une bonne vingtaine d’autres. Nul ne devrait donc être resté sur sa faim...

Pour ceux qui regrettent d’avoir manqué cet événement, l’enregistrement vidéo est disponible en ligne.

Les prochains événements consacrés à la mobilité électrique

• Le 7 juin 2023, à Lausanne: le forum FRED traitera cette année non seulement d'éclairage et de domotique, mais aussi de la recharge des véhicules électriques. Programme et inscription
• Le 14 juin 2023, en ligne: le prochain événement Electrosuisse Expert Talk intitulé «E-Mobile – Forum des transports» bénéficiera également d'une traduction simultanée en français. Programme et inscription
• Le 21 juin 2023, en ligne: le prochain E-Mobile Online Forum, avec traduction simultanée en français, sera consacré au «Roaming dans les réseaux de recharge». Programme et inscription

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