De toute évidence, les véhicules électriques à batterie (VEB) représentent la tendance du secteur automobile des nouvelles énergies. Face à l'impossibilité de résoudre rapidement les problèmes de batteries, les bornes de recharge sont largement équipées pour répondre aux besoins des propriétaires de véhicules. Le connecteur de charge, composant essentiel des bornes de recharge, varie d'un pays à l'autre et fait déjà l'objet de conflits. Nous souhaitons ici faire le point sur les normes de connecteurs à travers le monde.
Combo
Combo permet de charger lentement et rapidement, c'est la prise la plus utilisée en Europe, notamment Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, GM, Porsche, Volkswagen sont équipés d'une interface de charge SAE (Society of Automotive Engineers).
Le 2ndEn octobre 2012, la révision de la norme SAE J1772, votée par les membres concernés du comité SAE, devient la seule norme officielle de charge CC au monde. Basé sur cette version révisée de la norme J1772, le connecteur combiné est la norme fondamentale pour la charge rapide CC.
La version précédente (formulée en 2010) de cette norme spécifiait le connecteur J1772 utilisé pour la charge CA. Ce connecteur, largement utilisé, est compatible avec les Nissan Leaf, Chevrolet Volt et Mitsubishi i-MiEV. La nouvelle version, en plus de conserver toutes les fonctions précédentes et d'ajouter deux broches, spécialement conçues pour la charge rapide CC, n'est pas compatible avec les anciens véhicules électriques à batterie produits actuellement.
Avantage : le plus grand avantage du connecteur combiné est que le constructeur automobile n'a besoin d'adapter qu'une seule prise capable à la fois de charger en courant continu et en courant alternatif, à deux vitesses différentes.
Inconvénient : Le mode de charge rapide nécessite que la borne de charge fournisse jusqu'à 500 V et 200 A.
Tesla
Tesla possède sa propre norme de recharge, qui permet de recharger plus de 300 km en 30 minutes. La capacité maximale de sa prise de recharge peut ainsi atteindre 120 kW et le courant maximal 80 A.
Tesla possède actuellement 908 bornes de recharge Super aux États-Unis. Pour pénétrer le marché chinois, elle en possède sept à Shanghai (3), Pékin (2), Hangzhou (1) et Shenzhen (1). Par ailleurs, pour mieux s'intégrer aux différentes régions, Tesla prévoit d'abandonner le contrôle de ses normes de recharge et d'adopter les normes locales, comme c'est déjà le cas en Chine.
Avantage : technologie avancée avec une efficacité de charge élevée.
Inconvénient : Contrairement aux normes de chaque pays, il est difficile d'augmenter les ventes sans compromis ; en cas de compromis, l'efficacité de la charge sera réduite. Ils sont dans un dilemme.
CCS (Système de charge combiné)
Ford, General Motors, Chrysler, Audi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen et Porsche ont lancé le « Combined Charging System » en 2012 afin de modifier les normes complexes relatives aux bornes de recharge. « Combined Charging System » ou connu sous le nom de CCS.
CCS a unifié toutes les interfaces de charge actuelles, de cette manière, il peut charger une charge CA monophasée, une charge CA triphasée rapide, une charge CC à usage résidentiel et une charge CC ultra-rapide avec une seule interface.
Outre la SAE, l'ACEA (Association des constructeurs européens d'automobiles) a également adopté le CCS comme interface de charge CC/CA. Ce système équipe tous les véhicules électriques en Europe depuis 2017. Depuis l'unification des normes pour les véhicules électriques par l'Allemagne et la Chine, la Chine a également adhéré à ce système, offrant ainsi des opportunités sans précédent aux véhicules électriques chinois. Les modèles ZINORO 1E, Audi A3e-tron, BAIC E150EV, BMW i3, DENZA, Volkswagen E-UP, Changan EADO et SMART sont tous conformes à la norme CCS.
Avantage : 3 constructeurs automobiles allemands : BMW, Daimler et Volkswagen -- augmenteront leurs investissements dans les véhicules électriques chinois, les normes CCS pourraient être plus bénéfiques pour la Chine.
Inconvénient : les ventes de véhicules électriques compatibles avec la norme CCS sont faibles ou arrivent tout juste sur le marché.
CHAdeMO
CHAdeMO est l'abréviation de « CHArge de Move » ; il s'agit de la prise compatible avec Nissan et Mitsubishi. En japonais, ChAdeMO signifie « Rendre le temps de charge aussi court qu'une pause thé ». Cette prise de charge rapide CC offre une capacité de charge maximale de 50 kW.
Les véhicules électriques qui prennent en charge cette norme de charge 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 Nissan Leaf et Mitsubishi i-MiEV ont tous deux deux prises de charge différentes, l'une est J1772 qui est un connecteur Combo dans la première partie, l'autre est CHAdeMO.
La méthode de charge CHAdeMO est illustrée ci-dessous. Le courant est contrôlé par le bus CAN. Ainsi, tout en surveillant l'état de la batterie, le chargeur calcule en temps réel le courant nécessaire et envoie des notifications au chargeur via CAN. Le chargeur reçoit alors rapidement la commande de courant du véhicule et fournit le courant de charge approprié.
Grâce au système de gestion de batterie, l'état de la batterie est surveillé et le courant contrôlé en temps réel, ce qui assure une charge rapide et sûre, sans entraver la polyvalence de la batterie. Au Japon, 1 154 bornes de recharge CHAdeMO sont actuellement installées. Les bornes CHAdeMO sont également largement utilisées aux États-Unis : selon les dernières données du Département de l'Énergie américain, on compte 1 344 bornes de recharge rapide CA.
Avantage : Outre les lignes de contrôle des données, CHAdeMO adopte le bus CAN comme interface de communication. Grâce à sa capacité antibruit et de détection d'erreurs élevée, il offre une communication stable et une grande fiabilité. Son excellent bilan de sécurité de charge est reconnu par l'industrie.
Inconvénient : la conception initiale de la puissance de sortie est de 100 kW, la prise de charge est très lourde, la puissance côté voiture n'est que de 50 kW.
GB/T20234
La Chine a publié en 2006 les fiches, prises de courant, coupleurs de véhicules et entrées de véhicules pour la charge conductrice des véhicules électriques - Exigences générales (GB/T20234-2006). Cette norme spécifie la méthode de connexion des types de courant de charge CA 16A, 32A, 250A et CC 400A. Elle est principalement basée sur la norme de la Commission électrotechnique internationale (CEI) de 2003. Mais cette norme ne définit pas le nombre de broches de connexion, la taille physique et l'interface de l'interface de charge.
En 2011, la Chine a publié une norme recommandée GB/T20234-2011, remplaçant certains contenus de GB/T20234-2006, qui stipule que la tension nominale CA ne doit pas dépasser 690 V, la fréquence 50 Hz, le courant nominal ne doit pas dépasser 250 A ; la tension nominale CC ne doit pas dépasser 1 000 V et le courant nominal ne doit pas dépasser 400 A.
Avantage : Comparé à la version 2006 GB/T, il a calibré plus de détails sur les paramètres de l'interface de charge.
Inconvénient : la norme n'est pas encore exhaustive. Il s'agit d'une norme recommandée et non obligatoire.
Système de charge « Chaoji » de nouvelle génération
En 2020, le Conseil chinois de l'énergie électrique et l'accord CHAdeMO ont lancé conjointement la recherche sur la voie de développement de l'industrialisation « Chaoji » et ont respectivement publié le livre blanc sur la technologie de charge conductrice « Chaoji » pour les véhicules électriques et la norme CHAdeMO 3.0.
Le système de charge « Chaoji » est compatible avec les véhicules électriques, anciens comme récents. Un nouveau circuit de commande et de guidage a été développé, avec l'ajout d'un signal de nœud dur. En cas de défaut, le sémaphore permet d'informer rapidement l'autre extrémité afin qu'elle réagisse rapidement et assure la sécurité de la charge. Un modèle de sécurité a été établi pour l'ensemble du système, les performances de surveillance de l'isolement ont été optimisées et une série de critères de sécurité a été définie, tels que l'I₂T, la capacité Y, le choix du conducteur PE, la capacité maximale en court-circuit et la rupture du fil PE. Parallèlement, le système de gestion thermique a été réévalué et repensé, et une méthode de test pour le connecteur de charge a été proposée.
L'interface de charge « Chaoji » utilise une face avant à 7 broches avec une tension allant jusqu'à 1 000 (1 500) V et un courant maximal de 600 A. Son encombrement, son ajustement optimal et la taille des bornes d'alimentation sont optimisés pour répondre aux exigences de sécurité IPXXB. Parallèlement, le guide d'insertion physique optimise la profondeur d'insertion de l'extrémité avant de la prise, répondant ainsi aux exigences ergonomiques.
Le système de charge « Chaoji » n'est pas seulement une interface de charge haute puissance, mais un ensemble de solutions de charge CC systématiques pour les véhicules électriques, comprenant un circuit de contrôle et de guidage, un protocole de communication, la conception et la compatibilité des dispositifs de connexion, la sécurité du système de charge, la gestion thermique dans des conditions de haute puissance, etc. Le système de charge « Chaoji » est un projet unifié pour le monde, de sorte que le même véhicule électrique dans différents pays peut être appliqué au système de charge des pays correspondants.
Conclusion
De nos jours, en raison de la diversité des marques de véhicules électriques, les normes applicables aux équipements de recharge varient. Un seul type de connecteur ne peut donc pas convenir à tous les modèles. De plus, la technologie des véhicules à énergies nouvelles est encore en phase de maturation. Les bornes de recharge et les systèmes de connexion de nombreux constructeurs automobiles sont encore confrontés à des problèmes tels que la conception instable des produits, les risques pour la sécurité, les anomalies de charge, l'incompatibilité entre le véhicule et les bornes, l'absence de normes d'essai, etc., dans leur application pratique et leur vieillissement environnemental.
Aujourd'hui, les constructeurs automobiles du monde entier ont progressivement compris que la « norme » est le facteur clé du développement des véhicules électriques. Ces dernières années, les normes mondiales de recharge sont passées de la « diversification » à la « centralisation ». Cependant, pour parvenir à des normes de recharge véritablement unifiées, il est nécessaire, outre les normes d'interface, de se doter de normes de communication. Les premières concernent l'ajustement du joint, tandis que les secondes déterminent la mise sous tension de la prise. Il reste encore beaucoup à faire avant que les normes de recharge des véhicules électriques soient totalement standardisées, et les constructeurs automobiles et les gouvernements doivent s'engager davantage pour garantir la longévité des véhicules électriques. La Chine, en tant que leader dans la promotion de la norme « Chaoji » pour la technologie de recharge conductrice des véhicules électriques, devrait jouer un rôle plus important à l'avenir.