Chargeur de batterie véhicule électrique

L’installation du chargeur du véhicule électrique VE varie selon le sens du flux de l’énergie et de la densité volumique. Nous pouvons trouver des chargeurs on-board (installés à l’intérieur du véhicule) et off-board (installés dans le poste de charge). En outre, le processus de chargement du véhicule électrique pourrait être unidirectionnel ou bidirectionnel muni des équipements isolés et non isolés (Yilmaz et Krein, 2013).

Emplacement du chargeur

Le chargeur de batterie du VE transforme le courant alternatif du réseau en un courant continu injecté dans la batterie VE. Il est installé soit on-board, soit à l’extérieur off-board,Le chargeur embarqué limite le poids, l’encombrement et le coût en énergie. Il est conçu pour les niveaux de charge 1 et 2. En revanche, il est conçu pour charger les véhicules électriques partout où une source d’alimentation appropriée est disponible à la maison ou en public. Cependant, le chargeur externe est moins contraint par sa taille et son poids et convient à la charge de niveau 3 appelée charge rapide.

Flux de puissance entre le réseau et le véhicule

En fonction de l’état de charge de la batterie SoC, des exigences du client et de la fonctionnalité du chargeur (charge/décharge), on peut choisir de charger ou de décharger la batterie de véhicule électrique.

La charge unidirectionnelle est le processus de charge typique qui consiste à transmettre l’énergie du réseau vers la batterie. Ce processus de charge limite les exigences matérielles et simplifie les problèmes d’interconnexion en utilisant simplement un pont de diodes, un filtre et un convertisseur dc-dc ou bien en adoptant d’autres topologies. Pour charger un véhicule électrique, ce processus est appelé réseau à véhicule. Le processus de charge bidirectionnelle prend en compte la charge du VE à partir du réseau, l’injection d’énergie de la batterie dans le réseau, la stabilisation de la puissance avec une conversion de puissance adéquate et doit surmonter la dégradation de la batterie avec des mesures de sécurité étendues et une protection anti-îlotage. Les chargeurs bidirectionnels peuvent être soit non isolés, ce qui n’est pas recommandé en raison de leur poids et de leur coût, soit des chargeurs isolés qui fournissent une densité de puissance élevée et un contrôle rapide.

Charge par conduction 

La charge par conduction est une connexion entre le connecteur du VE et l’entrée de charge à l’aide d’un câble spécifique respectant les normes de charge des VE décrites en 1.1.5. Cette connexion limite le contact au niveau de charge de forte puissance pour éviter des dommages. Il y’en a des différentes catégories de chargeurs par conduction en fonction de la densité de puissance nécessaire:

• charge à faible puissance: charge de niveau 1 – prise standard de 120 V (à la maison ou au bureau) pour un taux de charge allant jusqu’à 1,9 kW. En règle générale, cela est limité à 12 ampères (Huang et al., 2015) et à la charge de niveau 2 – borne de recharge de 240 V (privée ou publique) (Filho et al., 2017) pour un taux de charge maximal de 19,2 kW. En règle générale, il s’agit de 32 ampères (Huang et al., 2015). Son avantage pour les services publics cherchant à minimiser l’impact sur les heures de pointe, par exemple vous pouvez recharger votre voiture à la maison la nuit ou en station publique pendant votre travail, vos achats. Le temps de charge dépend de la quantité d’énergie demandée et des caractéristiques de chaque producteur. En général, pour charger un véhicule électrique au niveau 1, le temps de charge est compris entre 11 et 36 heures et pour le niveau 2, entre 2 et 6 heures. Pour le véhicule hybride rechargeable PHEV, le chargement avec le niveau 1 ne prend que 4 à 11 heures et le chargement d’un véhicule électrique avec le niveau 2 prend de 1 à 4 heures comme indiqué dans (Habib et al., 2017).

• charge rapide à haute puissance: charge rapide – station de charge de 400 V ou supérieure (réseaux de charge publics) (Filho et al., 2017) jusqu’à 240 kW (400A) . Ce type de charge ne convient que pour les batteries VE. Il augmente la demande, conduit à surcharger rapidement les équipements de distribution locale aux heures de pointe et renverse les conflits de flux d’énergie avec l’objectif fondamental de créer une connexion minimale, de disposer du temps voulu et de fournir une énergie conséquente aussi rapidement que possible. Le temps de charge requis pour 50 kW est compris entre 0,26 et 0,64 heure et seulement 0,37 heure pour 100 kW pour le Tesla roadster (Habib et al., 2017).

Les chargeurs de niveau 2 et 3 augmentent les pertes du transformateur de distribution, les variations de tension, les distorsions harmoniques et la charge thermique du réseau de distribution. Ils ont donc un impact sur le réseau de distribution.

Normes de charge du VE

Les composants principaux de l’équipement d’alimentation des véhicules électriques EVSE sont les suivants: câble de charge pour véhicules électriques, supports de charge (résidentiels ou publics), fiches de connexion, prises de courant, connecteurs et protections de véhicules. On trouve deux configurations d’EVSE: le câble spécialisé et le boîtier mural ou piédestal.

Pour des raisons de sécurité, de multiples codes et normes de charge sont applicables dans le processus de charge des véhicules électriques au niveau international, ce qui pourrait donner lieu à des infrastructures de charge sophistiquées et coûteuses. Les normes les plus utilisées sont mentionnées ci-dessous.

• CHAdeMO est la norme mondiale (toutes les voitures équipées de CHAdeMO sont compatibles avec tous les chargeurs CHAdeMO) (identiques aux normes IEEE).
• CCS Combo – existe en deux versions (Combo 1 et Combo 2). Le Combo 1 est utilisé en Amérique du Nord, tandis que le Combo 2 est vendu dans la plupart des autres pays.
• Tesla Superchargers – existe en deux versions. Le premier est exclusif à l’Amérique du Nord (et à certains autres marchés), tandis que le second est basé sur la fiche secteur européenne de type 2.
• société de génie automobile SAE; Exemple:
– pour connecteur conducteur J1772
– pour la charge à couplage inductif J1773
• agence internationale de l’énergie IEC
• l’Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE, lien de réseau 1547, P1809 électrique, réseau intelligent P2030).
• le code électrique national (systèmes de charge NEC625 EV).
• l’association nationale de protection contre l’incendie (NFPA 70, NEC 625/626, maintenance du matériel électrique 70B, Sécurité 70E).
• laboratoires des souscripteurs Inc. (UL, 2231 Sécurité, 2251, 2202, 2594 EVSE) …