Tendances en matière de capacités de recharge des véhicules électriques

La croissance du marché des véhicules électriques peut sembler inévitable : l’accent mis sur la réduction des émissions de CO2, le climat politique actuel, les investissements du gouvernement et de l’industrie automobile et la poursuite continue d’une société entièrement électrique laissent présager une aubaine pour les véhicules électriques. Cependant, jusqu’à présent, l’adoption généralisée des véhicules électriques par les consommateurs a été entravée par les longs temps de recharge et le manque d’infrastructures de recharge. Les progrès de la technologie de recharge des véhicules électriques répondent à ces défis, en permettant une recharge sûre et rapide à la maison et sur la route. Les composants et infrastructures de recharge se multiplient pour répondre aux besoins du marché en croissance rapide des véhicules électriques, ouvrant la voie à une croissance exponentielle du transport électrique.

Forces motrices derrière le marché des véhicules électriques

Les investissements dans les véhicules électriques augmentent depuis plusieurs années, mais une attention et une demande accrues ont été soulignées par plusieurs secteurs de la société. L’intérêt croissant porté aux solutions climatiques a mis en évidence l’importance des véhicules électriques : la capacité à réduire les émissions de carbone des moteurs à combustion interne et à investir dans le transport d’énergie propre est devenue un objectif largement répandu tant pour le gouvernement que pour l’industrie. Cet accent mis sur la croissance durable et la conservation des ressources naturelles pousse également la technologie à évoluer vers une société entièrement électrique – un monde avec une énergie illimitée basée sur des ressources renouvelables sans émissions nocives.
Ces facteurs environnementaux et technologiques se reflètent dans les priorités de la réglementation et des investissements fédéraux, en particulier à la lumière de la loi de 2021 sur l'investissement dans les infrastructures et l'emploi, qui prévoyait 7,5 milliards de dollars pour l'infrastructure des véhicules électriques au niveau fédéral, 2,5 milliards de dollars pour les subventions aux infrastructures de recharge et de ravitaillement des véhicules électriques, et 5 milliards de dollars pour le programme national de recharge des véhicules électriques. L’administration Biden poursuit également l’objectif de construire et d’installer 500 000 bornes de recharge CC à travers le pays.

Cette tendance s’observe également au niveau des États. Des États comme la Californie, le Massachusetts et le New Jersey cherchent à légiférer pour adopter les véhicules entièrement électriques. Les crédits d'impôt, le mouvement Electrify America, les incitations et les mandats incitent également les consommateurs et les fabricants à adopter le mouvement des véhicules électriques.

Les constructeurs automobiles se joignent également à l’évolution vers les véhicules électriques. Les principaux constructeurs automobiles historiques, notamment GM, Ford, Volkswagen, BMW et Audi, lancent régulièrement de nouveaux modèles de véhicules électriques. D’ici fin 2022, plus de 80 modèles de véhicules électriques et hybrides rechargeables devraient être disponibles sur le marché. Un nombre croissant de nouveaux fabricants de véhicules électriques rejoignent également le marché, notamment Tesla, Lucid, Nikola et Rivian.

Les entreprises de services publics se préparent également à une société entièrement électrique. Il est important que les services publics gardent une longueur d'avance en matière d'électrification afin de répondre à la demande croissante, et des infrastructures critiques, notamment des micro-réseaux, seront nécessaires le long des autoroutes afin d'accueillir les stations de recharge électrique. La communication véhicule-réseau gagne également du terrain le long des autoroutes.

OBSTACLES À LA CROISSANCE

Alors que l’adoption généralisée des véhicules électriques prend de l’ampleur, des défis devraient freiner la croissance. Même si les mesures incitatives encourageront les consommateurs ou les flottes à passer aux véhicules électriques, elles pourraient avoir un inconvénient : les véhicules électriques pourraient avoir tendance à communiquer avec les infrastructures pour suivre le kilométrage, ce qui nécessiterait des innovations technologiques et des infrastructures de communication extérieures.

L’un des principaux obstacles à l’adoption des véhicules électriques par les consommateurs réside dans une infrastructure de recharge fiable et efficace. On estime que 9,6 millions de bornes de recharge seront nécessaires d’ici 2030 pour répondre à la croissance prévue du marché des véhicules électriques. Près de 80 % de ces ports seront des chargeurs domestiques et environ 20 % seront des chargeurs publics ou professionnels. Actuellement, les consommateurs hésitent à acheter un véhicule électrique en raison de l'anxiété liée à l'autonomie – la crainte que leur voiture ne puisse pas effectuer un long trajet sans avoir à être rechargée et que les bornes de recharge ne soient pas disponibles ou efficaces en cas de besoin.

Les chargeurs publics ou partagés en particulier doivent être capables de fournir des capacités de recharge à haut débit quasi constantes 24 heures sur 24. Un conducteur qui s’arrête à une borne de recharge le long d’une autoroute a probablement besoin d’une charge rapide et puissante – les systèmes de charge haute puissance seront en mesure de fournir aux véhicules une batterie presque complètement rechargée après seulement quelques minutes de charge.

Les chargeurs à grande vitesse nécessitent des considérations de conception spécifiques pour fonctionner de manière fiable. Des capacités de refroidissement liquide sont nécessaires pour maintenir les broches de charge à une température optimale et prolonger la durée pendant laquelle un véhicule peut être chargé avec des courants plus élevés. Dans les zones de charge à forte densité de véhicules, le refroidissement des broches de contact permettra de créer une charge haute puissance fiable, efficace et constante pour répondre au flux constant de la demande de charge des consommateurs.

CONSIDÉRATIONS SUR LA CONCEPTION DU CHARGEUR HAUTE PUISSANCE

Les chargeurs de véhicules électriques sont de plus en plus construits en mettant l’accent sur l’optimisation de la robustesse et des capacités de charge haute puissance afin de répondre aux besoins des conducteurs de véhicules électriques et de surmonter l’anxiété liée à l’autonomie. Un chargeur EV haute puissance de 500 ampères est rendu possible grâce au système de refroidissement et de surveillance par liquide : le porte-contact dans le connecteur de charge présente une conductivité thermique et sert également de dissipateur thermique car le liquide de refroidissement dissipe la chaleur via des conduits de refroidissement intégrés. Ces chargeurs contiennent une variété de capteurs, notamment des capteurs de fuite de liquide de refroidissement et une surveillance précise de la température à chaque contact d'alimentation pour garantir que les broches ne dépassent pas 90 degrés Celsius. Si ce seuil est atteint, le contrôleur de charge de la station de charge réduit la puissance de sortie pour maintenir une température acceptable.

Les chargeurs de véhicules électriques doivent également être capables de résister à l’usure et de pouvoir être facilement entretenus. Les poignées de chargement des véhicules électriques sont conçues pour résister à l'usure, une manipulation brutale au fil du temps affectant la face d'accouplement est inévitable. De plus en plus, les chargeurs sont conçus avec des composants modulaires, permettant le remplacement facile de la face d'accouplement.
La gestion des câbles dans les bornes de recharge est également un facteur important pour la longévité et la fiabilité. Les câbles de charge haute puissance contiennent des fils de cuivre, des conduites de refroidissement liquide et des câbles d'activité, mais doivent néanmoins résister à la traction ou au passage. D'autres considérations incluent des loquets verrouillables, qui permettent à un conducteur de laisser (modularité de la face d'accouplement et illustration du débit du liquide de refroidissement) son véhicule en charge dans une station publique sans craindre que quelqu'un ne débranche le câble.