1. Introduction à la pile de charge CC
Ces dernières années, la croissance rapide des véhicules électriques (VE) a stimulé la demande de solutions de recharge plus efficaces et plus intelligentes. Les bornes de recharge CC, réputées pour leur rapidité de charge, sont à l'avant-garde de cette transformation. Grâce aux progrès technologiques, les chargeurs CC performants sont désormais conçus pour optimiser le temps de charge, améliorer l'utilisation de l'énergie et s'intégrer parfaitement aux réseaux intelligents.
Face à l'augmentation continue du volume du marché, la mise en œuvre de chargeurs embarqués bidirectionnels (OBC) contribue non seulement à apaiser les inquiétudes des consommateurs concernant l'autonomie et l'anxiété liée à la recharge en permettant une recharge rapide, mais permet également aux véhicules électriques de fonctionner comme des stations de stockage d'énergie décentralisées. Ces véhicules peuvent restituer l'électricité au réseau, contribuant ainsi à l'écrêtement des pointes et au comblement des creux. La recharge efficace des véhicules électriques via des chargeurs rapides en courant continu (DCFC) est une tendance majeure pour promouvoir la transition vers les énergies renouvelables. Les bornes de recharge ultra-rapides intègrent divers composants tels que des alimentations auxiliaires, des capteurs, des systèmes de gestion de l'énergie et des dispositifs de communication. Parallèlement, des méthodes de fabrication flexibles sont nécessaires pour répondre à l'évolution des besoins de recharge des différents véhicules électriques, ce qui complexifie la conception des DCFC et des bornes de recharge ultra-rapides.
La différence entre la charge CA et la charge CC : pour la charge CA (à gauche de la figure 2), branchez l'OBC sur une prise CA standard, et l'OBC convertit le courant CA en courant CC approprié pour charger la batterie. Pour la charge CC (à droite de la figure 2), la borne de charge charge directement la batterie.
2. Composition du système de pile de charge CC
(1) Composants complets de la machine
(2) Composants du système
(3) Schéma fonctionnel
(4) Sous-système de pile de chargement
Les chargeurs rapides CC de niveau 3 (L3) contournent le chargeur embarqué (OBC) d'un véhicule électrique en chargeant la batterie directement via le système de gestion de batterie (BMS) du véhicule. Ce contournement permet une augmentation significative de la vitesse de charge, avec une puissance de sortie du chargeur comprise entre 50 kW et 350 kW. La tension de sortie varie généralement entre 400 V et 800 V, les véhicules électriques récents tendant vers des systèmes de batterie de 800 V. Comme les chargeurs rapides CC de niveau 3 convertissent la tension d'entrée alternative triphasée en courant continu, ils utilisent un circuit de correction du facteur de puissance (PFC) CA-CC, qui comprend un convertisseur CC-CC isolé. Cette sortie PFC est ensuite reliée à la batterie du véhicule. Pour obtenir une puissance de sortie plus élevée, plusieurs modules d'alimentation sont souvent connectés en parallèle. Le principal avantage des chargeurs rapides CC de niveau 3 est la réduction considérable du temps de charge des véhicules électriques.
Le cœur de la pile de charge est un convertisseur CA-CC basique. Il se compose d'un étage PFC, d'un bus CC et d'un module CC-CC.
Schéma fonctionnel de l'étage PFC
Schéma fonctionnel du module DC-DC
3. Schéma de scénario de pile de charge
(1) Système de charge de stockage optique
Avec l'augmentation de la puissance de recharge des véhicules électriques, la capacité de distribution électrique des bornes peine souvent à répondre à la demande. Pour remédier à ce problème, un système de recharge basé sur le stockage et utilisant un bus CC a vu le jour. Ce système utilise des batteries au lithium comme unité de stockage d'énergie et utilise un système de gestion de l'énergie (EMS) local et distant pour équilibrer et optimiser l'offre et la demande d'électricité entre le réseau, les batteries de stockage et les véhicules électriques. De plus, ce système s'intègre facilement aux systèmes photovoltaïques (PV), offrant des avantages significatifs en termes de tarification de l'électricité en heures pleines et en heures creuses, ainsi que d'extension de la capacité du réseau, améliorant ainsi l'efficacité énergétique globale.
(2) Système de charge V2G
La technologie Vehicle-to-Grid (V2G) utilise les batteries des véhicules électriques pour stocker l'énergie, soutenant ainsi le réseau électrique en permettant l'interaction entre les véhicules et le réseau. Cela réduit la pression exercée par l'intégration de sources d'énergie renouvelables à grande échelle et la généralisation de la recharge des véhicules électriques, améliorant ainsi la stabilité du réseau. De plus, dans des zones telles que les quartiers résidentiels et les immeubles de bureaux, de nombreux véhicules électriques peuvent bénéficier de tarifs de pointe et de tarifs hors pointe, gérer les augmentations de charge dynamiques, répondre à la demande du réseau et fournir une alimentation de secours, le tout grâce à un système de gestion de l'énergie (EMS) centralisé. Pour les ménages, la technologie Vehicle-to-Home (V2H) peut transformer les batteries des véhicules électriques en solution de stockage d'énergie domestique.
(3) Système de charge commandé
Le système de recharge ordonnée utilise principalement des bornes de recharge rapide haute puissance, idéales pour les besoins de recharge concentrés, comme pour les transports en commun, les taxis et les flottes logistiques. Les horaires de recharge peuvent être personnalisés en fonction du type de véhicule, la recharge ayant lieu pendant les heures creuses pour réduire les coûts. De plus, un système de gestion intelligent peut être mis en œuvre pour rationaliser la gestion centralisée de la flotte.
4. Tendances de développement futures
(1) Développement coordonné de scénarios diversifiés complétés par des bornes de recharge centralisées et distribuées à partir de bornes de recharge centralisées uniques
Les bornes de recharge décentralisées, localisées dans un lieu, constitueront un atout précieux pour le réseau de recharge amélioré. Contrairement aux bornes centralisées où les utilisateurs recherchent activement des chargeurs, ces bornes s'intégreront aux lieux fréquentés. Les utilisateurs pourront recharger leur véhicule lors de séjours prolongés (généralement plus d'une heure), où une recharge rapide n'est pas indispensable. La puissance de charge de ces bornes, généralement comprise entre 20 et 30 kW, est suffisante pour les véhicules particuliers et fournit un niveau d'énergie raisonnable pour répondre aux besoins de base.
(2) Développement d'un marché à grande part de 20 kW vers un marché à configuration diversifiée de 20/30/40/60 kW
Avec la transition vers des véhicules électriques à haute tension, il est urgent d'augmenter la tension de charge maximale des bornes à 1 000 V afin de permettre la future généralisation des modèles haute tension. Cette évolution accompagne les nécessaires modernisations des infrastructures des bornes de recharge. La norme de tension de sortie de 1 000 V est largement acceptée dans le secteur des modules de recharge, et les principaux fabricants introduisent progressivement des modules haute tension de 1 000 V pour répondre à cette demande.
Depuis plus de 8 ans, Linkpower se consacre à la recherche et au développement, notamment en matière de logiciels, de matériel et d'esthétique, pour les bornes de recharge pour véhicules électriques CA/CC. Nous avons obtenu les certifications ETL, FCC, CE, UKCA, CB, TR25 et RCM. Grâce au logiciel OCPP 1.6, nous avons réalisé des tests auprès de plus de 100 fournisseurs de plateformes OCPP. Nous avons mis à niveau OCPP 1.6J vers OCPP 2.0.1, et la solution EVSE commerciale a été équipée du module IEC/ISO 15118, ce qui constitue une avancée majeure vers la recharge bidirectionnelle V2G.
À l’avenir, des produits de haute technologie tels que des bornes de recharge pour véhicules électriques, des systèmes solaires photovoltaïques et des systèmes de stockage d’énergie par batterie au lithium (BESS) seront développés pour fournir un niveau supérieur de solutions intégrées aux clients du monde entier.
Date de publication : 17 octobre 2024