Comment la recharge à 200 kW change la donne pour les véhicules électriques

Des véhicules électriques sont garés à l’extérieur de l’Energy Systems Integration Facility (ESIF) du NREL pour être refroidis pendant la nuit en vue d’un test de performance par temps froid dans le cadre des travaux de caractérisation des véhicules électriques du consortium EVs@Scale Lab. Photo par Keith Davidson, NREL

Les véhicules électriques utilisant la recharge à haute puissance deviennent rapidement la norme. Comprendre les impacts sur le réseau de cette recharge permettra d’assurer la fiabilité de l’interconnexion et de maintenir des coûts de recharge bas.

La recharge à haute puissance, dépassant les 200 kilowatts (kW), permet aux conducteurs de passer moins de temps à recharger, de reprendre la route plus rapidement et de parcourir de plus longues distances. Cependant, la création d’un réseau étendu de stations de recharge haute puissance fiables et interopérables reste complexe. Les exigences énergétiques énormes de cette technologie sont plus complexes que celles des véhicules électriques légers, qui se rechargent entre 40 kW et 50 kW, et dépendent davantage des conditions de la batterie.

Le projet Next-Generation Profiles

Le projet Next-Generation Profiles (NextGen Profiles), une initiative phare du consortium Véhicules électriques à grande échelle (EVs@Scale Lab Consortium) du Département de l’Énergie des États-Unis (DOE), prend des mesures cruciales pour évaluer les véhicules électriques (VE) et les équipements de recharge (EVSE) qui utiliseront la recharge haute puissance. Ce projet vise à comprendre comment les systèmes de recharge haute puissance réagissent aux perturbations du réseau et aux scénarios de gestion intelligente de la recharge, ainsi qu’à analyser les performances des flottes électriques dans ces situations.

Pour une expérience de recharge des VE sans faille, il est essentiel de concilier sécurité, performance de recharge et longévité des batteries. Le projet NextGen Profiles aide à identifier les limitations des systèmes de recharge haute puissance, les caractéristiques des sessions de recharge haute puissance (appelées «profils») et les problèmes que le réseau électrique pourrait rencontrer.

Keith Davidson, chercheur principal au NREL, explique : « Les données que nous collectons pour NextGen Profiles répondent à de nombreux défis associés à l’électrification des véhicules. Parmi eux, la fiabilité de la recharge et le maintien d’un fonctionnement constant des chargeurs sont primordiaux. »

Caractérisation des équipements de recharge

La caractérisation des équipements de recharge des VE (EVSE) implique de connecter un système de recharge haute puissance à un émulateur de VE et de les soumettre à divers scénarios de recharge. Une des investigations les plus importantes consiste à évaluer toute la gamme des sorties de courant et de tension qu’un système de recharge peut fournir. Bien que ces niveaux ne soient pas encore atteignables par la plupart des véhicules, la capacité d’émulation a permis aux chercheurs de comprendre comment les systèmes fonctionnent et de formuler des stratégies pour répondre aux besoins futurs de recharge haute puissance.

Cette caractérisation inclut également l’analyse des perturbations du réseau et de la gestion de la recharge. Les chercheurs soumettent les stations de recharge à des cycles répétés de recharge haute puissance pour éclairer les besoins en gestion thermique en fonction de la récupération des EVSE entre les sessions de recharge haute puissance.

Namrata Kogalur (à gauche) et Keith Davidson (à droite), chercheurs en génie électrique au NREL, effectuent un test de charge de batterie sur une Ford F-150 Lightning à l’ESIF. Le test a permis d’analyser les performances du chargeur et de la batterie après l’utilisation du camion par temps chaud. Crédit Joe DelNero, NREL

Tests de performance à des températures extrêmes

Au NREL, l’équipe de NextGen Profiles caractérise la performance de recharge des VE et des EVSE disponibles aux États-Unis. Les tests à des températures extrêmes sont une composante clé de ce travail, impliquant de soumettre les véhicules à des températures froides, nominales (23°C) et chaudes, puis de charger, quantifier et analyser l’énergie disponible dans les batteries à des moments spécifiques par rapport à leur capacité totale et à leur âge.

Davidson précise : « Lors d’un test de trempage à froid, les caractéristiques de recharge des VE et des EVSE sont évaluées dans des conditions de température froide spécifiques. Nous effectuons également des tests par temps chaud de manière similaire, tout en explorant la mise à niveau des chambres thermiques pour ce type de travail. »

Les instruments uniques, les installations et les connexions des laboratoires nationaux du DOE avec divers fournisseurs et fabricants sont cruciaux pour le succès de NextGen Profiles. Les laboratoires participants ont accès à une gamme complète de stations de recharge, de véhicules, d’émulateurs de VE, d’émulateurs de réseau, de systèmes de recharge sans fil et de chambres thermiques. L’équipe de recherche multidisciplinaire de NextGen Profiles utilise ces ressources pour mener des recherches de pointe qui font progresser l’état de la recharge haute puissance et bénéficient aux partenaires du projet.

Davidson explique : « Par exemple, nous rencontrons parfois des problèmes d’interopérabilité, comme des procédures que certains fabricants d’équipements d’origine pourraient ne pas avoir mises en œuvre de manière cohérente. Nous pouvons également trouver des défauts de recharge. Dans ces cas, nous envoyons nos conclusions au fabricant, qui déploie des mises à jour pour corriger ces problèmes. »

L’équipe du projet continue de rechercher des partenariats collaboratifs pour fournir des actifs qualifiés, tels que des véhicules, des chargeurs et du matériel avec la future norme de recharge SAE International J3400, à mesure qu’ils arrivent sur le marché. Les partenaires du projet reçoivent des ensembles de données détaillées en continu, offrant une perspective critique sur les performances de leurs VE et EVSE dans des conditions nominales et non nominales.

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