Tendances en matière de capacités de recharge des véhicules électriques

La croissance du marché des véhicules électriques semble inévitable : la priorité accordée à la réduction des émissions de CO2, le contexte politique actuel, les investissements publics et de l’industrie automobile, ainsi que la volonté d’une société 100 % électrique, laissent présager un essor considérable des véhicules électriques. Jusqu’à présent, cependant, l’adoption massive de ces véhicules par les consommateurs était freinée par des temps de charge longs et un manque d’infrastructures de recharge. Les progrès réalisés dans le domaine des technologies de recharge permettent de relever ces défis, en autorisant une recharge sûre et rapide à domicile comme en déplacement. Les composants et les infrastructures de recharge évoluent pour répondre aux besoins de ce marché en pleine expansion, ouvrant la voie à une croissance exponentielle des transports électriques.

FACTEURS MOTEURS DU MARCHÉ DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES

L'investissement dans les véhicules électriques est en croissance depuis plusieurs années, mais l'attention et la demande croissantes ont été soulignées par de nombreux secteurs de la société. L'intérêt grandissant pour les solutions climatiques a mis en lumière l'importance des véhicules électriques : la possibilité de réduire les émissions de carbone des moteurs à combustion interne et d'investir dans les transports propres est devenue un objectif partagé par les gouvernements et l'industrie. Cette priorité accordée à la croissance durable et à la préservation des ressources naturelles oriente également les technologies vers une société entièrement électrique, un monde disposant d'une énergie illimitée issue de ressources renouvelables et sans émissions nocives.
Ces facteurs environnementaux et technologiques se reflètent dans les priorités de la réglementation et des investissements fédéraux, notamment à la lumière de la loi de 2021 sur les investissements dans les infrastructures et la création d'emplois (Infrastructure Investment and Jobs Act), qui a alloué 7,5 milliards de dollars aux infrastructures pour véhicules électriques au niveau fédéral, 2,5 milliards de dollars aux subventions pour les infrastructures de recharge et de ravitaillement, et 5 milliards de dollars au Programme national de recharge pour véhicules électriques (National Electric Vehicle Charging Program). L'administration Biden poursuit également l'objectif de construire et d'installer 500 000 bornes de recharge rapide (courant continu) à travers le pays.

Cette tendance se manifeste également au niveau des États. Des États comme la Californie, le Massachusetts et le New Jersey mettent en œuvre des législations visant à encourager le développement des véhicules électriques. Les crédits d'impôt, le mouvement « Electrify America », les incitations et les obligations réglementaires incitent aussi bien les consommateurs que les constructeurs à adopter la technologie électrique.

Les constructeurs automobiles s'engagent eux aussi dans la transition vers les véhicules électriques. Les grands constructeurs historiques, tels que GM, Ford, Volkswagen, BMW et Audi, lancent régulièrement de nouveaux modèles électriques. Fin 2022, on devrait trouver sur le marché plus de 80 modèles de véhicules électriques et hybrides rechargeables. De plus en plus de nouveaux constructeurs de véhicules électriques font leur entrée sur le marché, notamment Tesla, Lucid, Nikola et Rivian.

Les entreprises de services publics se préparent elles aussi à une société entièrement électrique. Il est essentiel qu'elles restent à la pointe de l'électrification afin de répondre à la demande croissante. Des infrastructures critiques, notamment des micro-réseaux, seront nécessaires le long des autoroutes pour accueillir les bornes de recharge. La communication véhicule-réseau (V2G) se développe également sur les axes autoroutiers.

OBSTACLES À LA CROISSANCE

Bien que l'adoption généralisée des véhicules électriques s'accélère, des défis devraient freiner sa croissance. Si des incitations encourageront les consommateurs et les flottes à passer à l'électrique, elles pourraient présenter un inconvénient : il est probable que les véhicules électriques aient besoin de communiquer avec l'infrastructure pour suivre leur kilométrage, ce qui nécessitera des innovations technologiques et une infrastructure de communication extérieure.

L'un des principaux obstacles à l'adoption des véhicules électriques par les consommateurs est le manque d'infrastructures de recharge fiables et performantes. On estime à 9,6 millions le nombre de bornes de recharge nécessaires d'ici 2030 pour accompagner la croissance prévue du marché des véhicules électriques. Près de 80 % de ces bornes seront des chargeurs domestiques et environ 20 % des chargeurs publics ou installés sur les lieux de travail. Actuellement, les consommateurs hésitent à acheter un véhicule électrique par crainte de l'autonomie : ils redoutent de ne pas pouvoir effectuer un long trajet sans recharge et que les bornes de recharge soient indisponibles ou peu performantes lorsqu'ils en auront besoin.

Les bornes de recharge publiques ou partagées, en particulier, doivent pouvoir assurer une recharge rapide et quasi continue 24h/24. Un automobiliste s'arrêtant à une station de recharge sur une autoroute a généralement besoin d'une recharge rapide et puissante ; les systèmes de recharge haute puissance permettent de recharger presque entièrement la batterie d'un véhicule en quelques minutes seulement.

Les bornes de recharge rapide nécessitent une conception spécifique pour fonctionner de manière fiable. Un système de refroidissement liquide est indispensable pour maintenir les broches de charge à une température optimale et prolonger la durée de charge d'un véhicule à des courants plus élevés. Dans les zones à forte densité de véhicules, le refroidissement des broches de contact garantit une recharge à haute puissance efficace, constante et fiable, permettant de répondre à la demande soutenue des consommateurs.

CONSIDÉRATIONS RELATIVES À LA CONCEPTION DES CHARGEURS HAUTE PUISSANCE

Les bornes de recharge pour véhicules électriques sont de plus en plus conçues pour optimiser leur robustesse et leur puissance de charge afin de répondre aux besoins des conducteurs et de les rassurer quant à l'autonomie de leur batterie. Une borne de recharge haute puissance de 500 ampères est rendue possible grâce à un système de refroidissement liquide et de surveillance. Le support de contact du connecteur de recharge présente une conductivité thermique et sert également de dissipateur thermique, le liquide de refroidissement évacuant la chaleur via des conduits intégrés. Ces bornes intègrent divers capteurs, notamment des détecteurs de fuite de liquide de refroidissement et un système de surveillance précise de la température à chaque contact, afin de garantir que les broches ne dépassent pas 90 °C. Si ce seuil est atteint, le contrôleur de charge de la borne réduit la puissance de sortie pour maintenir une température acceptable.

Les bornes de recharge pour véhicules électriques doivent résister à l'usure et être faciles à entretenir. Les poignées de recharge sont conçues pour durer, et une utilisation intensive au fil du temps peut inévitablement affecter la surface de contact. De plus en plus, les bornes sont conçues avec des composants modulaires, ce qui permet de remplacer facilement la surface de contact.
La gestion des câbles dans les bornes de recharge est également un facteur important pour leur durabilité et leur fiabilité. Les câbles de recharge haute puissance contiennent des fils de cuivre, des conduites de refroidissement liquide et des câbles d'alimentation, tout en devant résister aux tractions et aux passages de véhicules. Parmi les autres points à considérer figurent les verrous de sécurité, qui permettent au conducteur de laisser son véhicule en charge dans une borne publique sans craindre qu'une personne ne débranche le câble (Modularité de la surface de connexion et illustration du flux de liquide de refroidissement).