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Guide des types de connecteurs de charge pour véhicules électriques
Pour comprendre cette ampleur, nous pouvons examiner les types de connecteurs pour les différentes régions ; les chargeurs CA et CC ; et pourquoi les chargeurs de véhicules électriques ne sont pas de simples prises à 3 broches.
Pourquoi les connecteurs EV ne sont pas de simples fiches à 3 broches
Dans un monde idéal, les véhicules électriques seraient équipés de prises à trois broches faciles à brancher sur le réseau électrique domestique. Si tel était le cas, les ventes de véhicules électriques exploseraient probablement et les solutions de recharge seraient considérablement simplifiées. Cependant, trois raisons principales expliquent pourquoi les prises à trois broches ne sont pas courantes dans les connecteurs de véhicules électriques :
Ils ne consomment pas assez de courant – il faudrait au moins 11 kW et jusqu'à 43 kW, même pour les connexions CA
Les connecteurs doivent être étanches et inoxydables : les intempéries pourraient faire sauter toute votre connexion secteur avec la prise domestique actuelle.
Les véhicules électriques doivent communiquer dans les deux sens avec l'équipement de charge, ce qui signifie que nous avons besoin de signaux supplémentaires, en plus des signaux positifs et négatifs.
Pour cette raison, les types de connecteurs pour véhicules électriques sont beaucoup plus robustes que vos fiches pour prises ordinaires.
Connecteurs AC – EV
Il existe une variété de connecteurs AC et EV, qui varient généralement selon les fabricants régionaux.
La puissance d'une prise domestique est généralement de 7 kW, mais une borne de recharge rapide permet d'atteindre 22 kW pour recharger un véhicule électrique. Certains véhicules électriques, comme la Renault ZOE, peuvent même atteindre 43 kW avec la même prise, soit le double de la puissance de recharge habituelle.
Connecteur J1772 (type 1) pour véhicules électriques – Amérique du Nord et Japon
L'Amérique du Nord a été le premier continent à adopter officiellement des spécifications pour la recharge des véhicules électriques, sous la forme de la norme J1772 (Type 1). Ce connecteur ne prend en charge que la recharge monophasée et est disponible en Amérique du Nord et au Japon.
En tant que chargeur CA, le J1772 possède trois broches principales pour le transport du courant et deux broches plus petites pour la communication entre le véhicule électrique et l'équipement de charge. Parmi les broches plus petites :
La broche pilote de proximité (PP) indique à l'équipement de charge le type de câble connecté à la prise - différentes épaisseurs de câble peuvent supporter différentes quantités de courant électrique
La broche pilote de contrôle (CP) assure la communication bidirectionnelle entre le véhicule électrique et le système de charge. Elle vérifie la quantité maximale de courant que le véhicule électrique peut absorber simultanément.
Connecteur EV Mennekes (type 2) – UE et reste du marché (sauf Chine)
En Europe, on trouve rarement des chargeurs de type 1 ; on trouve plutôt des Mennekes (type 2). C'est la prise de charge officielle en Europe depuis 2013.
La plupart des foyers ne prennent en charge que la charge CA monophasée. Cependant, ce connecteur, simple d'utilisation, peut être utilisé avec des alimentations électriques triphasées.
Connecteurs du futur pour la recharge à domicile
Alors que le marché des véhicules électriques se développe et que de plus en plus de personnes se tournent vers la recharge à domicile, il est peut-être nécessaire de dépasser les 22 à 43 kW habituels. Et pour dépasser ce seuil, la seule véritable option est d'envisager la recharge en courant continu à domicile. Par conséquent, pour la recharge à domicile, il est nécessaire de faire évoluer les normes et de passer du courant alternatif au courant continu.
Connecteurs CC – EV
Les connecteurs CC se trouvent généralement dans les stations-service et les bornes de recharge des flottes. Les chargeurs CC rapides démarrent généralement à une puissance de charge de 50 kW, tandis que les chargeurs ultra-rapides peuvent charger à plus de 100-150 kW. Ils peuvent parfois atteindre 350 kW.
Tout comme les chargeurs CA, ils diffèrent selon les régions et les fabricants.
Connecteur CHAdeMO EV – Japon
La première tentative de chargeur CC a été le CHAdeMO japonais, aujourd'hui utilisé comme norme officielle au Japon pour tous les chargeurs rapides CC. En Amérique du Nord, il n'est pas très répandu, sauf sur les modèles Nissan et Mitsubishi.
Le CHAdeMO peut charger à 50 KW et contient 2 broches côte à côte pour transporter le courant continu.
Les signaux de données sont transmis via le protocole CAN (Control Area Network). Ce protocole permet à la broche CP de communiquer entre le véhicule et le système de charge. Les informations transmises incluent le niveau de charge de la batterie et sa capacité maximale.
On peut soutenir que le CHAdeMO est désormais sur le point de disparaître, notamment avec les annonces de l'adoption par Nissan du chargeur rapide CCS, plus tôt cette année.
Connecteurs CCS1 et CCS2 pour véhicules électriques – Amérique du Nord, UE et reste du marché
Le système de charge combiné (CCS) couvre les chargeurs Combo 1 (CCS1) et Combo 2 (CCS2).
À partir de la fin des années 2010, la prochaine génération de chargeurs a combiné des chargeurs de type 1 / type 2 avec un connecteur de courant continu épais pour créer le CCS1 (Amérique du Nord) et le CCS2 (UE).
Les protocoles de communication passent à IP sur secteur, ce qui signifie que le chargeur transmet les données du protocole Internet.
Ce connecteur combiné signifie que la voiture est adaptable dans la mesure où elle peut prendre une charge CA via un connecteur dans la moitié supérieure ou une charge CC via les 2 parties de connecteur combinées.
Connecteurs GB/T – Chine (CA et CC)
Détenant la plus grande part de marché mondiale des véhicules électriques, les connecteurs fabriqués en Chine diffèrent du reste du monde.
La norme GB/T (norme Guobiao) pour la charge CA de base est en fait l'inverse de la norme Mennekes, pour la charge CA de base.
Connecteurs Tesla – CA et CC combinés
Tesla a vendu plus de véhicules électriques que tout autre constructeur et est souvent en tête en matière de développement.[2]
Contrairement à tous les autres constructeurs, Tesla n'utilise pas de connecteur distinct pour la charge CA et CC. Ils utilisent le même connecteur physique pour les deux. La seule différence réside dans le fait que Tesla Type 1 est utilisé pour l'Amérique du Nord et Tesla Type 2 pour l'Europe.
Seuls les véhicules Tesla peuvent utiliser ce chargeur rapide CC, appelé Superchargeur. En effet, le véhicule électrique doit être identifié comme étant un modèle Tesla pour que la station Superchargeur autorise l'accès au courant.
Comme le CHAdeMO, il utilise le protocole CAN sur la broche CP. Il permet également de commuter vers un protocole numérique plutôt qu'analogique pour la communication.
Les dernières voitures Tesla évoluent vers le modèle Type 2 plutôt que vers le connecteur Type 1.
Brancher les différents connecteurs EV…
L'utilisation d'un connecteur pour véhicule électrique ne se résume pas seulement à la quantité de courant souhaitée ou à la communication de données adéquates entre le véhicule et le chargeur. Les fabricants doivent également tenir compte du fait que le chargeur physique doit être branché et que le câble du connecteur doit être « raccordé » au véhicule. Par conséquent, de nombreux facteurs entrent en jeu lors de la conception, notamment :
Poids du câble de connexion
Où dans la voiture il se connecte
La forme et la complexité du connecteur
Le système de verrouillage/antiblocage.
Tous ces aspects ont une incidence sur la facilité de recharge d’un véhicule électrique.
On constate souvent que le câble Mennekes est l'un des plus faciles à connecter, contrairement au connecteur CHAdeMO, plus encombrant. De plus, avec le CHAdeMO, vous pouvez le débrancher à tout moment, tandis que le Mennekes intègre un logiciel qui assure la protection en verrouillant le connecteur.
Cela dit, le Mennekes est assez simple à brancher, lorsque vous passez au CCS2 (Mennekes + câble DC), le double connecteur rend l'alignement avec le connecteur de la voiture légèrement plus délicat.
Pour charger plus rapidement avec le connecteur, un câble plus épais permettrait un courant plus important. Cependant, il serait plus lourd et plus encombrant à manipuler, rendant la charge plus difficile.
L'avenir des connecteurs pour véhicules électriques…
Il est peu probable que la charge en kW dépasse largement les niveaux actuels. À terme, la capacité des batteries des véhicules électriques atteindra bientôt son maximum et nous n'utiliserons plus de batteries de plus de 100 kWh pour les voitures électriques. Actuellement, 50 kWh offrent une autonomie de 320 km. Il n'est pas nécessaire qu'une voiture de tous les jours ait besoin de plus de 640 km.
Parmi les connecteurs pour véhicules électriques, on prédit depuis longtemps que le CHAdeMO finira par tomber en désuétude. Les constructeurs européens de véhicules électriques (Audi, BMW, Renault, Mercedes, Volkswagen et Volvo) privilégient tous les chargeurs CCS et de type 2.
Historiquement, les constructeurs asiatiques (Nissan et Mitsubishi) ont privilégié les chargeurs CHAdeMO et Type 1. Cependant, un nombre croissant de ces constructeurs asiatiques adoptent désormais les normes européennes de courant alternatif pour leurs modèles de nouvelle génération. [3]
De plus, avec les récentes annonces chinoises d'une norme nationale pour la recharge sans fil des véhicules électriques, l'avenir pourrait bien être mains libres.