Station de charge

Une station de recharge pour véhicules électriques, également appelée station de recharge pour véhicules électriques, point de recharge électrique, borne de recharge, borne de recharge, ECS (station de recharge électronique) et EVSE (équipement d’alimentation de véhicule électrique), est un élément d’une infrastructure fournissant de l’énergie électrique pour la recharge. des véhicules électriques, tels que les véhicules électriques plug-in, y compris les voitures électriques, les véhicules électriques de quartier et les véhicules hybrides plug-in. À la maison ou au travail, certains véhicules électriques sont équipés de convertisseurs embarqués pouvant être branchés sur une prise électrique standard ou sur une prise de grande capacité. D’autres nécessitent ou peuvent utiliser une station de charge fournissant des fonctions de conversion électrique, de surveillance ou de sécurité. Ces stations sont également nécessaires lors des déplacements, et beaucoup permettent une charge plus rapide à des tensions et des courants plus élevés que ceux proposés par les EVSE résidentiels. Les stations de recharge publiques sont généralement des installations sur rue fournies par des entreprises de service d’électricité ou situées dans des centres commerciaux et exploitées par de nombreuses entreprises privées.

Les stations de recharge fournissent un ou plusieurs connecteurs robustes ou spéciaux conformes aux différentes normes en vigueur. Les normes de charge rapide communes incluent le système de charge combiné, CHAdeMO et le superchargeur Tesla.

En août 2018, il y avait 800 000 véhicules électriques et 18 000 bornes de recharge aux États-Unis.

Contextes
Les stations de recharge se situent dans quatre contextes de base:

Stations de recharge résidentielles: un propriétaire de VE se branche lorsqu’il rentre chez lui et la voiture se recharge pendant la nuit. Une station de charge résidentielle n’a généralement pas d’authentification de l’utilisateur, ni de mesure, et peut nécessiter le câblage d’un circuit dédié.Certains chargeurs portables peuvent également être installés au mur en tant que stations de charge.
Recharge en cours de stationnement (y compris les bornes de recharge publiques) – entreprise commerciale gratuite ou payante, proposée en partenariat avec les propriétaires du parking. Cette charge peut être lente ou rapide et incite les propriétaires de VE à recharger leur voiture tout en profitant des installations à proximité. Cela peut inclure des stations de stationnement, des parkings dans des centres commerciaux, des petits centres et des gares de train (ou pour les propres employés d’une entreprise).
Recharge rapide aux bornes de recharge publiques> 40 kW, offrant une autonomie de plus de 100 km en 10 à 30 minutes. Ces chargeurs peuvent être au repos pour permettre des trajets plus longs.Ils peuvent également être utilisés régulièrement par les navetteurs des zones métropolitaines et pour recharger des véhicules stationnés moins longtemps ou plus longtemps. Des exemples courants sont CHAdeMO (une société qui conçoit et vend des chargeurs normalisés), le système de chargement combiné SAE et les superchargeurs Tesla.
La batterie échange ou se recharge en moins de 15 minutes. Un objectif spécifié pour les crédits CARB pour un véhicule à zéro émission ajoute 200 milles à son autonomie en moins de 15 minutes.En 2014, cela n’était pas possible pour charger les véhicules électriques, mais cela est réalisable avec les échanges de batteries VÉ et les véhicules à pile à combustible à l’hydrogène. Il a l’intention de répondre aux attentes des chauffeurs en matière de ravitaillement en carburant.

La capacité de la batterie et la capacité de gérer une charge plus rapide augmentent toutes les deux, et les méthodes de charge doivent changer et s’améliorer. De nouvelles options ont également été introduites (à petite échelle, notamment les stations de charge mobiles et la charge via des tapis de charge inductifs). Les besoins et les solutions différents des différents fabricants ont ralenti l’apparition de méthodes de chargement standard et, en 2015, la nécessité de la normalisation est largement reconnue.

Vue d’ensemble

Statut international
En décembre 2012, environ 50 000 points de charge non résidentiels avaient été déployés aux États-Unis, en Europe, au Japon et en Chine. En août 2014, 3 869 chargeurs rapides CHAdeMO étaient déployés dans le monde, dont 1 978 au Japon, 1 181 en Europe et 686 aux États-Unis et 24 dans d’autres pays. En décembre 2013, l’Estonie était le premier et le seul pays à avoir achevé le déploiement d’un réseau de recharge de véhicules électriques couvrant l’ensemble du pays, avec 165 chargeurs rapides disponibles le long des autoroutes à une distance maximale de 40 à 60 km. et une densité plus élevée dans les zones urbaines.

En mars 2013, il existait 5 678 bornes de recharge publiques aux États-Unis, avec 16 256 points de recharge publics, dont 3 990 en Californie, 1 417 au Texas et 1 141 à Washington. En novembre 2012, environ 15 000 stations de chargement avaient été installées en Europe.

En mars 2013, la Norvège, qui détenait le plus grand nombre de propriétaires d’électricité par habitant, comptait 4 029 points de charge et 127 stations de charge rapide. Dans le cadre de son engagement en faveur de la protection de l’environnement, le gouvernement néerlandais a lancé un plan visant à mettre en place plus de 200 stations de charge rapide (DC) dans tout le pays d’ici à 2015. Ce déploiement sera effectué par la société suisse ABB, spécialisée dans l’énergie et l’automatisation, et la start-up néerlandaise Fastned et visera à fournir au moins une station tous les 50 kilomètres (31 miles) aux 16 millions d’habitants des Pays-Bas. En outre, la fondation E-laad a installé environ 3 000 points de charge (lents) publics depuis 2009.

En décembre 2012, le Japon comptait 1 381 bornes de recharge rapide publiques, soit le plus grand déploiement de chargeurs rapides au monde, mais seulement 300 chargeurs lents. En décembre 2012, la Chine comptait environ 800 points de charge lente publics et aucune station de charge rapide. En décembre 2012, le pays affichant le ratio le plus élevé de chargeurs rapides sur véhicules électriques (EVSE / EV) était le Japon, avec un ratio de 0,030, et les Pays-Bas affichaient le ratio le plus élevé d’EVSE / EV lent, avec plus de 0,50, les États-Unis avaient un ratio EVSE / EV lent de 0,20.

En septembre 2013, les plus grandes stations de recharge publiques en Australie se trouvaient dans les capitales de Perth et de Melbourne, avec environ 30 stations installées dans les deux villes (7 kW CA). Des réseaux plus petits existaient dans les autres capitales.

En avril 2017, YPF, la compagnie pétrolière argentine appartenant à l’État, a annoncé l’installation de 220 stations de charge rapide pour véhicules électriques dans 110 de ses stations-service sur le territoire national.

sécurité
Bien que les véhicules et équipements électriques rechargeables puissent être rechargés à partir d’une prise murale domestique, une station de charge est généralement accessible à plusieurs véhicules électriques et dispose de mécanismes de détection de courant ou de connexion supplémentaires permettant de déconnecter l’alimentation lorsque le VE ne charge pas.

Il existe deux principaux types de capteurs de sécurité:

Les capteurs de courant qui surveillent la puissance consommée et maintiennent la connexion uniquement si la demande se situe dans une plage prédéterminée. Les fils de capteur réagissent plus rapidement, ont moins de pièces à casser et sont peut-être moins coûteux à concevoir et à mettre en œuvre. Les capteurs de courant peuvent toutefois utiliser des connecteurs standard et fournir facilement une option aux fournisseurs pour surveiller ou facturer l’électricité réellement consommée.
Des “fils de capteur” physiques supplémentaires qui fournissent un signal de retour tel que spécifié par les schémas SAE J1772 et CEI 62196 mentionnés ci-dessous, qui nécessitent des raccords d’alimentation spéciaux (à broches multiples).

Jusqu’en 2013, les chargeurs Blink surchauffaient et causaient des dommages à la fois au chargeur et à la voiture. La solution employée par la société consistait à réduire le courant maximal.

Normes
La SAE basée aux États-Unis définit la charge de niveau 1 comme utilisant une prise de courant domestique standard de 120 volts CA pour charger un véhicule électrique. Cela prendra beaucoup de temps pour recharger complètement la voiture, mais si elle n’est utilisée que pour faire la navette ou parcourir de courtes distances, une recharge complète n’est pas nécessaire ou peut être effectuée du jour au lendemain.

Une charge en courant alternatif de 240 volts est appelée charge de niveau 2. La charge de niveau 2 est similaire à celle des appareils ménagers tels que les sèche-linge. Les chargeurs de niveau 2 vont des chargeurs installés dans les garages grand public aux chargeurs publics relativement lents. Ils peuvent charger une batterie de voiture électrique en 4 à 6 heures. Les chargeurs de niveau 2 sont souvent placés dans les destinations afin que les conducteurs puissent recharger leur voiture au travail ou pendant leurs achats. Les chargeurs domestiques de niveau 2 conviennent mieux aux conducteurs qui utilisent leur véhicule plus souvent ou qui ont besoin de plus de flexibilité. Dans de nombreux pays en dehors de l’Amérique du Nord et du Sud, il s’agit de la tension domestique standard.

La charge de niveau 3, également appelée charge rapide CC, permet de charger jusqu’à 500 volts.L’organisation CHAdeMO s’efforce de normaliser les chargeurs rapides. Les chargeurs de niveau 3 utilisent une prise 480 V d’une puissance de 62,5 kW (la puissance de pointe peut atteindre 120 kW et varie en fonction de la charge. Le Supercharger Tesla est le plus répandu aux États-Unis. [Quand?] Pour une Tesla Modèle S 75 , un compresseur peut ajouter environ 275 km d’autonomie en environ 30 minutes ou une charge complète en environ 75 minutes. En avril 2018, Tesla a annoncé disposer de 1 210 stations de suralimentation et étend continuellement son réseau.

Une autre organisation de normalisation, la Commission électrotechnique internationale, définit la taxation dans les modes (CEI 62196).

Mode 1 – charge lente à partir d’une prise électrique normale (monophasée ou triphasée)
Mode 2 – charge lente à partir d’une prise normale mais avec certains agencement de protection spécifique à l’EV (par exemple, les systèmes Park & ​​Amp; Charge ou PARVE)
Mode 3 – charge lente ou rapide à l’aide d’une prise multi-broches EV avec fonctions de contrôle et de protection (p. Ex. SAE J1772 et CEI 62196)
Mode 4 – charge rapide en utilisant une technologie de chargeur spéciale telle que CHAdeMO

Il y a trois cas de connexion:

Le cas A est un chargeur connecté au secteur (le câble d’alimentation est généralement relié au chargeur) généralement associé aux modes 1 ou 2.
Le cas B est un chargeur embarqué pour véhicule avec un câble d’alimentation pouvant être déconnecté de l’alimentation et du véhicule – généralement le mode 3.
Le cas C est une station de charge dédiée alimentée en CC par le véhicule. Le câble d’alimentation peut être connecté en permanence à la station de charge, comme en mode 4.

Il existe quatre types de prises:

Type 1 – attelage de véhicule monophasé – reflétant les spécifications de la fiche SAE J1772 / 2009
Type 2 – coupleur de véhicule monophasé et triphasé – reflétant les spécifications de la fiche VDE-AR-E 2623-2-2
Type 3 – attelage de véhicule monophasé et triphasé équipé de volets de sécurité – reflétant la proposition EV Plug Alliance
Type 4 – coupleur de charge rapide – pour systèmes spéciaux tels que CHAdeMO

Pour la charge CC du système de charge combiné (CCS) nécessitant un PLC (communications sur ligne électrique), deux connecteurs supplémentaires sont ajoutés au bas des entrées de véhicule de type 1 ou 2 et des fiches de charge pour connecter les stations de charge CC haute tension à la batterie du véhicule. Celles-ci sont communément appelées connecteurs Combo 1 ou Combo 2. Le choix des prises de style Combo 1 ou Combo 2 est normalement normalisé par pays, de sorte que les fournisseurs de charges publics n’ont pas besoin d’installer de câbles avec les deux variantes. En général, l’Amérique du Nord utilise des entrées de véhicules de style Combo 1, la majeure partie du monde utilise des entrées de véhicules de style Combo 2 pour le CCS.

Charge résidentielle

Mode 1: prise domestique et rallonge
Le véhicule est connecté au réseau électrique au moyen de prises de courant standard installées dans les résidences et dont la puissance nominale varie généralement de 10 A selon les pays. Pour utiliser le mode 1, l’installation électrique doit être conforme aux normes de sécurité et doit comporter un système de mise à la terre. , un disjoncteur de protection contre la surcharge et une protection contre les fuites à la terre. Les prises ont des obturateurs pour éviter les contacts accidentels.

La première limite est la puissance disponible, pour éviter les risques de:

Chauffage de la prise et des câbles après une utilisation intensive pendant plusieurs heures à la puissance maximale ou proche de celle-ci (qui varie de 8 à 20 A selon les pays).
Risques d’incendie ou de brûlures électriques si l’installation électrique est obsolète ou si certains dispositifs de protection sont absents.

La deuxième limitation est liée à la gestion de l’alimentation de l’installation.

Comme la prise de charge partage un départ du tableau avec d’autres prises (pas de circuit dédié) si la somme des consommations dépasse la limite de protection (en général 16 A), le disjoncteur se déclenchera, interrompant ainsi la charge.
Mode 2: Prise domestique et câble avec un dispositif de protection

Le véhicule est connecté au réseau électrique principal via des prises de courant domestiques. La charge est effectuée via un réseau monophasé ou triphasé et l’installation d’un câble de mise à la terre. Un dispositif de protection est intégré au câble. Cette solution est plus chère que le mode 1 en raison de la spécificité du câble.

Mode 3: prise spécifique sur un circuit dédié
Le véhicule est connecté directement au réseau électrique via une prise spécifique, une fiche et un circuit dédié. Une fonction de contrôle et de protection est également installée en permanence dans l’installation. C’est le seul mode de charge qui réponde aux normes en vigueur régissant les installations électriques. Il permet également le délestage de manière à ce que les appareils électroménagers puissent fonctionner pendant la charge du véhicule ou au contraire optimiser le temps de charge du véhicule électrique.

Mode 4: connexion en courant continu (DC) pour une recharge rapide
Le véhicule électrique est connecté au réseau électrique principal via un chargeur externe. Les fonctions de contrôle et de protection ainsi que le câble de charge du véhicule sont installés en permanence dans l’installation.

Infrastructure
Les stations de recharge pour véhicules électriques peuvent ne pas nécessiter beaucoup d’infrastructures nouvelles dans les pays développés, moins que la fourniture d’un nouveau carburant alternatif sur un nouveau réseau. Les stations peuvent exploiter le réseau électrique omniprésent existant et la recharge à domicile est une option. Par exemple, des sondages ont montré que plus de la moitié des propriétaires américains avaient accès à une prise pour recharger leurs voitures. En outre, la plupart des déplacements sont effectués sur des routes locales sur de courtes distances, ce qui réduit le besoin de recharger à mi-parcours. Aux États-Unis, par exemple, 78% des déplacements sont moins de 64 km aller-retour. Néanmoins, les trajets plus longs entre villes et villages nécessitent un réseau de bornes de recharge publiques ou une autre méthode pour étendre la gamme de véhicules électriques au-delà des déplacements quotidiens normaux. Le niveau de la demande est un défi pour de telles infrastructures: une station isolée le long d’une autoroute très fréquentée peut voir des centaines de clients à l’heure si chaque véhicule électrique qui passe doit s’arrêter là pour effectuer le trajet. Dans la première moitié du 20e siècle, les véhicules à combustion interne étaient confrontés à un problème d’infrastructure similaire.

Temps de charge

BYD e6 taxi à Shenzhen, en Chine. Recharge en 15 minutes à 80%

Solaris Urbino 12 électrique, bus électrique à batterie, station de charge inductive
Le temps de charge dépend de la capacité de la batterie et de la puissance de charge. En termes simples, le taux de charge dans le temps dépend du niveau de charge utilisé, et le niveau de charge dépend de la gestion de la tension des batteries et des composants électroniques du chargeur dans la voiture. La SAE basée aux États-Unis définit le niveau 1 (120 VCA des ménages) comme le plus lent, le niveau 2 (240 VCA amélioré des ménages) au milieu et le niveau 3 (super charge, 480 VDC ou plus) comme le plus rapide. Le temps de charge de niveau 3 peut aller jusqu’à 30 minutes pour une charge de 80%, bien qu’il y ait eu une concurrence sérieuse au sein de l’industrie pour déterminer quelle norme devrait être largement adoptée. Le temps de charge peut être calculé en utilisant la formule suivante: Temps de charge = Capacité de la batterie / Puissance de charge

La capacité de batterie d’un véhicule électrique entièrement chargé fabriqué par des constructeurs de véhicules électriques (tels que Nissan) est d’environ 20 kWh, ce qui lui confère une autonomie électrique d’environ 100 kilomètres. Tesla a initialement lancé sa Model S avec une capacité de batterie de 40 kWh, 60 kWh et 85 kWh, cette dernière ayant une autonomie estimée d’environ 480 km; en janvier 2018, ils disposaient de deux modèles, 75 kWh et 100 kWh. Les véhicules hybrides rechargeables ont une capacité d’environ 3 à 5 kWh, pour une autonomie électrique de 20 à 40 kilomètres, mais le moteur à essence garantit la pleine autonomie d’un véhicule conventionnel.

L’autonomie électrique seule étant encore limitée, le véhicule doit être rechargé tous les deux ou trois jours en moyenne. En pratique, les conducteurs branchent leur véhicule chaque nuit, ce qui permet de commencer chaque journée avec une charge complète.

Pour une charge normale (jusqu’à 7,4 kW), les constructeurs automobiles ont intégré un chargeur de batterie dans la voiture. Un câble de charge est utilisé pour le connecter au réseau électrique afin de fournir un courant alternatif de 230 volts. Pour une charge plus rapide (22 kW, voire 43 kW et plus), les fabricants ont choisi deux solutions:

Utilisez le chargeur intégré du véhicule, conçu pour charger de 3 à 43 kW à 230 V monophasé ou à 400 V triphasé.
Utilisez un chargeur externe, qui convertit le courant alternatif en courant continu et charge le véhicule à 50 kW (par exemple, Nissan Leaf) ou plus (par exemple, 120-135 kW Tesla, modèle S).

Temps de charge pour 100 km de portée BEV Source de courant Puissance Tension Max.actuel
6-8 heures Monophasé 3,3 kW 230 V AC 16 A
3-4 heures Monophasé 7,4 kW 230 V AC 32 A
2-3 heures Trois phases 11 kW 400 V CA 16 A
1 à 2 heures Trois phases 22 kW 400 V CA 32 A
20-30 minutes Trois phases 43 kW 400 V CA 63 A
20-30 minutes Courant continu 50 kW 400–500 V DC 100-125 A
10 minutes Courant continu 120 kW 300–500 V DC 300–350 A

L’utilisateur trouve que charger un véhicule électrique est aussi simple que de connecter un appareil électrique normal; Cependant, pour que cette opération se déroule en toute sécurité, le système de charge doit remplir plusieurs fonctions de sécurité et dialoguer avec le véhicule pendant la connexion et la charge.

Frais
Tesla accorde actuellement aux propriétaires de ses modèles S et X un crédit de suralimentation qui lui donne 400 kWh gratuitement. Une fois ce crédit utilisé, les conducteurs utilisant des superchargeurs Tesla doivent payer par kWh. Le prix varie entre 0,06 et 0,26 dollar par kWh aux États-Unis. L’avantage des compresseurs Tesla est qu’ils ne sont utilisables que par les véhicules Tesla. D’autres réseaux de recharge sont disponibles pour les véhicules autres que Tesla. Le réseau de chargeurs Blink comprend des chargeurs rapides de niveau 2 et DC et facture des tarifs distincts pour les membres et les non-membres. Leurs prix varient de 0,39 $ à 0,69 $ par kWh pour les membres et de 0,49 $ à 0,79 $ par kWh pour les non-membres, en fonction du lieu. Le réseau ChargePoint propose des chargeurs gratuits et des chargeurs payants que les conducteurs activent avec une carte de membre gratuite. Les prix des stations de recharge payées sont basés sur les tarifs locaux (similaire à Blink). D’autres réseaux utilisent des méthodes de paiement similaires à celles des stations-service classiques, dans lesquelles on paye en espèces ou par carte de crédit par kWh d’électricité.

Déploiement de bornes de recharge publiques
Des stations de recharge sont actuellement installées par les autorités publiques, les entreprises commerciales et certains grands employeurs afin de stimuler le marché des véhicules utilisant des carburants de substitution à l’essence et aux carburants diesel. Pour cette raison, la plupart des bornes de recharge sont actuellement fournies gratuitement ou accessibles gratuitement aux membres de certains groupes (par exemple, activées par une “carte de membre” gratuite ou par un “code du jour” numérique).

Emplacements
Il est possible de trouver des stations de recharge où il sera nécessaire de stationner dans les rues, dans les stations de taxis, dans les parkings (sur les lieux de travail, dans les hôtels, les aéroports, les centres commerciaux, les magasins de proximité, les fast-foods, les cafés, etc.), ainsi que sur les lieux de travail, dans les allées et garages à la maison. Les stations d’essence existantes peuvent également intégrer des stations de charge. À compter de 2017, les stations de recharge ont été critiquées pour leur inaccessibilité, leur difficulté à trouver, leur dysfonctionnement et leur lenteur.réduisant ainsi l’expansion des VE. Parallèlement, de plus en plus de stations-service ajoutent des bornes de recharge pour véhicules électriques afin de répondre à la demande croissante des chauffeurs.

Projets de véhicules et de stations de recharge et coentreprises
Les fabricants de voitures électriques, les fournisseurs d’infrastructure de charge et les gouvernements régionaux ont conclu de nombreux accords et initiatives en vue de promouvoir et de mettre en place des réseaux de véhicules électriques comportant des bornes de recharge publiques.

EV Plug Alliance est une association de 21 fabricants européens qui propose une solution de connexion alternative. Le projet consiste à imposer une norme CEI et à adopter une norme européenne pour la solution de connexion avec prises de courant et fiches pour infrastructure de recharge de véhicules électriques. Des membres (Schneider Electric, Legrand, Scame, Nexans, etc.) soutiennent que le système est plus sûr car ils utilisent des obturateurs. De l’avis général, les normes CEI 62196 et CEI 61851-1 ont déjà pris en compte la sécurité en rendant les pièces non actives au toucher.

Échange de batterie
Une station de permutation (ou de commutation) de batterie est un endroit où la batterie déchargée du véhicule peut être immédiatement remplacée par une batterie complètement chargée, ce qui élimine le délai requis pour attendre la charge de la batterie du véhicule.

L’échange de batteries est courant dans les entrepôts utilisant des chariots élévateurs électriques.Le concept de service de batteries échangeables a été proposé pour la première fois dès 1896, afin de dépasser la plage de fonctionnement limitée des voitures et des camions électriques. Il a d’abord été mis en pratique entre 1910 et 1924 par Hartford Electric Light Company, via le service de batteries GeVeCo, et était initialement disponible pour les camions électriques. Le propriétaire du véhicule a acheté le véhicule, sans batterie, à General Vehicle Company (GeVeCo), qui appartient en partie à General Electric, et l’électricité a été achetée à Hartford Electric grâce à l’utilisation d’une batterie échangeable. Les véhicules et les batteries ont été modifiés pour permettre un échange rapide des batteries. Le propriétaire a payé des frais variables par kilomètre et des frais de service mensuels pour l’entretien et l’entreposage du camion. Au cours de la période de service, les véhicules ont parcouru plus de 6 millions de miles.

À partir de 1917, un service similaire a été mis en place à Chicago pour les propriétaires de voitures Milburn Electric, qui pouvaient également acheter le véhicule sans les piles. Un système de remplacement rapide de la batterie a été mis en place pour continuer à faire fonctionner 50 bus électriques aux Jeux olympiques d’été de 2008.

Ces dernières années, Better Place, Tesla et Mitsubishi Heavy Industries ont participé à l’intégration de la technologie de commutation de batterie à leurs véhicules électriques afin d’étendre l’autonomie. Dans un poste de commutation de batterie, le conducteur n’a pas besoin de sortir de la voiture lorsque la batterie est remplacée. L’échange de batterie nécessite une voiture électrique conçue pour le “remplacement facile” des batteries. Toutefois, les constructeurs de véhicules électriques travaillant sur la technologie de commutation de batterie n’ont pas normalisé l’accès, la fixation, les dimensions, l’emplacement ou le type de la batterie.

En 2013, Tesla a annoncé un service de station de charge exclusif destiné à aider les propriétaires de véhicules Tesla. Un réseau de stations Tesla Supercharger était supposé prendre en charge les deux échanges de batterie pour le Model S, ainsi que la capacité de charge rapide plus étendue pour les modèles Model S et Tesla Roadster. Cependant, Tesla a abandonné ses initiatives de remplacement de batterie au profit de stations de charge rapide en pleine expansion. Cette décision a conduit Tesla à devenir un leader du marché des stations de charge rapide, avec 1 210 stations dans le monde entier, à compter d’avril 2018.

Les avantages suivants sont revendiqués pour l’échange de batterie:

Échange rapide de la batterie en moins de cinq minutes.
Autonomie illimitée avec des stations de commutation de batterie disponibles.
Le conducteur n’a pas à sortir de la voiture lorsque la batterie est remplacée.
Le conducteur ne possède pas la batterie dans la voiture, transférant les coûts sur la batterie, la durée de vie de la batterie, la maintenance, le coût en capital, la qualité, la technologie et la garantie à l’entreprise du centre de commutation de batterie.
Un contrat avec une entreprise de commutation de batterie pourrait subventionner le véhicule électrique à un prix inférieur à celui des voitures à essence équivalentes.
Les batteries de rechange des stations d’échange pourraient participer au stockage du véhicule au réseau.

Meilleur endroit
Le réseau Better Place était le premier déploiement commercial moderne du modèle de commutation de batterie. La Renault Fluence ZE était la première voiture électrique compatible avec la technologie de batterie commutable disponible pour le réseau Better Place en opération en Israël et au Danemark. Better Place a utilisé la même technologie pour échanger les batteries utilisées par les avions de combat à réaction F-16 pour charger leurs bombes. Better Place a lancé sa première station d’échange de batteries en Israël, à Kiryat Ekron, près de Rehovot, en mars 2011. Le processus d’échange de batteries a pris cinq minutes. En décembre 2012, environ 600 Fluence ZE avaient été vendus dans le pays. Les ventes au cours du premier trimestre de 2013 se sont améliorées avec 297 voitures vendues, ce qui porte le nombre total de véhicules en Israël à près de 900. En décembre 2012, il y avait 17 stations de commutation de batteries pleinement opérationnelles au Danemark, ce qui permettait aux clients de circuler partout dans le pays. Voiture électrique. Les ventes de Fluence ZE ont totalisé 198 unités jusqu’en décembre 2012.

Better Place a déposé le bilan de sa faillite en Israël en mai 2013. Les difficultés financières de la société ont été causées par les investissements importants nécessaires au développement de l’infrastructure de charge et d’échange, un capital privé d’environ 850 millions de dollars et une pénétration du marché nettement inférieure à celle initialement prévue par Shai Agassi. . Moins de 1 000 voitures Fluence ZE avaient été déployées en Israël et seulement environ 400 unités au Danemark. Selon le modèle commercial de Better Place, la société était propriétaire des batteries. Le liquidateur du tribunal devait donc décider quoi faire des clients qui n’étaient pas propriétaires de la batterie et risquaient de se retrouver avec une voiture inutile.

Tesla
Tesla a conçu sa Model S pour permettre un échange rapide de la batterie. En juin 2013, Tesla a annoncé son objectif de déployer une station de remplacement de batterie dans chacune de ses stations de suralimentation. Lors d’une manifestation, Tesla a montré qu’une opération de remplacement de batterie avec la Model S ne prenait qu’un peu plus de 90 secondes, soit environ la moitié du temps nécessaire pour remplir une voiture à essence utilisée à des fins de comparaison pendant la manifestation.

Les premières stations devaient être déployées le long de l’Interstate 5 en Californie car, selon Tesla, un grand nombre de berlines Model S effectuent régulièrement le trajet San Francisco-Los Angeles.Ces stations devaient être suivies par celles du corridor de Washington, DC à Boston. Elon Musk a déclaré que le service serait offert au prix d’environ 15 gallons américains (57 litres) d’essence au taux local actuel, soit entre 60 et 80 dollars américains environ aux prix de juin 2013. Les propriétaires pouvaient récupérer leur batterie complètement chargée au retour, ce qui était inclus dans les frais d’échange. Tesla offrirait également la possibilité de conserver le paquet reçu sur le swap et de payer la différence de prix si la batterie reçue était plus récente, ou de recevoir le paquet original de Tesla moyennant des frais de transport. Le prix n’a pas été déterminé.

En juin 2015, Musk a indiqué que Tesla allait probablement renoncer à son projet de construction d’un réseau de stations d’échange. Il a déclaré aux actionnaires de son entreprise que, malgré l’invitation de tous les propriétaires de Model S de la région de Californie à essayer l’unique installation existante, à Harris Ranch, seules quatre ou cinq personnes l’avaient déjà fait. Par conséquent, il était peu probable que le concept mérite d’être développé.

Réseau d’énergie de Gogoro
Gogoro a annoncé son intention de lancer le réseau d’énergie de Gogoro en 2015. Ce réseau repose sur l’idée de GoStations distribuées, qui serviront de sites d’échange de batterie pour les Smartscooters de Gogoro.

BattSwap
BattSwap est une nouvelle start-up européenne avec solution d’échange de batterie. Son prototype de travail est couvert par un financement de démarrage reçu d’anges européens. La station d’échange ne prend que 30 secondes pour effectuer un échange complet et est 10 fois moins chère que le compresseur Tesla à construire.

Voltia
Voltia (anciennement Greenway Operator) a conçu et exploite des stations de remplacement de batterie (BSS) en Slovaquie destinées à la commutation de batteries dans des véhicules utilitaires légers. Les stations sont en exploitation commerciale avec succès depuis 2012.

Les BSS de Voltia sont montés en voiture, avec une maison pour un certain nombre de batteries à charger simultanément. La structure permet aux conducteurs de se relever et, à l’aide d’un ascenseur hydraulique, de remplacer leur batterie usée par une nouvelle, complètement chargée, en moins de 7 minutes. Un système informatique indique aux conducteurs où ancrer leur ancienne batterie et quelle nouvelle à prendre. Il est idéal pour les entreprises pour qui le temps est compté et le temps passé à recharger, c’est du temps et de l’argent.

Les batteries sont disponibles dans une variété de tailles (40 à 90 kWh), qui offrent différentes plages d’utilisation (160 à 270 km).

Critique
On a reproché à cette solution d’échange de batteries d’être propriétaire. En créant un monopole sur la propriété des batteries et les technologies protégées par un brevet, les entreprises se séparent du marché et réduisent les chances d’une utilisation plus large de l’échange de batteries.

Technologies connexes

Communication par réseau intelligent
Recharger une batterie de grande taille représente une charge importante sur le réseau électrique, mais cela peut être programmé pour des périodes de charge réduite ou de coûts en électricité réduits. Afin de planifier la recharge, la station de charge ou le véhicule peuvent communiquer avec le réseau intelligent. Certains véhicules plug-in permettent au conducteur du véhicule de contrôler la recharge via une interface Web ou une application pour smartphone. En outre, dans un scénario de véhicule à réseau, la batterie du véhicule peut fournir de l’énergie au réseau en période de pointe.Cela nécessite une communication supplémentaire entre le réseau, la station de charge et les composants électroniques du véhicule. SAE International développe une gamme de normes pour le transfert d’énergie vers et depuis le réseau, notamment la norme SAE J2847 / 1 “Communication entre les véhicules rechargeables et le réseau de distribution”. L’ISO et la CEI élaborent également une série de normes similaires connue sous le nom de ISO / CEI 15118: “Véhicules routiers – Interface de communication entre véhicule et réseau”.

Électricité renouvelable et bornes de recharge
Les stations de recharge sont généralement connectées au réseau électrique, ce qui signifie souvent que leur électricité provient de centrales à combustible fossile ou de centrales nucléaires. L’énergie solaire convient également aux véhicules électriques. Nidec Industrial Solutions a conçu un système pouvant être alimenté par le réseau ou par des sources d’énergie renouvelables telles que le PV (50-320 kW). SolarCity commercialise ses systèmes d’énergie solaire ainsi que des installations de recharge de voitures électriques. La société a annoncé un partenariat avec Rabobank pour permettre aux propriétaires de véhicules Tesla circulant sur la route 101 entre San Francisco et Los Angeles d’accéder gratuitement au chargement de voitures électriques. Les autres voitures pouvant utiliser la même technologie de chargement sont les bienvenues. »

Station SPARC
La station de recharge automobile alimentée par énergie solaire (SPARC) utilise un seul panneau solaire monocristallin fabriqué sur mesure, capable de produire 2,7 kW de puissance de pointe pour recharger de l’énergie pure ou hybride branchable à 80% de sa capacité sans tirer d’électricité du réseau local. Les plans pour SPARC incluent un système non relié au réseau ainsi qu’une redondance pour la connexion au réseau via un plan d’alimentation en énergie renouvelable. Cela confirme leur revendication concernant la conduite nette zéro des véhicules électriques.

Station de recharge E-Move
La station de recharge E-Move est équipée de huit panneaux solaires monocristallins pouvant fournir 1,76 kWp d’énergie solaire. Grâce aux améliorations apportées, les concepteurs espèrent générer environ 2 000 kWh d’électricité au cours de l’année.

Station de charge éolienne
En 2012, Urban Green Energy a lancé la première station de charge au monde pour véhicules électriques, Sanya SkyPump. La conception comprend une éolienne à axe vertical de 4 kW couplée à une WattStation GE.