Bornes de recharge ultrarapide 450 kW : Point sur le projet FastCharge

Il y a tout juste 1 an, Automobile Propre annonçait le lancement du programme de recherche FastCharge sur la recharge ultrarapide 450 kW des véhicules électriques des générations futures. Où en sont les partenaires ?

Consortium

Pour rappel, cette expérimentation, pilotée par BMW, mobilise également les équipes d’ingénieurs de Porsche, Allego, Phoenix Contact et Siemens. Chacune apporte son savoir-faire pour défricher le terrain de la recharge ultrarapide jusqu’à 450 kW de puissance. BMW fournit ainsi une i3 équipée d’une batterie de 57 kWh de capacité, Porsche met à disposition une voiture électrique expérimentale montée avec un pack 90 kWh acceptant une puissance de recharge jusqu’à 400 kW. Le programme FastCharge cherche à mettre en évidence les exigences techniques et les difficultés à aplanir pour parvenir à effectuer le plein des batteries d’une voiture électrique aussi rapidement que de remplir d’essence ou de gazole les réservoirs des modèles thermiques.

Prototype

Un prototype de station de recharge 450 kW a été inauguré hier, mercredi 12 décembre 2018, à Jettingen-Scheppach, une commune allemande de moins de 7.000 âmes, située en Bavière. Avec cette installation, il faut moins de 3 minutes pour retrouver les 100 premiers kilomètres d’autonomie sur la Porsche 90 kWh, ou environ 15 minutes pour une recharge de la batterie 57 kWh de la BMW i3, entre 10 et 80% de sa capacité. La connexion au réseau électrique public disponible sur le territoire a imposé l’installation d’une unité de recharge depuis laquelle sont alimentées 2 stations de puissance respective maximale de 450 et 175 kW. Ces 2 installations, qui, via un contrôleur de charge, adaptent le flux aux infos transmises par les véhicules électriques, sont déjà ouvertes gratuitement au public.

Jusqu’à 920 volts

C’est Siemens qui a conçu le système d’alimentation en énergie haute performance qui est capable de supporter des tensions jusqu’à 920 volts : « le niveau prévu dans les futurs véhicules à propulsion électrique », assurent les membres du consortium. L’architecture modulaire développée par Siemens intègre à la fois l’électronique de haute puissance pour les connexions de charge et l’interface de communication avec les véhicules électriques. Pour les besoins d’une flotte ou les exigences d’un point de ravitaillement en électricité sur autoroute, l’infrastructure peut régénérer les batteries de plusieurs véhicules en simultanée. De son côté, Allego a réalisé les stations qui exploitent la solution Siemens. Elles sont compatibles avec les voitures électriques équipées de systèmes de batterie sous une tension de 400 à 800 V et d’un connecteur CSS… mais…

Batterie à adapter

Les acteurs du programme FastCharge indiquent toutefois que les véhicules doivent être équipés « d’une batterie haute tension spécialement développée, associée à une stratégie de charge intelligente ». Cette dernière tient compte, entre autres, de l’évolution de la température au cours de la recharge. L’opération doit être effectuée selon un scénario parfaitement coordonné dans le temps, en fonction du niveau de charge en temps réel. A bord du véhicule, un nouveau réseau multi-tension qui exploite un convertisseur haute tension continu / continu (HV-DC / DC). Dans le cas de la BMW i3, il s’agit de transformer la tension d’entrée de 800 V provenant de la station en une valeur inférieure à 400 V qui correspond à la tension de sa batterie. Le convertisseur doit en outre assurer la compatibilité avec les bornes rapides actuelles. Le consortium étudie également l’impact de la charge ultrarapide sur les questions de normalisation liées à l’interopérabilité de la recharge. Il a pour cela contacté les opérateurs concernés.

Câbles HPC refroidis par fluide

En avançant dans l’expérimentation, les partenaires ont constaté qu’ils devaient relever un défi : empêcher le pincement du tuyau de circulation du fluide de refroidissement qui suit le câble de recharge HPC (High Power Charging) compatible CSS. Pour faciliter la maintenance, il a été préféré un mélange eau-glycol en circuit ouvert, plutôt qu’une solution hermétique à base d’huile. Responsable du développement de cette partie, c’est Phoenix Contact qui a résolu le problème de pincement en concevant un flexible spécifique dotés de 3 trames respectivement réservées au transport de l’énergie, du fluide de refroidissement, et des données pour la communication entre la station et le véhicule.