Les connecteurs de charge EV sont disponibles dans de nombreuses formes et tailles

Les véhicules électriques sont désormais monnaie courante sur nos routes et des infrastructures de recharge sont en cours de construction dans le monde entier pour les desservir. C’est l’équivalent électrique de la station-service, et bientôt, ils seront partout.

Cependant, cela soulève un problème intéressant. Les pompes à essence versent simplement un liquide dans un trou et sont largement normalisées depuis un certain temps. Ce n’est pas tout à fait le cas dans le monde des chargeurs de véhicules électriques, alors plongeons et vérifions l’état actuel des choses.

CA, CC, rapide ou lent ?

Depuis qu’elle est devenue plus courante au cours de la dernière décennie, la technologie des véhicules électriques a connu un développement rapide. L’autonomie de la plupart des véhicules électriques étant encore quelque peu limitée, les constructeurs automobiles ont développé au fil des ans des véhicules à charge toujours plus rapide pour améliorer l’aspect pratique. Cela s’est traduit par des améliorations apportées aux batteries, au matériel du contrôleur et aux logiciels. La technologie de charge a évolué au point où les derniers véhicules électriques peuvent désormais ajouter des centaines de kilomètres d’autonomie en moins de 20 minutes.

Cependant, charger les véhicules électriques à ce rythme nécessite d’énormes quantités d’énergie. Ainsi, les constructeurs automobiles et les groupes industriels ont travaillé pour développer de nouvelles normes de charge qui peuvent fournir un courant élevé aux batteries des véhicules haut de gamme aussi rapidement que possible.

À titre indicatif, une prise domestique typique aux États-Unis peut fournir 1,8 kW de puissance. Il faudrait 48 heures ou plus pour recharger un véhicule électrique moderne à partir d’une prise domestique comme celle-ci.

En revanche, les ports de charge modernes pour véhicules électriques peuvent transporter de 2 kW à 350 kW dans certains cas, et nécessitent pour cela des connecteurs hautement spécialisés. Diverses normes ont vu le jour au fil des ans alors que les constructeurs automobiles cherchent à pomper plus d’électricité dans un véhicule à plus grande vitesse. Jetons un coup d’œil aux options les plus courantes dans la nature aujourd’hui.

« Type 1 » alias SAE J1772

Le connecteur SAE J1772. Crédit : Mliu92, CC-BY-SA-4.0

CA, monophasé.

La norme SAE J1772 a été annoncée en juin 2001, également connue sous le nom de J Plug. Le connecteur à 5 broches prend en charge la charge CA monophasée à 1,44 kW lorsqu’il est connecté à une prise de courant domestique standard, atteignant 19,2 kW lorsqu’il est installé sur une station de charge EV à plus grande vitesse. Le connecteur transporte une alimentation CA monophasée sur deux conducteurs, signalant sur deux autres conducteurs, le cinquième étant une connexion de terre de protection.

La prise J est devenue obligatoire pour tous les véhicules électriques vendus en Californie après 2006, et s’est rapidement imposée aux États-Unis et au Japon, avec une certaine pénétration dans d’autres marchés mondiaux.

« Type 2 » alias Mennekes

Le connecteur Mennekes femelle de type 2. Crédit : Mliu92, CC-BY-SA-4.0

AC, mono ou triphasé.

Le connecteur de type 2, également connu pour son créateur, le fabricant allemand Mennekes, a été proposé pour la première fois en 2009 en remplacement de SAE J1772 dans l’Union européenne. Sa principale caractéristique est que sa conception de connecteur à 7 broches peut transporter une alimentation CA monophasée ou triphasée, ce qui lui permet de charger des véhicules jusqu’à 43 kW. En pratique, de nombreux chargeurs de type 2 plafonnent à 22 kW ou moins. Il comporte également deux broches pour signaler la pré-insertion et la post-insertion, similaire à J1772. Il comporte alors une terre de protection, un neutre et trois conducteurs pour les trois phases AC.

En 2013, l’UE a choisi les prises de type 2 comme nouvelle norme pour remplacer J1772 et les obscurs connecteurs EV Plug Alliance Type 3A et 3C dans les applications de charge CA. Depuis lors, le connecteur est largement accepté sur le marché européen et est également disponible sur de nombreux véhicules du marché international.

CCS – Combiné 1, Combiné 2

AC, mono ou triphasé, charge rapide DC

Connecteurs CCS Combo 1 et Combo 2. Crédit : Mliu92, CC-BY-SA-4.0

CCS signifie Combined Charging System et utilise des connecteurs «combo» pour permettre à la fois la charge CC et CA. La norme a été publiée en octobre 2011 et visait à permettre une mise en œuvre facile de la charge CC à grande vitesse sur les nouveaux véhicules. Ceci serait réalisé en ajoutant une paire de conducteurs CC aux types de connecteurs CA existants. CCS se présente sous deux formes principales, le connecteur Combo 1 et le connecteur Combo 2.

Le Combo 1 est doté d’un connecteur AC J1772 de type 1 associé à deux grands conducteurs DC. Ainsi, un véhicule équipé d’un connecteur CCS Combo 1 peut se brancher à des chargeurs J1772 pour une charge AC, ou à un connecteur Combo 1 pour une charge DC à grande vitesse. Cette conception était destinée aux véhicules du marché américain, où le connecteur J1772 était devenu monnaie courante.

Le connecteur Combo 2 comprend un connecteur Mennekes associé à deux grands conducteurs CC. Destiné au marché européen, il permet aux voitures équipées d’une prise Combo 2 de se recharger en courant alternatif mono ou triphasé avec un connecteur Type 2, ou de se brancher sur un connecteur Combo 2 pour une charge rapide en courant continu.

Le CCS permet une charge CA selon les normes des sous-connecteurs J1772 ou Mennekes intégrés dans la conception. Lorsqu’il est utilisé pour la charge rapide CC, cependant, il permet des taux de charge ultra-rapides jusqu’à 350 kW.

Notamment, les chargeurs rapides CC avec le connecteur Combo 2 éliminent les connexions de phase CA et le neutre du connecteur, car ils sont inutiles. Les connecteurs Combo 1 les laissent en place, bien qu’ils ne soient pas utilisés. Les deux conceptions reposent sur les mêmes broches de signalisation que celles utilisées par le connecteur AC afin de communiquer entre le véhicule et le chargeur.

Tesla

AC mono ou triphasé, charge rapide DC

En tant que l’une des entreprises pionnières dans le domaine des véhicules électriques, Tesla a entrepris de concevoir son propre connecteur de charge pour répondre aux besoins de ses véhicules. Cela a été déployé dans le cadre du réseau Supercharger de Tesla, qui visait à créer un réseau de chargeurs rapides pour prendre en charge les véhicules de l’entreprise alors que peu d’autres infrastructures existaient à cet effet.

Alors que la société équipe ses véhicules de connecteurs de type 2 ou CCS en Europe, aux États-Unis, Tesla a utilisé sa propre norme de port de charge. Il peut prendre en charge à la fois la charge CA monophasée et triphasée, ainsi que la charge CC à grande vitesse sur les stands de Supercharger de Tesla.

Les stations de suralimentation originales de Tesla pouvaient fournir jusqu’à 150 kW par voiture, bien que les modèles ultérieurs à faible puissance pour les zones urbaines aient une limite inférieure de 72 kW. Les derniers chargeurs de la société peuvent fournir jusqu’à 250 kW à des véhicules équipés en conséquence.

Norme chinoise GB/T 20234.3

Connecteur GB/T 20234.3 chinois pour la recharge des véhicules électriques. Crédit : Mliu92, CC-BY-SA-4.0

Charge rapide CC

Émise par l’Administration de normalisation de Chine, la norme GB/T 20234.3 couvre un connecteur capable à la fois d’une charge rapide CA et CC monophasée. Pratiquement inconnu en dehors du marché unique des véhicules électriques en Chine, il est conçu pour fonctionner jusqu’à 1 000 V CC et 250 ampères, offrant des vitesses de charge allant jusqu’à 250 kW.

Il est peu probable que vous trouviez ce port sur un véhicule qui n’a pas été construit en Chine et destiné à son propre marché ou peut-être aux pays avec lesquels il entretient de solides relations commerciales.

Les broches A+ et A- sont peut-être les plus intéressantes dans cette conception de port. Ceux-ci sont évalués jusqu’à 30 V et jusqu’à 20 A de courant. Ils sont décrits dans la norme comme étant « l’alimentation auxiliaire basse tension fournie par le chargeur externe du véhicule électrique ».

Leur fonction exacte n’est pas claire à partir de cette traduction, mais ils peuvent être destinés à aider à démarrer un véhicule électrique dont les batteries sont complètement déchargées. Lorsque la batterie de traction et la batterie 12 V d’un véhicule électrique sont toutes les deux mortes, il peut être difficile de charger le véhicule car l’électronique de la voiture n’a pas le pouvoir de se réveiller et de communiquer avec le chargeur. Les contacteurs ne peuvent pas non plus être alimentés pour connecter le pack de traction aux différents sous-systèmes de la voiture. Ces deux broches peuvent être destinées à fournir suffisamment de jus pour faire fonctionner l’électronique de base de la voiture et alimenter les contacteurs afin que la batterie de traction principale puisse être chargée même si le véhicule n’a absolument aucune alimentation. Si vous en savez plus à ce sujet, n’hésitez pas à nous le faire savoir dans les commentaires.

CHAdeMO

Charge rapide CC

Brochage du connecteur CHAdeMO. Crédit : Mliu92, CC-BY-SA-4.0

CHAdeMO est une norme de connecteur pour les véhicules électriques qui a été conçue avant tout pour les applications de recharge rapide. Il peut délivrer jusqu’à 62,5 kW via son connecteur unique. Il s’agissait de la première norme visant à fournir une charge rapide en courant continu aux véhicules électriques, quel que soit le fabricant, et comporte des broches de bus CAN pour la communication entre le véhicule et le chargeur.

La norme a été proposée en 2010 pour une utilisation mondiale, soutenue par les constructeurs automobiles japonais. Cependant, la norme n’a vraiment pris de l’ampleur qu’au Japon, l’Europe s’en tenant au Type 2 et les États-Unis optant pour J1772 et le propre connecteur de Tesla. L’UE a envisagé à un moment donné d’imposer une élimination complète des chargeurs CHAdeMO, mais s’est plutôt contentée d’une exigence selon laquelle les stands de charge « au moins » disposent d’un connecteur de type 2 ou Combo 2 à la place.

Une mise à niveau rétrocompatible a été annoncée en mai 2018, ce qui permettrait aux chargeurs CHAdeMO de fournir jusqu’à 400 kW, éclipsant même les connecteurs CCS dans ce domaine. Les partisans de CHAdeMO ont cité sa nature comme une norme unique dans le monde entier, par opposition à la séparation entre les normes CCS américaines et européennes. Cependant, il n’a pas réussi à trouver beaucoup d’achat en dehors du marché japonais.

Le connecteur ChaoJi proposé. Un connecteur « Ultra-ChaoJi » comportant des conducteurs CC supplémentaires pour fournir des niveaux de puissance encore plus élevés aux camions et autres véhicules lourds a été proposé. Crédit : Mliu92, CC-BY-SA-4.0

Une norme CHAdeMo 3.0 est en développement depuis 2018. Connue sous le nom de ChaoJi, elle présente une toute nouvelle conception de connecteur à 7 broches, développée en partenariat avec l’Administration de normalisation de Chine. Il espère augmenter les taux de charge jusqu’à 900 kW, fonctionnant à 1,5 kV et délivrant 600 ampères complets grâce à l’utilisation d’un câblage refroidi par liquide.

Résumé

En lisant cet article, vous pourriez être pardonné de penser qu’il existe tout un tas de normes de charge différentes prêtes à vous donner des maux de tête partout où vous conduisez votre nouveau véhicule électrique. Heureusement, ce n’est pas vraiment le cas. La plupart des juridictions ont travaillé pour soutenir une norme de charge à l’exclusion de la plupart des autres, ce qui fait que la plupart des véhicules et des chargeurs dans une zone donnée sont tous compatibles. L’exception, bien sûr, est Tesla aux États-Unis, mais ils ont également leur propre réseau de recharge dédié.

Bien qu’il y ait quelques personnes qui se sont retrouvées coincées avec le mauvais chargeur au mauvais endroit au mauvais moment, elles peuvent souvent se débrouiller avec un adaptateur quelconque en cas de besoin. À l’avenir, la plupart des nouveaux véhicules électriques s’en tiennent aux types de chargeurs établis dans leur région de vente, ce qui facilite la vie de tous.