Test d’équipements de charge et de batteries de Scienlab, filiale de Keysight.

Les véhicules électriques doivent compter l’efficacité de l’infrastructure et des systèmes de recharge de batteries

  • Les ventes de véhicules électriques progressent partout en Europe et stimulent les investissements dans les infrastructures de recharge.
  • La transition des véhicules à motorisation thermique vers leurs homologues électriques exige la mise en œuvre de nouveaux types de tests à chaque phase de développement afin d’évaluer et de valider les technologies mises en œuvre pour garantir la recharge les rapides et fiables des batteries.
  • Electro Rent présente les principaux défis à relever en matière de test électrique pour réussir la transition vers l’ère de l’e-mobilité.

 

Auteur : Alain Mignot, Responsable inventaire et service chez Electro Rent

 
Partout en Europe, les gouvernements proposent des aides financières et mettent en place des cadres législatifs pour stimuler la demande des consommateurs, dans le cadre d’efforts nationaux concertés visant à réduire les émissions de gaz d’échappement et à améliorer la qualité de l’air.

Au Royaume-Uni par exemple, un plan visant à interdire la vente de nouvelles voitures essence et diesel a été avancé de cinq ans, devant désormais entrer en vigueur en 2030. De nombreux autres pays européens envisagent des délais aussi serrés et mettent les considérations environnementales au premier plan de leurs priorités.

Ces intentions ont un impact positif sur les ventes de véhicules électriques, dont les chiffres ne cessent d’augmenter. Ainsi, selon une étude du groupe d’intérêt Transport and Environment, une voiture neuve sur dix achetée en Europe en 2020 était électrique ou hybride rechargeable, une proportion qui devrait, selon ses prévisions, passer à 15 % d’ici la fin de l’année prochaine.

Déploiement des infrastructures de recharge de batteries

L’adoption de voitures électriques va stimuler une le déploiement d’infrastructures de recharge des batteries. Selon les prévisions du secteur, environ 3 millions de bornes de recharge publiques devront être mises en service en Europe d’ici à la fin de la décennie. Les besoins les plus importants en la matière concernent des pays comme l’Allemagne, la France et le Royaume-Uni.

Il faudra donc veiller à bien prendre en compte tous les aspects de ces infrastructures pour assurer l’efficacité maximale des bornes de recharge et ainsi réduire les temps de recharge des batteries.
Pour y parvenir, il sera primordial de garantir la qualité de l’énergie fournie. À mesure que le nombre de bornes de recharge va s’accroître, la nécessité de traiter les charges non linéaires augmentera également, ce qui entraînera une plus grande prévalence de facteurs tels que les distorsions harmoniques. Cela constitue une source de préoccupation importante, en particulier pour les distributeurs d’électricité, qui seront tenus de maintenir en permanence des niveaux de qualité irréprochables pour l’énergie fournie par leurs réseaux.

Dès lors, comment garantir la qualité de l’alimentation des bornes de recharge des véhicules électriques durant une période d’expansion et de transformation aussi intense ? La réponse réside dans des tests rigoureux des composants et des systèmes mis en œuvre, afin de garantir la pleine conformité aux normes automobiles ISO et aux normes électriques CEI. Des régimes de test efficaces peuvent être déployés pour surmonter les problèmes d’interopérabilité, avec par exemple des composants satisfaisant aux exigences de compatibilité électromagnétique, des procédures conformes aux normes en vigueur et des technologies compatibles garantissant une communication sans faille entre le véhicule électrique (VE) et les équipements d’alimentation du véhicule électrique (EVSE/Electric Vehicle Supply Equipment). Ces techniques doivent assurer la charge des batteries d’un véhicule électrique de manière sûre, rapide et fiable.

Test des systèmes de recharge

Passons en revue quelques-uns des systèmes de test de bornes et d’infrastructures de recharge ayant été récemment développés pour les véhicules électriques (VE) et les équipements d’alimentation du véhicule électrique (EVSE/Electric Vehicle Supply Equipment), qu’ils soient destinés aux laboratoires ou aux essais de terrain.

Historiquement, ces tests consistaient le plus souvent à connecter un VE à un EVSR, puis à vérifier les éventuels problèmes d’interopérabilité et erreurs de charge. Cette approche présente toutefois des lacunes, dans la mesure où elle ne permet pas de procéder à des évaluations quantitatives, ni de corriger les problèmes potentiels.

On peut toutefois aujourd’hui utiliser certains systèmes de recharge en laboratoire comme des « intermédiaires », placés entre le VE et l’EVSE, et agissant comme des analyseurs qui capturent et contrôlent l’ensemble des signaux électriques et des flux énergétiques. Ces dispositifs permettent aux ingénieurs de tester toutes les interfaces de recharge AC et DC des VE et EVSE dans des environnements en temps réel, en identifiant, en évaluant et en corrigeant toute erreur causée par les problèmes d’interopérabilité au fur et à mesure qu’ils surviennent.

Les systèmes de recharge des laboratoires peuvent également être utilisés d’autres manières. Lors d’un test de véhicules électriques, l’appareil agit en effet comme une borne de recharge, ce qui permet aux ingénieurs d’essai de modifier des paramètres tels que la tension et le courant pour réaliser des tests reproductibles. Il peut aussi être utilisé comme testeur de borne de recharge, en endossant le rôle d’un véhicule électrique. Ce mode d’utilisation permet aux ingénieurs d’essai d’analyser différents facteurs tels que la sécurité, la conformité et la durabilité des équipements d’alimentation du véhicule électrique.

Le caractère modulaire de ces systèmes de recharge de laboratoire offre en outre une grande souplesse aux ingénieurs. Les modules peuvent en effet être retirés et remplacés, permettant ainsi de reproduire les exigences particulières des différents pays et régions. Les versions CEM de ces appareils permettent également d’effectuer des mesures de compatibilité électromagnétique par conduction et par rayonnement au cours du processus de recharge. Tout cela peut être réalisé dans le cadre sûr et sécurisé d’un laboratoire favorisant la reproductibilité des essais.

Maintenance des systèmes de recharge

Durant la phase de conception, les interfaces entre les véhicules électriques (VE) et les équipements d’alimentation du véhicule électrique (EVSE/Electric Vehicle Supply Equipment) ne sont pas les seuls éléments qui doivent faire l’objet d’une analyse approfondie. Les essais seront en effet le fil conducteur de toute la chaîne de valeur de l’infrastructure VE, de la R&D sur les bornes de recharge et les technologies associées jusqu’à l’installation et la surveillance/maintenance des équipements connectés au réseau.

Pour les tests de maintenance des bornes installées, par exemple, des kits d’adaptateur portables sont déjà disponibles, permettant à des équipes mobiles de procéder à des tests fonctionnels et de sécurité, tout en simulant la présence d’un véhicule électrique. Des modes de pré-test spécifiques permettent de confirmer rapidement qu’une borne de recharge est correctement câblée et mise à la terre. Des critères généraux tels que les tensions de sortie, la séquence des phases et l’impédance de boucle peuvent également être analysés à partir des appareils portatifs. Il est également possible de simuler, sans délai, des erreurs telles qu’une interruption du champ de terre de protection.

Les variations régionales, telles que les caractéristiques du réseau électrique local ou les conditions climatiques, auront inévitablement un impact sur l’approche adoptée pour tester les installations et les activités de maintenance. De fait, à mesure qu’on entre davantage dans l’ère de l’e-mobilité, les ingénieurs doivent adopter une vision globale de l’écosystème énergétique qui sous-tend les performances de sécurité des voitures électriques, des onduleurs photovoltaïques qui canalisent et convertissent l’énergie solaire jusqu’au stockage et à la distribution de l’énergie. Le défi consiste à faire en sorte que des produits et des systèmes à haut rendement énergétique puissent être testés et vérifiés, afin de ne pas entraver la transition vers des moyens de transport plus propres.

Partenariats avec des experts en matière de tests

C’est précisément à ce stade qu’intervient Electro-Rent. Les bureaux d’essais techniques doivent pouvoir travailler avec des fournisseurs capables de leur assurer un accès rapide et financièrement flexible aux équipements de test les plus appropriés à chaque phase de leurs programmes de test, de manière à garantir la fiabilité et l’efficacité de ces nouvelles infrastructures automobiles, ainsi que la confiance des consommateurs à leur égard. Electro-Rent propose une gamme d’équipements de test adaptée pour accompagner les industriels dans cette transition vers l’e-mobilité.