Article rédigé par le Département Technique de Avnet Abaque
La révolution des véhicules électriques (VE) il est ici. Mais absence d'infrastructure de recharge menace de ralentir notre transition vers des voitures, des bus et des camions zéro émission.
Selon Association des constructeurs européens d'automobiles (ACEA), les ventes de véhicules électriques ont été multipliées par près de 17 entre 2016 et 2022, mais, au cours de cette période, le nombre de bornes de recharge publiques dans le pays Union européenne (UE) "seulement" a augmenté six fois1.
Cela implique qu'il existe un besoin urgent de déployer davantage de bornes de recharge qui, à leur tour, doivent être fiables, efficaces et capables de fournir la recharge rapide demandée par les consommateurs. Pour réaliser cette transformation, le Produits d'interconnexion OFF-board, passifs et électromécaniques (IPE) Ils deviennent un élément essentiel de la solution technologique.
Que sont les composants IPE OFF-board ?
Par composants IPE OFF-board, nous entendons ceux qui Ils sont fixés sur un circuit imprimé (PCB) sans y être soudés directement. Cette gamme peut couvrir les connecteurs d'alimentation, les connecteurs de données, les câbles, les faisceaux de câbles et les gaines de câbles thermorétractables.
Les connecteurs IPE hors carte contribuent à améliorer la flexibilité d'un système, car ils facilitent l'intégration de périphériques ou de modules externes dans un appareil. Ils facilitent également le retrait d'un appareil pour des tâches de maintenance. service ou entretien ou remplacez-le par une version mise à jour.
Au lieu d'être soudés à un PCB, les composants IPE OFF-board sont connectés à l'aide d'un fil qui se fixe à un connecteur ou à un bornier. Une autre option courante est l'utilisation d'un mazo de câbles, qui est un ensemble de câbles pré-assemblés, maintenus ensemble avec des manchons ou du ruban adhésif pour simplifier l'installation et la gestion des câbles.
Les connecteurs IPE OFF-board sont disponibles dans un grande variété de matériaux, de tailles et de formes pour répondre aux exigences particulières d’une application. Ils sont souvent spécialement conçus pour offrir fiabilité et résister aux environnements difficiles : par exemple, en étant étanches, résistants à la poussière et aux vibrations, et capables de fonctionner sur une large plage de températures allant de -40 à +125°C.
Exigences de recharge des véhicules électriques
Bien que les véhicules électriques puissent être rechargés dans habitation, à partir d’une prise domestique « normale », est un processus lent – et est particulièrement indiqué pour recharge de nuit. Au lieu de cela, de nombreux conducteurs souhaitent bénéficier d'une recharge beaucoup plus rapide, ce qui nécessite l'utilisation de bornes de recharge CC haute puissance, capables de recharger un véhicule électrique en moins de minutes 30.
En plus de dépasser en toute sécurité les exigences électriques pour contrôler des courants et des tensions aussi importants, il existe également un besoin pour un gestion thermique efficace pour gérer la chaleur produite.
La fiabilité est essentielle, car les conducteurs s'attendent à toujours trouver un chargeur qui fonctionne. L’infrastructure de recharge des véhicules électriques doit fonctionner « bien » environnements difficiles, en particulier avec des températures élevées dans les climats plus chauds, ainsi que des conditions inférieures à zéro ailleurs. Étant donné que les chargeurs sont souvent situés dans des endroits relativement éloignés, le coût de l'envoi d'une équipe de maintenance pour effectuer une réparation est important. Les opérateurs souhaitent donc minimiser l’apparition de tout type de problème.
La estandarización est essentielle pour atteindre ces objectifs. Actuellement, une norme largement adoptée pour la recharge des véhicules est ISO 15118, qui permet une communication bidirectionnelle efficace entre les véhicules électriques et l'infrastructure de recharge, optimisant ainsi l'efficacité et soutenant l'intégration des véhicules dans le réseau. La norme ISO 15118 prend en charge la recharge CA et CC, y compris la recharge CC haute puissance.
Connecteurs haute tension
Étant donné que les véhicules électriques nécessitent plus de puissance pour atteindre une plus grande autonomie, le connecteurs haute tension ils jouent un rôle important. Ces connecteurs assurent un transfert de puissance sûr et efficace dans les endroits avec restrictions d'espace et ainsi permettre une recharge rapide et réduire les temps d’attente aux bornes de recharge.
Les bornes de recharge DC peuvent fournir des tensions 300 à 750 VCC directement sur une batterie de véhicule (sans « passer » par le chargeur embarqué) à hauteur de A 400. Cela nécessite une entrée CA triphasée provenant du secteur et ne peut normalement pas être alimenté depuis un environnement domestique.
Les fabricants, tels que Molex et TE, proposent des connecteurs d'alimentation capables de gérer des courants élevés aux tensions impliquées dans la recharge des véhicules électriques. Par exemple, les connecteurs ERNI PowerElements des TE sont affectés à un maximum de A 500, ce qui signifie qu'ils peuvent gérer les 400 A requis pour le mode de charge à puissance la plus élevée défini par la norme IEC 61851².
En regardant vers l’avenir, de plus en plus de voitures utiliseront piles 800v, augmentant ainsi la vitesse de charge possible par rapport au 400 V plus courant d'aujourd'hui. L'évolution vers le 800 V permet également l'utilisation de courants inférieurs et donc de câbles plus fins et plus légers.
connectivité des données
Il ne s'agit pas seulement de fournir de l'énergie à un véhicule – avec l'essor du bornes de recharge intelligentesle connecteurs de données Ils deviennent de plus en plus importants. Ils permettent des fonctions de surveillance, de diagnostic et de gestion à distance en temps réel, afin que les opérateurs puissent résoudre rapidement tout problème et offrir aux utilisateurs la meilleure expérience de recharge possible.
Le transfert de données doit être sécurisé et fiable pour qu'un véhicule puisse s'identifier à la borne de recharge et commencer automatiquement le processus de recharge.
Un bon nombre de technologies de connectivité est utilisé dans les bornes de recharge, y compris les normes de l'industrie telles que MODBUS, MBUS et RS485, ainsi que la communication via la ligne électrique (PLC) avec les câbles d'alimentation. Communication sans fil, telle que 4G et Wi-Fi, Est une autre option.
Les connecteurs de verrouillage Ils assurent une connexion fiable pour les signaux de données. Par exemple, les connecteurs FFC/FPC faciles à installer Molex Ils disposent d'une disposition à double contact qui assure une connexion sécurisée, tandis que le mécanisme de fermeture à griffes offre une très bonne rétention du câble.
Gestion de la chaleur
Charger un véhicule électrique peut générer une chaleur notable. Plus une voiture charge rapidement, plus une régulation thermique est nécessaire, car les courants élevés produisent une quantité importante de chaleur en raison de la résistance interne du câble et de la prise.
Cela donne des produits comme tubes thermorétractables sont essentiels. Ils assurent l'isolation, protègent les câbles et garantissent la sécurité pendant le processus de charge. Une conception mécanique minutieuse est également requise et un refroidissement par air forcé peut être nécessaire dans les climats plus chauds.
Les bornes de recharge à grande vitesse actuelles fournissent une puissance de jusqu'à 350 kW et la fourniture d'énergie plus d'un mégawatt ce n'est pas loin – même s'il est probablement plus utilisé pour les camions que pour les voitures. Avec ce type de puissance, la dissipation thermique peut être le plus gros problème et des solutions telles que câbles refroidis par liquide pour une gestion thermique efficace. L'utilisation du refroidissement liquide signifie que les câbles peuvent être plus légers et plus fins, réduisant ainsi leur poids d'environ 40 % par rapport aux câbles « non refroidis ».
La dissipation thermique peut également être réduite en augmentant l'efficacité, grâce à de nouveaux dispositifs en carbure de silicium (SiC) et nitrure de gallium (GaN) qui aident à minimiser les pertes de puissance.
Exploiter l’énergie solaire
Comme une impulsion vers énergie verte, de nombreuses bornes de recharge intègrent désormais solaire. Dans le maisons, la puissance supplémentaire d'un panneau solaire monté sur le toit, connecté via un onduleur approprié, peut augmenter considérablement la vitesse de recharge d’un VE. Pour cela, le fusibles in-en ligne solaire, couplés aux faisceaux de câbles OFF-board IPE, favorisent l'utilisation de l'énergie solaire de manière efficace et sûre.
Entreprises avec grandes flottes de véhicules Ils peuvent bénéficier de l’énergie solaire à plus grande échelle. Par exemple dans Utrecht (Pays-Bas), un toit composé de 2.160 XNUMX panneaux solaires a été installé, alimentant au total cinq cents bornes de recharge.³.
Étant donné que les normes de rechargement ajoutent la prise en charge de charge bidirectionnelle, les panneaux solaires des chargeurs et la batterie de la voiture peuvent « restituer » l’électricité au réseau, ce que l’on appelle véhicule-à-grille (V2G).
Conclusions
Le paysage de la recharge des véhicules électriques subit une transformation radicale. Pour garantir que le chemin vers les véhicules électriques se poursuive suffisamment rapidement pour atteindre nos objectifs de zéro émission nette, l’acceptation des consommateurs est essentielle. Cela signifie que recharger une voiture nécessite être aussi pratique que de faire le plein d’essence ou de diesel.
Alors que nous passons à un monde où les véhicules électriques dominent les routes, les produits IPE OFF-board contribuent à rendre ce voyage efficace, sûr et durable.
Si vous souhaitez obtenir plus d'informations sur les composants IPE OFF-board, veuillez visiter la section «Demandez à l'expert» sur le site Web AVNET Abacus. Ou si vous préférez discuter des exigences spécifiques d'un projet avec l'un de nos ingénieurs d'application sur le terrain (FAE) dans votre propre langue, Nous contacter.
Notes sur l'article :
1 : https://www.acea.auto/figure/solving-point-deployment-versus-sales-of-electrically-chargeable-cars/
2 : https://www.avnet.com/wps/portal/abacus/resources/article/next-Generation-pcb-Mounted-relays-in-ev-chargement-systems/
3 : https://www.avnet.com/wps/portal/silica/resources/article/the-ins-and-outs-of-vehicle-to-grid-chargement/
