La préoccupation croissante des émissions de dioxyde de carbone, des effets de serre et de l'épuisement rapide des combustibles fossiles soulève la nécessité de produire et d'adopter de nouvelles alternatives durables et respectueuses de l'environnement aux véhicules à moteur à combustion interne (ICE). Pour cette raison, au cours de la dernière décennie, les véhicules électriques se sont en quelque sorte répandus, principalement en raison de leurs émissions de gaz combustible négligeables et de leur moindre dépendance au pétrole.
En parlant de croissance, les véhicules électriques (VE) ont énormément progressé au cours des 20 dernières années, tant en termes de développement des batteries sans souci et réduction des coûts de la batterie. Jusqu’à récemment, les véhicules électriques étaient généralement plus chers que les véhicules à essence. Pour faciliter le succès commercial des véhicules électriques, des batteries et des infrastructures de pointe pour prendre en charge la recharge des batteries doivent être développées et installées, ce qui rendra les véhicules électriques plus abordables, plus accessibles et plus faciles à utiliser. La recharge des véhicules électriques est en quelque sorte un fer de lance en termes d’innovations.
Il existe essentiellement trois façons de charger une batterie de VE. La charge se fait soit par une charge conductrice ou inductive et troisièmement par le remplacement des batteries. Le système de charge EV se compose d'une unité de commande de chargeur, d'un câble de charge et d'une unité de commande de véhicule. Les chargeurs peuvent être classés en deux groupes principaux, inductifs et conducteurs. Le chargeur inductif n'a pas de surface de contact et un aimant est utilisé pour transférer la puissance. Bien que ce couplage apporte du confort aux conducteurs, il n'a pas encore atteint un niveau très efficace. Le chargeur conducteur est un appareil conventionnel qui induit de la puissance par contact.
Système de charge conductrice automatisé pour véhicule électrique
La charge conductrice utilise un contact direct entre le connecteur EV et l'entrée de charge. Le câble peut être alimenté à partir d'une prise électrique standard ou d'une station de charge. Le chargeur conducteur pour VE présente les avantages de la maturité, de la simplicité et du faible coût car il utilise simplement des fiches et des prises pour conduire l'énergie électrique via des contacts métalliques physiques. Il existe deux méthodes utilisées dans les stations de recharge pour véhicules électriques utilisant la méthode conductrice, à savoir. Chargeurs AC ou chargeurs embarqués et chargeurs DC ou chargeurs externes.
Le transfert de puissance par conduction utilise un conducteur pour connecter deux appareils électroniques afin de transférer de l'énergie. Il existe trois composants de base lorsqu'il s'agit de charger les câbles, les connecteurs et les batteries des véhicules électriques, et sur la base de la même charge conductrice est divisé en hors-bord ainsi que charge embarquée.
Système de charge DC conducteur de véhicule électrique
La charge CC est effectuée hors carte à l'aide d'un chargeur CC. Il utilise un équipement d'alimentation DC EV dédié pour fournir de l'énergie à partir de chargeurs externes appropriés aux EV dans les lieux publics. C'est ce qu'on appelle la charge CC rapide. Il existe une flexibilité au niveau de la puissance, contrairement aux chargeurs embarqués. Il peut être utilisé jusqu'à 50 kW, c'est-à-dire que la batterie peut être chargée en 20 minutes de vide à 80% pleine. Mais parfois ce nombre varie en fonction de l'état de la batterie et de la qualité du véhicule.
Les chargeurs utilisés jusqu'à présent pour connecter le véhicule à la centrale électrique externe sont :
- CCS États-Unis
- CSC Europe
- Chadémo
- Tesla US/UE
- Chine GB/T Standard
Tous ces éléments ont un nombre différent de broches, de phases et de tension et sont utilisés en fonction de la puissance absorbée dans le véhicule. Bien qu'il soit le mode le plus rapide et qu'il n'ait aucune limitation sur l'alimentation, le système de charge CC a encore peu de limitations.
Les limitations sont énumérées ci-dessous : -
- Pertes plus élevées dans le chargeur et la batterie
- Batterie : - Durée de vie de la batterie plus courte, seulement 70 à 80 % de SOC peuvent être chargés avec une charge rapide
- Câble : courant maximal limité pour le câble qui peut être facilement soulevé
- Investissement élevé
- Impact négatif sur le réseau
- Disponible uniquement dans les bornes de recharge publiques
- La gestion thermique
Système de charge AC conducteur de véhicule électrique
La charge CA est ce que les prises de courant les plus courantes utilisent pour leur processus de charge. Pour charger, le véhicule doit simplement être connecté à une prise électrique ordinaire ou à une prise de courant plus élevée spécialement conçue pour les véhicules électriques. Comme vous pouvez le constater, l'espace et les matériaux nécessaires à ce type de borne de recharge sont assez réduits. Cependant, la charge prend plus de temps et pour ce processus, la voiture doit être équipée d'une unité de charge embarquée, ce qui augmente le poids de la voiture. Les chargeurs embarqués ont cette exception qu'ils sont limités par l'alimentation électrique. Bien que la flexibilité de la puissance soit la devise principale de la recharge d'un véhicule électrique.
L'ensemble du processus de charge dans un système de charge AC est un peu différent. Il existe des pilotes de proximité (qui vérifient en permanence l'établissement de la connexion entre le VE et la prise d'infrastructure), des pilotes de contrôle (contrôle le courant maximum pouvant être consommé) car l'entrée de charge est installée dans le véhicule. Ainsi, garder un contrôle sur le courant maximum fourni devient un must dans de telles situations. Les trois principaux types d'équipements utilisés sont le filet de véhicule, le câble de charge et la prise d'infrastructure.
Les types de chargeurs utilisés dans un système de charge AC sont
- États-Unis/Japon SAE
- Europe Mannekes/Tesla
- Alliance de prises électriques
- Tesla États-Unis
Le système de charge AC a l'avantage majeur que vous pouvez charger n'importe où avec la prise électrique standard et il dispose d'un système de surveillance de la batterie (BMS) avec une communication facile. Bien qu'il présente des inconvénients majeurs tels que la puissance de sortie, un temps de charge relativement plus long et un poids plus important du véhicule en raison de l'unité d'entrée installée.
Recharge sans fil des véhicules électriques (VE)
Dans un monde où la recharge des voitures électriques est un point clé pour accélérer la transition énergétique, d'autres solutions peuvent accompagner les bornes de recharge électrique. Une de ces solutions est la recharge sans fil. La recharge de voiture sans fil est une version améliorée de la recharge de smartphone avec plusieurs différences. « La charge inductive sans fil permet à un véhicule électrique de se charger automatiquement sans avoir besoin de câbles.
C'est prouvé à travers les âges, tout est évolutif techniquement ; cependant, à mesure que les taux de transfert de puissance augmentent, la complexité et la taille de l'électronique de gestion de l'alimentation doivent augmenter. Plus important encore, à mesure que la puissance augmente, un certain nombre de facteurs supplémentaires doivent être pris en compte, tels que les pertes thermiques et la gestion thermique. Plus l'inefficacité est élevée et plus la puissance est élevée, plus les pertes de chaleur sont importantes et plus il faut faire pour gérer cette chaleur.
La charge inductive utilise un champ électromagnétique (EM) pour transférer de l'énergie entre deux bobines. Une résonance magnétique est créée entre la bobine de la borne de recharge et la bobine du réseau du véhicule. Les bobines sont réglées sur la même fréquence et un transfert d'énergie a lieu entre elles. C'est aussi simple que l'énergie est transférée d'une mère à un enfant assis sur une balançoire. L'énergie est transmise par un couplage inductif aux appareils électriques. Cette énergie est utilisée pour charger les batteries. Les chargeurs inductifs sont utilisés avec une bobine d'induction pour créer un champ électromagnétique alternatif à partir de la base de charge. Un appareil portable tel que des voitures ou des camions utilise une seconde bobine d'induction pour recevoir le champ électromagnétique. Ces champs électromagnétiques sont reconvertis en courant électrique afin de recharger la batterie des véhicules électriques.
Gérant tous les facteurs supplémentaires et les défis techniques, nous avons une charge inductive qui rend la charge aussi simple que le simple stationnement de votre véhicule. Le fait intéressant est que la recharge sans fil est efficace à 93%, ce qui est presque de bout en bout par rapport aux méthodes de ravitaillement traditionnelles. Tout arrive avec un fléau et une aubaine, les gens acceptent cette technologie mais en même temps craignent des incidents. Mais les experts ont discuté de la sécurité de la recharge sans fil et ils sont très convaincus que c'est aussi simple que de cuisiner dans la cuisine. Dans la cuisine aussi, nous devons garder à l'esprit certaines mesures de sécurité et il en va de même pour la recharge sans fil.
Même les grandes marques automobiles comme BMW font confiance à cette technologie. En 2018, BMW a lancé son nouveau modèle avec recharge sans fil et a cité que «BMW rend la charge plus facile que le ravitaillement.
Recharge dynamique des véhicules électriques : Tout ce dont nous avons parlé jusqu'à présent concerne la charge sans fil statique. La nouvelle meilleure chose sur laquelle les innovateurs EV travaillent est Charge dynamique de véhicule électrique (DEVC), qui permet à un VE de se recharger sans fil lorsqu'il roule sur la route. Le système est capable de recharger dynamiquement un VE jusqu'à 20 kW à des vitesses sur autoroute (100 km/h).
Défis et opportunités
À l'heure actuelle, les véhicules électriques sont axés sur les défis en termes d'infrastructure, de coût des véhicules, de temps de charge, de types d'équipements, etc. Innovator pense que l'innovation des véhicules électriques sera la meilleure innovation pour réduire les émissions de carbone et ouvrir la voie à des progrès climatiques significatifs.
Vous trouverez ci-dessous les quelques défis liés à l'infrastructure actuelle.
Temps De Charge: Il existe trois principaux « niveaux » de chargeurs disponibles pour les véhicules électriques. La prise standard de 120 volts, souvent utilisée pour les appareils électroménagers, se charge lentement mais peut remplir une batterie presque à pleine capacité avec plusieurs nuits de charge, soit environ 20 à 40 heures. Les chargeurs de «niveau deux» de 240 volts fournissent généralement une charge de 20 à 25 miles en une heure, ce qui réduit le temps de charge à huit heures ou moins. Enfin, les chargeurs rapides à courant continu (CC) de « niveau 3 » peuvent charger une batterie jusqu'à 80 % en 30 minutes. Actuellement, les chargeurs de niveau deux sont les plus largement disponibles - le ministère de l'Énergie répertorie 22,816 XNUMX stations publiques aux États-Unis.
Disponibilité des infrastructures de recharge : Plutôt que d'être ravitaillés dans une station-service typique, les véhicules électriques (VE) doivent être rechargés sur des prises électriques pour pouvoir fonctionner. De nombreux propriétaires de véhicules électriques rechargent leur voiture à la maison dans leur garage à l'aide d'un chargeur mural spécial. Cet arrangement fonctionne pour la plupart des gens parce que la personne moyenne parcourt 29 miles par jour. Cette distance est bien dans la gamme des véhicules électriques d'aujourd'hui, dont la plupart peuvent parcourir entre 150 et 250 milles avec une charge, selon le modèle. Cependant, deux difficultés majeures se posent. Premièrement, pour les conducteurs qui vivent dans des appartements, les parkings sont rarement équipés d'infrastructures de recharge, et l'installation d'une telle infrastructure peut s'avérer coûteuse pour les gestionnaires d'immeubles.
Tarification: Contrairement aux stations-service, où le prix du carburant est fixé au gallon, la recharge des véhicules électriques peut actuellement suivre un certain nombre de schémas de tarification différents, ce qui peut entraîner des prix incohérents et parfois des coûts de recharge élevés. Les tarifs de recharge à domicile sont des tarifs cohérents par kilowattheure (kWh) fixés par les régulateurs des services publics. La tarification des bornes de recharge publiques a utilisé des systèmes comprenant des frais par session, des frais à la minute et une tarification échelonnée basée sur la vitesse de charge maximale d'un véhicule. Les frais de recharge ne sont souvent pas affichés aux bornes de recharge. Cette incohérence et ce manque de transparence sont des obstacles à l'adoption des véhicules électriques, car ils peuvent entraîner de la frustration et des expériences client négatives.
D'ACQUISITIONS
- Opportunité de fabrication: De multiples récits sont apparus en parlant d'opportunités ; même les plus grandes entreprises indiennes comme NTPC, Bharat Heavy Electricals Ltd (Bhel) et Power Grid Corp. of India Ltd voulaient toutes faire partie de ce gâteau. Tout le monde peut voir que ce sera l'avenir de l'industrie automobile. L'essor de l'industrie des véhicules électriques offre évidemment de nombreuses opportunités à l'industrie manufacturière. Même les grands géants du commerce électronique comme Flipkart ou Amazon font également passer leurs flottes de véhicules existantes à l'électrique. Amazon, dirigé par Jeff Bezos, a déclaré qu'il introduirait 10,000 2025 unités de véhicules électriques dans sa flotte de livraison de marchandises en Inde d'ici 25,000. Flipkart, propriété de Walmart, prévoit d'introduire XNUMX XNUMX unités de véhicules électriques dans sa flotte pour réduire les émissions des véhicules. Tout cela créera certainement un immense bassin d'opportunités de fabrication pour répondre à cette énorme demande.
- Une énorme augmentation des opportunités B2B: Non seulement les entreprises mais les consommateurs montrent un intérêt croissant pour la mobilité électrique, l'attention croissante des médias, même à l'échelle mondiale, a créé un large espace pour de nombreuses opportunités sur le marché interentreprises. Principaux acteurs clés font déjà sensation dans les services publics de fabrication pour une croissance soutenue du secteur des véhicules électriques. Lors d'une conférence à Berlin, le PDG de Volkswagen Matthias Muller a annoncé qu'ils avaient trouvé des partenaires d'approvisionnement en batteries en Europe et en Chine.
- Technologie de batterie: La technologie des batteries fait partie intégrante de l'écosystème des véhicules électriques en Inde. Les technologies du marché des batteries de véhicules électriques ont subi des changements importants ces dernières années, la technologie des batteries évoluant d'une faible densité énergétique à une densité énergétique élevée. De nombreuses études de marché ont indiqué que la technologie des batteries de véhicules électriques devrait croître de 38% TCAC de 2020 à 2025, ce qui crée un espace suffisant pour les opportunités commerciales dans la technologie des batteries. Pour pousser le marché plus loin, le gouvernement indien a créé la Mission nationale sur la mobilité transformatrice et le stockage en batterie sous la présidence de Niti Aayog. En mettant l'accent sur la localisation, des mesures sont prises pour réduire la dépendance à l'égard de l'importation et de la fabrication de batteries et d'autres composants localement.
- Grattage de la GLACE: Avec de plus en plus d'intérêt pour la mobilité électrique, il est évident que la diminution de l'intérêt pour l'ICE serait une conséquence automatique. Et comme l'interne Combustion Les véhicules à moteur deviennent obsolètes, les opportunités commerciales pour les mettre au rebut augmenteront davantage à l'avenir. Beaucoup de ces véhicules polluants seront interdits de circulation et finiront dans des centres de mise au rebut, dont les métaux et les matériaux seront recyclés pour fabriquer et innover des produits respectueux de l'environnement.
Sheeba Chauhan | Sous-éditeur | Horaires ELE
Sheeba Chauhan
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