Convertisseur CCCC bien adapté aux stations de recharge ultra-rapides et aux applications mégawatt

La disponibilité des chargeurs est le goulot d'étranglement du développement le plus rapide des voitures électriques.

L'ensemble de l'industrie automobile investit plusieurs millions d'euros dans le développement et la production de véhicules électriques. Le marché des véhicules électriques connaît une croissance très rapide en termes de ventes de véhicules et le plan de déploiement des chargeurs ne suit pas le rythme des besoins du marché. En particulier pour les véhicules qui nécessitent une recharge rapide.

Alors que la Chine sera le pays dont le parc de véhicules électriques connaîtra la plus forte croissance au monde d'ici 2021, l'Europe est en pole position en termes de part de marché. Quelque 6,5 millions de véhicules électriques (100% électriques et hybrides) ont été vendus dans le monde l'année dernière. Ce chiffre est supérieur de 109 % à celui de 2020, selon l'institut Canalys. Ce chiffre est également renforcé par l'annonce de nouveaux critères environnementaux pour 2025 et par l'arrêté de la Commission européenne du 13 mars 2020 relatif aux conditions de conversion des véhicules à moteur thermique en véhicules électriques à batterie ou à pile à combustible d'ici 2035.

Les chargeurs de batteries tampon permettent de charger à partir du réseau à un rythme lent pour libérer rapidement de la puissance au véhicule.

Le déploiement de réseaux et de bornes de recharge est donc une nécessité face à cette forte croissance de la demande des utilisateurs finaux et à l'augmentation des ventes de véhicules, qui continuent de battre de nouveaux records. Cela devrait limiter l'impact sur les infrastructures existantes, notamment en ce qui concerne les éventuels pics de puissance avec le réseau électrique limité actuel. Les batteries servent de tampon énergétique. Elles évitent les chutes de tension et les coupures de courant qui pourraient se produire lorsque des milliers de véhicules sont connectés à la station de recharge en même temps.

Une réponse à cette demande croissante sera les chargeurs haute puissance qui transportent des batteries. Ils offrent une solution de mise en œuvre rapide qui évite les pics de tension sur le réseau et une charge rapide pour les utilisateurs finaux. L'une des réponses à cette demande croissante sera les chargeurs haute puissance avec batteries. Ils offrent une solution de mise en œuvre rapide qui évite les pics de charge sur le réseau et la charge rapide pour les utilisateurs finaux. L'intégration de batteries et de convertisseurs de puissance, essentiels pour transformer l'énergie du courant alternatif au courant continu et vice versa et pour modifier la tension continue, permet de résoudre ces différents problèmes d'installation et d'adaptabilité au réseau existant ainsi qu'aux différentes tensions de batterie des véhicules clients de ces stations de charge.

Figure 1. Chargeur individuel

Figure 2. Chargeur multiple

Les chargeurs rapides nécessitent donc une certaine innovation sur toutes les briques.

Comme l'explique FreeWire Technologies, le marché a plus que jamais besoin d'une solution globale qui garantirait une charge rapide - 80% de la charge assurée en 20 minutes. Pour y parvenir, les différents acteurs du marché doivent collaborer, partager leurs connaissances, se lancer des défis et fusionner leur expertise afin de développer de nouvelles technologies applicables aux batteries.

De nombreux fournisseurs tels que Skeleton Technologies et Maxwell Technologies, pour n'en citer que quelques-uns, proposent aux fabricants d'électronique leurs super-condensateurs et ultra-condensateurs de pointe pour le stockage d'énergie afin de répondre aux besoins des utilisateurs finaux.

En outre, étant donné la forte demande du marché des batteries, l'innovation est plus que souhaitée dans les capacités de fabrication également. C'est pourquoi Northvolt a annoncé son intention de développer une usine de batteries lithium-ion de 60 GWh en Allemagne, dont la production est prévue pour 2025. De même, Verkor, en partenariat avec Renault, Schneider Electric et Arkema, a annoncé la construction de sa première usine dédiée à la production de cellules de batteries à faible teneur en carbone. Un autre exemple qui illustre ce besoin est le partenariat entre Total Energies, Stellantis et Mercedes-Benz. Ces derniers ont créé l'Automotive Cells Company (ACC) et investissent dans plusieurs projets d'usines de batteries afin de disposer d'une capacité de production d'au moins 120 GWh d'ici 2030.

Enfin, l'innovation est essentielle sur la brique DCDC car elle devient un acteur clé dans l'architecture globale de la station de recharge rapide. Ainsi, apporter des améliorations sur les composants (SiC, MOSFETs, Diodes, Modules de puissance, GAN...), sur l'architecture globale ainsi que sur l'intégration du produit permettrait sans doute d'optimiser le refroidissement, et d'augmenter la densité de puissance au-delà de 25Kw/KG tout en réduisant le coût.

Les collaborateurs de Tame-Power qui fait partie de la société TRONICO jouent également un rôle important dans cette recherche permanente de la satisfaction des besoins des utilisateurs.

Tame-Power propose des brigades intelligentes entre les sources d'énergie et les consommateurs d'énergie en phase avec les évolutions du marché.

Si Tame-Power est depuis plusieurs années un expert des modules de conversion et de distribution d'énergie pour des marchés très exigeants, la marque a récemment développé un convertisseur CC/CC dédié à l'application chargeur rapide. Cette solution intelligente indispensable pour alimenter le véhicule de l'utilisateur final à partir de la tension de la batterie s'appuie sur :

• Une expertise et un savoir-faire éprouvés dans plusieurs développements pour des applications automobiles (onroad et offroad) et aéronautiques, pour ne citer que les principales ;
• L'intégration de fonctionnalités innovantes sur des produits existants. La puissance de pointe est automatiquement ajustable en fonction du point de fonctionnement et des tensions, ce qui permet d'exploiter pleinement les produits et les composants électroniques. En d'autres termes, avec la solution Tame-Power, vous disposez toujours de la puissance maximale ;
• La possibilité d'atteindre jusqu'à 120 kW et, avec une éventuelle connexion en parallèle, jusqu'à 240 kW ou 360 kW selon les besoins.

Grâce à sa capacité de personnalisation à tous les stades du développement du produit, Tame-Power sera heureuse d'étudier et de prendre en considération toute autre demande spécifique d'adaptation aux contraintes particulières des chargeurs rapides : emballage et dimensions, couplage de plusieurs unités, caractéristiques mécaniques et des batteries...

Les équipes de vente et d'application terrain de Tame-Power restent à la disposition de tous nos clients pour répondre à leur moindre question : [email protected]