Avec ce nouveau chargeur, Renault va réduire le coût de recharge des voitures électriques

Le groupe Renault vient d'annoncer le développement d'un chargeur embarqué bidirectionnel à très haut rendement pour les voitures électriques. Ce chargeur réduira les pertes d’énergie et rechargera plus vite la batterie de la voiture. Il sera aussi bidirectionnel et permettra aussi au véhicule branché d’injecter l’énergie de la batterie vers le réseau électrique.

Si la batterie reste l’élément central d’une voiture électrique, son chargeur relève aussi d’une importance capitale pour une expérience de conduite optimale.

Au début de la voiture électrique, le chargeur avait uniquement pour rôle de charger la batterie de la voiture. Ces chargeurs sont au fur et à mesure devenus plus compacts, permettant de délivrer des puissances de recharge record pour faire le plein d’électrons le plus rapidement possible. Le constructeur chinois Nio travaille notamment sur une borne avec une puissance de charge pouvant aller jusqu’à 500 kW et 660 ampères. Cette technologie devrait arriver en mars 2023 et permettra de faire le plein en à peine 12 minutes d’un gros véhicule comme l’ES8 Prime.

Xpeng a aussi dévoilé en août dernier des bornes délivrant 480 kW. En France, c’est pour l’heure Lidl qui propose les points de charge les plus performants, avec une puissance de 360 kW. Fastned a aussi annoncé la signature d’un partenariat avec EVBox pour proposer des bornes de 400 kW. Rivalisant avec Circontrol, celles-ci seront d’abord implantées aux Pays-Pas.

Du côté de chez Renault, on ne brille pas forcément par la puissance de charge de ses véhicules, même s’ils sont beaucoup moins opulents que ceux annoncés récemment par les constructeurs chinois. La Renault Mégane E-Tech peut se recharger jusqu’à 130 kW dans sa version la plus haut de gamme, ce qui convient plutôt bien à la version EV60, la plus grosse batterie disponible sur le modèle, avec 60 kWh de capacité.

Optimiser la charge à domicile

Renault travaille aussi sur un nouveau type de chargeur « lent » en partenariat avec le CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) et nous livre aujourd’hui quelques détails intéressants. Pour ce type de recharge, les chargeurs ne sont pas intégrés dans les bornes, mais directement dans la voiture. C’est ce que l’on voit dans les fiches techniques apparaître sous le terme « charge en courant alternatif » avec des puissance qui varient généralement de 3,7 à 22 kW.

Les ingénieurs ont concentré leur recherche sur les matériaux semi-conducteurs dits à « Grand Gap », qu’ils soient en Nitrure de Gallium ou en Carbure de Silicium. Grâce à cette nouvelle architecture à base de composants « Grand Gap », les pertes d’énergie sont réduites de 30 % lors de la conversion, et d’autant l’échauffement, facilitant le refroidissement du système de conversion.

Les pertes lors de la recharge

Mais qu’est-ce que les pertes d’énergie ? Il s’agit de déperdition des kWh au niveau de l’installation électrique, de la borne, du chargeur embarqué et de la batterie. Ces déperditions peuvent se cumuler, et une étude allemande menée en 2020 par l’ADAC a d’ailleurs pointé du doigt le fait que les constructeurs ne mentionnaient pas ces déperditions dans le calcul des consommations, entraînant ainsi également des pertes financières pour l’utilisateur.

En d’autres termes, si vous rechargez les 50 kWh de la batterie de votre voiture électrique chez vous, il est possible que votre fournisseur d’énergie vous facture 60 kWh. C’est ce qui arrive si votre chargeur embarqué à des pertes de 20 %. La consommation WLTP homologuée tient compte de ses pertes, contrairement à la consommation classique annoncée parfois par les constructeurs.

La fédération plaide notamment pour que les constructeurs améliorent l’efficience des systèmes de recharge. C’est précisément sur ce point que Renault a travaillé puisque l’étude avait notamment pointé du doigt les mauvais résultats de la Renault Zoé à l’époque, avec entre 18,4 et 19 % de perdition, bien loin des Coréens comme le Kia e-Niro qui se situe sous les 10 %, mais aussi loin des mauvais élèves comma la Tesla Model 3 Grande Autonomie à 25 %.

Les ingénieurs ont ainsi travaillé pour optimiser les composants actifs (semi-conducteurs) et passifs (condensateurs et composants inductifs bobinés), ce qui a permis notamment une réduction du volume et du coût du chargeur. Ainsi, cette nouvelle architecture offre une capacité de charge allant jusqu’à 22 kW en mode triphasé, ce qui permet de charger plus rapidement son véhicule tout en garantissant la durabilité de la batterie. C’est une donnée aujourd’hui excellente, puisque la plupart des modèles se limitent à 11 kW en charge lente, sauf quelques exceptions, et souvent, il s’agit d’une option.

Redistribuer l’énergie stockée au réseau

Ce nouveau chargeur pourra aussi être bidirectionnel, c’est-à-dire que l’énergie stockée dans la batterie peut-être, par exemple, renvoyée vers le réseau ou servir à alimenter les besoins en énergie d’une maison autonome (si elle est équipée d’un compteur bidirectionnel). Il s’agit de la technologie V2G, littéralement « du véhicule au réseau ».

Grâce à cette technologie « vehicle-to-grid », la batterie d’une voiture peut être chargée et déchargée en fonction de différents facteurs, tels que la production ou la consommation d’énergie à proximité. L’installation d’une borne de recharge bidirectionnelle est aussi indispensable.

Dans les faits, comment cela peut se traduire ? Par exemple, dans le cas d’un pic de production d’énergie, les voitures équipées de la technologie V2G pourraient stocker l’énergie supplémentaire dans leurs batteries, et ainsi restituer l’énergie au moment où le réseau en a besoin. C’est ce que fait déjà la Nissan Leaf par exemple. Cela ressemble un peu aux centrales électriques virtuelles de Tesla et Nio.

Cette technologie devrait être déployée par Renault d’ici la fin de la décennie et certainement sur une nouvelle génération de voiture électrique. Ainsi, les nouvelles Renault 5 et 4L électriques, qui arriveront en 2024 et 2025, ne devraient pas encore bénéficier de ce système.