Ce chargeur universel pourrait simplifier le paysage des véhicules électriques

Cet article fait partie de notre série exclusive IEEE Journal Watch en partenariat avec IEEE Xplore.

La technologie des batteries pour véhicules électriques évolue rapidement, ce qui est une excellente nouvelle à la fois pour améliorer les véhicules électriques et pour lutter contre le changement climatique. Cependant, l’évolution constante de la technologie a rendu difficile la création d’une infrastructure capable de prendre en charge la gamme complète de batteries actuellement disponibles, sans parler des développements futurs.

Dans le cadre d'une avancée récente, des chercheurs ont créé un nouveau chargeur de batterie capable de prendre en charge les générations actuelles et futures de batteries pour véhicules électriques sur une vaste plage de tensions : entre 120 et 900 volts. La nouvelle technologie est décrite dans une étude publiée dans l'édition de septembre de IEEE Transactions on Power Electronics.

Les véhicules électriques d'aujourd'hui, comme la Nissan Leaf S, la Tesla Model X et la Mercedes-Benz EQA, ont des tensions de batterie allant de 250 à 450 V. Mais les véhicules électriques de nouvelle génération, comme la Rapide E, la Lucid Air, la Porsche Taycan, Hyundai Ioniq et KIA EV6 seront équipés de batteries avec des tensions allant de 600 à 800 V.

Ces batteries de nouvelle génération permettront des temps de charge plus courts tout en pesant moins, ce qui signifie que les véhicules électriques pourront être prêts à rouler plus tôt et à voyager plus loin avec une charge complète. "Cependant, charger ces batteries haute tension avec les chargeurs existants dégrade l'efficacité, car elles fonctionnent à deux fois la tension nominale", explique Deepak Ronanki, professeur adjoint à l'Institut indien de technologie de Madras, à Chennai, en Inde, et responsable de l'IEEE. député qui a participé à l'étude.

Ronanki et Harish Karneddi, chercheur doctorant, ont créé un chargeur universel capable de supporter des tensions comprises entre 120 et 900 V, ce qui, selon eux, n'avait pas encore été réalisé autrement.

Le chargeur de batterie de Ronanki et Karneddi est en fait un chargeur à deux étages, avec un circuit frontal de correction du facteur de puissance (PFC) suivi d'un convertisseur DC-DC reconfigurable. Comme le suggère le terme « boost-buck », le chargeur de batterie peut augmenter la tension lorsque la tension de la batterie est supérieure à la tension d'entrée et, à l'inverse, inverser la tension lorsque la tension de la batterie est inférieure à la tension d'entrée.

Dans une série de simulations et d'expériences, Ronanki et Karneddi ont prouvé que leur nouveau chargeur peut charger en toute sécurité des batteries à n'importe quelle tension comprise entre 120 et 900 V. Bien que le chargeur ait montré une légère dégradation de l'efficacité aux points de fonctionnement à basse tension, dans la plage de 48 à 120 V : il surpasse toujours l'efficacité des chargeurs conventionnels à toutes les tensions testées. Le chargeur avait une efficacité constamment supérieure à 94 pour cent.

Ronanki note que ce chargeur universel pourrait éliminer le besoin de chargeurs dédiés pour différentes tensions de batteries et différents types et configurations de véhicules. "En outre, le chargeur pourrait être utilisé comme une unité portable, essentiellement comme une trousse d'urgence, en cas de panne du véhicule ou de décharge profonde de la batterie", ajoute-t-il.

Les chercheurs prévoient de commercialiser cette technologie en tant qu’unité de recharge embarquée pour réduire le coût de production des chargeurs, ainsi qu’en tant qu’unité de chargeur externe pour fournir une unité de recharge pour charger tous les véhicules électriques. Ils ont déposé un brevet et sont en train de collaborer avec des partenaires industriels pour commercialiser le chargeur.

Les chercheurs envisagent également d’adapter leur chargeur à d’autres types de véhicules. "Nous travaillons actuellement à améliorer l'efficacité du chargeur dans cette région de tension de fonctionnement afin que le même chargeur puisse être utilisé pour les vélos électriques, les vélos électriques et les petites voitures", explique Ronanki.