Quels aspects la conception des stations de recharge pour véhicules électriques implique-t-elle?

En tant que concepteur de première ligne, je travaille quotidiennement sur les bornes de recharge pour véhicules électriques. Alors que le changement climatique mondial s'aggrave et que la croissance économique de la Chine est rapide, les modes de transport verts tels que les vélos électriques et les voitures électriques ont connu un essor considérable, mais les problèmes de recharge sont devenus une préoccupation majeure. La recharge risquée par "câble de contournement" a stimulé une demande énorme pour des bornes professionnelles. Ayant participé à la rénovation des bornes de recharge résidentielles du CNPC First Construction, je partage mon expérience pratique.

I. Contexte de l'industrie
(1) Véhicules électriques : évolution technologique

Les véhicules électriques d'aujourd'hui, qu'il s'agisse de vélos/tricycles électriques ou de voitures électriques, utilisent tous des bornes de recharge en courant alternatif. Les avancées technologiques dans les batteries - densité énergétique plus élevée grâce à la R&D, batteries lithium-ion/à état solide, percées dans la recharge rapide - ainsi que la conduite intelligente et les technologies de véhicule-réseau (permettant la conduite automatique, le contrôle de croisière, la surveillance à distance, etc.) ont transformé les véhicules électriques.

(2) Bornes de recharge : marché en pleine expansion

Divisées en AC/DC (l'AC étant plus courante), le marché des bornes de recharge en Chine a explosé, atteignant 10,804 millions d'unités en juillet 2024. Elles sont déployées de manière centralisée (pour les grands parkings, le transport) ou décentralisée (pour les petits parkings, les communautés). Je me concentre sur les bornes AC de faible puissance décentralisées, qui alimentent les chargeurs embarqués (convertis en courant continu).

II. Conception des bornes de recharge : des normes aux conceptions personnalisées
(1) Exigences générales : sécurité, fonctionnalité, installation

La disposition doit prendre en compte l'infrastructure électrique, incendie et inondation. Localisez les bornes pour faciliter l'accès à l'électricité, loin des dangers, dans des zones à faible poussière et non corrosives (ou à contrevent si nécessaire). Évitez les vibrations, assurez l'accès routier et maintenez une distance de sécurité d'au moins 40 cm des structures pour la maintenance.

Fonctionnellement, les interfaces suivent des normes unifiées pour une compatibilité universelle. Plusieurs options de puissance, conversion efficace, anti-interférences, surveillance à distance, diagnostic de panne (avec alarmes/téléchargement d'informations) et divers modes de paiement (WeChat/Alipay/cartes) sont nécessaires.

Installation : Les bornes au sol nécessitent une fondation de 0,2m de hauteur (au moins 0,05m plus grande que la borne) pour les zones sans abri. Les bornes murales sont fixées verticalement aux murs, à une hauteur opérationnelle, utilisables avec ou sans abri.

(2) Bornes pour vélos électriques : projet CNPC First Construction

Avant la rénovation, la recharge par "câble volant" était risquée. Nous avons conçu des bornes pour les vélos électriques, les ajoutant aux entrées des unités (dans des communautés sans abri comme Zhongyou Garden) ou dans des abris (par exemple, Zhongyou Huayuan).

• Distribution de l'énergie : Des circuits desservent 6 à 8 bornes, utilisant des câbles WDZ-BYJ (F) - 0,8/1kV - 3x6 mm² (protégés par des tubes d'acier jusqu'aux boîtes de distribution, connectés aux circuits de secours supérieurs). Mise à la terre TN-S : les bornes au sol se connectent au réseau principal, les bornes murales (et les abris) sont reliées à la terre via de l'acier plat galvanisé de 40x4. Chaque borne supporte des vélos électriques de ≤1200W, avec des prises monophasées dans les abris. Les câbles (0,6/1kV à noyau de cuivre) et les fils (sans halogène, retardateurs de flamme) utilisent des goulottes ou des tuyaux PVC à l'intérieur, enterrés directement à l'extérieur (avec des tubes d'acier galvanisé pour l'entrée dans les bâtiments, scellés pour empêcher l'eau). Les bornes au sol sont installées dans des espaces ouverts aux entrées des unités ; celles murales sur les murs des unités (hauteur de 0,7 à 1,1m, uniforme par communauté, espacement de 1,2 à 1,5m).

• Sélection : Chaque prise dispose d'un compteur d'énergie statique de 220V/10A/50Hz, précision de 2,0% (stockant les données de deux périodes de règlement, protégé contre la perte et la falsification). Les bornes enregistrent le début et la fin de la charge, la puissance avant et après (réinitialisée à zéro après la charge), avec des paiements par carte/code QR et une protection IP54+ (protection contre la surcharge, les courts-circuits et les fuites).

(3) Bornes pour voitures électriques : rénovation des parkings

Des bornes AC décentralisées sont ajoutées (une par place de voiture) pour une gestion facile, positionnées pour la commodité.

• Distribution de l'énergie : Les bornes de 6,8kW/220V utilisent des disjoncteurs (protection contre les courts-circuits et les courants résiduels, pas de disjoncteurs partagés). Des câbles et fils de haute qualité garantissent la conformité de la tension. Un système de mise à la terre complet (avec un câblage à potentiel égal) assure la sécurité.

• Interface : Conforme aux normes, résistante à la poussière et à l'eau, universelle pour tous les VE.

• Circuit de commande : Contrôle précis du courant et de la tension (sans dommage, commutation de mode intelligente, protection contre la surcharge et les courts-circuits).

• Mesurage et facturation : Mesurage précis, facturation flexible (adaptée aux besoins et au temps), avec une gestion des données pour les utilisateurs et les opérateurs.

III. Calcul de la charge : essentiel pour la planification

Pour les bornes AC décentralisées, déterminez les spécifications de la borne, calculez via les formules (1)/(2), et utilisez les coefficients de demande du Tableau 1. Cela garantit une conception de distribution de puissance rationnelle.

Dans les formules (1) et (2), S_js représente la capacité calculée de l'équipement de recharge (en kVA); P₁, P₂ et P₃ représentent la puissance nominale totale de différents types d'équipements de recharge. Généralement, le regroupement et la classification des charges sont effectués selon les bornes de recharge en courant alternatif monophasé, triphasé, les chargeurs hors-bord, etc. (en kW); η₁, η₂ et η₃ représentent l'efficacité de fonctionnement de différents types d'équipements de recharge, généralement pris comme 0,95; cos φ₁, cos φ₂ et cos φ₂ sont les facteurs de puissance de différents types d'équipements de recharge, généralement supérieurs à 0,9; Kt est le facteur de coïncidence, généralement pris entre 0,8 et 0,9; K est le facteur de demande, comme indiqué dans le Tableau 1.

Conclusion

Alors que la sensibilisation publique à l'environnement augmente et que la technologie des véhicules électriques progresse, les véhicules électriques, avec des autonomies plus longues, des coûts plus bas et une meilleure rentabilité, entreront dans des millions de foyers. Les bornes de recharge, infrastructure cruciale pour les VE, sont de plus en plus adoptées. Avec la collaboration gouvernement-entreprise, la construction massive de bornes de recharge dans les parkings publics et privés, les garages, les communautés et les stations est inévitable. Ainsi, la conception standardisée, l'utilisation et la gestion scientifique des bornes de recharge sont essentielles. Ce document, en utilisant des projets réels, résume la conception électrique des bornes de recharge pour véhicules non motorisés et motorisés, offrant des références pour des projets futurs similaires.