« Un kilomètre par seconde et une autonomie de 200 kilomètres après 5 minutes de charge. » Le 27 février, lors de la conférence Huawei China Digital Energy Partner 2024, Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd. (ci-après dénommée « Huawei Digital Energy ») a dévoilé un superchargeur entièrement refroidi par liquide. Le plan de promotion des stations de recharge rapide prétend « faire de l'expérience de recharge rapide une réalité ». Selon ce plan, Huawei Digital Energy construira plus de 100 000 stations de recharge rapide entièrement refroidies par liquide Huawei dans plus de 340 villes et autoroutes principales à travers le pays en 2024 afin de créer « un réseau pour les villes », « un réseau pour les vitesses élevées » et « un réseau électrique unique ». Réseau de recharge « convivial ». En fait, Huawei a lancé un superchargeur entièrement refroidi par liquide dès octobre de l'année dernière et a déjà terminé l'aménagement de plusieurs sites de démonstration.
Par coïncidence, NIO a officiellement annoncé fin 2019 le lancement d'une nouvelle borne de recharge ultra-rapide de 640 kW, entièrement refroidie par liquide. Cette borne est équipée d'un pistolet de recharge à refroidissement liquide de seulement 2,4 kg et sera officiellement lancée en avril prochain. Jusqu'à présent, nombreux sont ceux qui ont annoncé 2024 comme l'année de l'explosion des superchargeurs à refroidissement liquide. À propos de cette nouveauté, je pense que de nombreuses questions subsistent : qu'est-ce que la recharge par liquide ? Quels sont ses avantages uniques ? Le refroidissement liquide deviendra-t-il la principale voie de développement de la suralimentation à l'avenir ?
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Une charge plus efficace et plus rapide
« À ce jour, il n'existe pas de définition standard unifiée pour ce que l'on appelle un compresseur à refroidissement liquide », a expliqué Wei Dong, ingénieur au Laboratoire de technologie microélectronique de l'Université de technologie de Xi'an, à un journaliste de China Automotive News. En termes simples, la charge par pile de compresseurs à refroidissement liquide utilise la circulation de liquide pour évacuer rapidement la chaleur générée pendant la charge par des composants clés tels que les modules de charge, les câbles et les têtes de pistolet de charge. Une pompe dédiée actionne le flux de liquide de refroidissement, dissipant ainsi la chaleur et permettant à l'équipement de charge de maintenir un fonctionnement efficace. Le liquide de refroidissement des piles de compresseurs à refroidissement liquide n'est pas de l'eau ordinaire, mais contient principalement de l'éthylène glycol, de l'eau, des additifs et d'autres substances. Quant à la proportion, elle est le secret technique de chaque entreprise. Le liquide de refroidissement peut non seulement améliorer la stabilité et l'effet de refroidissement du liquide, mais aussi réduire la corrosion et les dommages à l'équipement. Il est important de savoir que la méthode de dissipation thermique a un impact considérable sur les performances de l'équipement de charge. Selon les calculs théoriques, la perte de chaleur actuelle des batteries de charge rapide CC haute puissance est d'environ 5 %. Une mauvaise dissipation thermique accélère non seulement le vieillissement des équipements, mais entraîne également un taux de défaillance élevé des équipements de charge.
C'est précisément grâce à la technologie de dissipation thermique par refroidissement liquide intégral que la puissance des superchargeurs à refroidissement liquide intégral est bien supérieure à celle des superchargeurs à recharge rapide classiques. Par exemple, la superchargeuse à refroidissement liquide de Huawei atteint une puissance maximale de 600 kW, permettant aux utilisateurs de profiter d'une recharge ultra-rapide, comparable à « une tasse de café et une charge complète ». « Bien que le courant et la puissance des superchargeurs à refroidissement liquide intégral diffèrent actuellement, ils sont tous plus puissants que les chargeurs rapides et les superchargeurs conventionnels. » Zeng Xin, professeur à l'Université des sciences et technologies de Pékin, a déclaré à un journaliste de China Automotive News : « Actuellement, la puissance des superchargeurs à recharge rapide ordinaires est généralement d'environ 120 kW, et celle des superchargeurs classiques d'environ 300 kW. La puissance des superchargeurs à refroidissement liquide de Huawei et NIO peut atteindre 600 kW. De plus, la superchargeuse à refroidissement liquide de Huawei est dotée de fonctions d'identification intelligente et de réglage adaptatif. » Il peut ajuster automatiquement la puissance de sortie et le courant en fonction des exigences de débit des packs de batteries de différents modèles, atteignant un taux de réussite de charge unique allant jusqu'à 99 %.
« Le réchauffement des piles suralimentées entièrement refroidies par liquide a également stimulé le développement de toute la chaîne industrielle. » Selon Hu Fenglin, chercheur au Centre de technologie d'innovation des nouvelles énergies de l'Institut de technologie avancée de Shenzhen, les composants nécessaires aux piles suralimentées entièrement refroidies par liquide peuvent être grossièrement divisés en composants d'équipement de surcharge, composants structurels généraux, matériaux de charge rapide haute tension et autres composants, y compris les composants de détection intelligents, les puces en carbure de silicium, les pompes de puissance, les liquides de refroidissement, ainsi que les modules entièrement refroidis par liquide, les pistolets de charge entièrement refroidis par liquide et la charge. La plupart d'entre eux ont des exigences de performance plus strictes et des coûts plus élevés que les composants utilisés dans les piles de charge conventionnelles.
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Facile à utiliser, cycle de vie plus long
Comparées aux bornes de recharge ordinaires et aux bornes de recharge rapides/superchargeuses conventionnelles, les bornes de recharge superchargeuses entièrement refroidies par liquide rechargent non seulement plus rapidement, mais présentent également de nombreux avantages. « Le pistolet de recharge du superchargeur entièrement refroidi par liquide de Huawei est très léger, et même les femmes, même peu musclées, peuvent l'utiliser facilement, contrairement aux pistolets de recharge précédents qui étaient encombrants », a déclaré Zhou Xiang, propriétaire d'une voiture électrique à Chongqing.
L'application d'une série de nouvelles technologies, de nouveaux matériaux et de nouveaux concepts confère aux piles de suralimentation entièrement refroidies par liquide des avantages que les piles de charge conventionnelles ne pouvaient égaler auparavant. Hu Fenglin a expliqué que pour les piles de suralimentation entièrement refroidies par liquide, le courant et la puissance sont plus importants, ce qui signifie une charge plus rapide. Normalement, l'échauffement du câble de charge est proportionnel au carré du courant. Plus le courant de charge est élevé, plus l'échauffement du câble est important. Pour réduire la quantité de chaleur générée par le câble et éviter la surchauffe, la section du fil doit être augmentée, ce qui implique un alourdissement du pistolet et du câble de charge. Le compresseur entièrement refroidi par liquide résout le problème de dissipation thermique et utilise des câbles de section plus petite pour assurer la transmission de courants plus importants. Par conséquent, les câbles des piles de suralimentation entièrement refroidies par liquide sont plus fins et plus légers que ceux des piles de suralimentation conventionnelles, et les pistolets de charge sont également plus légers. Par exemple, le pistolet de charge des piles de suralimentation entièrement refroidies par liquide de NIO ne pèse que 2,4 kg, soit beaucoup plus léger que les piles de charge classiques. La pile est beaucoup plus légère et offre une meilleure expérience utilisateur, notamment pour les femmes propriétaires de voitures, et est plus pratique à utiliser.
« L'avantage des piles de suralimentation entièrement refroidies par liquide est leur sécurité accrue. » Wei Dong a expliqué que, par le passé, la plupart des piles de recharge utilisaient un refroidissement naturel, un refroidissement par air ou d'autres méthodes, ce qui nécessitait des trous de ventilation dans les zones concernées. L'air mélangé à de la poussière, voire à de fines particules métalliques, au brouillard salin et à la vapeur d'eau pénétrait alors à l'intérieur de la pile et était adsorbé à la surface des composants électriques, entraînant des problèmes tels qu'une réduction des performances d'isolation du système, une mauvaise dissipation thermique, une diminution de l'efficacité de charge et une réduction de la durée de vie des équipements. En revanche, le refroidissement par liquide intégral permet une couverture complète, une meilleure isolation et une sécurité accrue, et permet à la pile de recharge d'atteindre un niveau d'étanchéité à la poussière et à l'eau supérieur, conforme à la norme électrique internationale IP65, avec une fiabilité accrue. De plus, après l'abandon du système multi-ventilateurs refroidi par air, le bruit de fonctionnement de la pile de suralimentation entièrement refroidie par liquide a été considérablement réduit, passant de 70 décibels pour la pile refroidie par air à environ 30 décibels, soit un niveau proche d'un murmure, évitant ainsi la nécessité de recourir à la recharge rapide en zone résidentielle. Des plaintes concernant le bruit nocturne étaient embarrassantes.
Des coûts d'exploitation réduits et des cycles de récupération plus courts constituent également l'un des avantages des piles suralimentées entièrement refroidies par liquide. Zeng Xin a expliqué que les piles de charge traditionnelles refroidies par air ont généralement une durée de vie maximale de 5 ans, mais que les durées de location actuelles pour l'exploitation des stations de charge sont généralement de 8 à 10 ans, ce qui signifie qu'un réinvestissement est nécessaire pendant le cycle d'exploitation de la station. Remplacer le dispositif de charge principal. La durée de vie des piles de charge entièrement refroidies par liquide est généralement supérieure à 10 ans. Par exemple, la durée de vie nominale des piles de charge suralimentées entièrement refroidies par liquide de Huawei est supérieure à 15 ans, ce qui peut couvrir l'intégralité du cycle de vie de la station. De plus, contrairement aux piles de charge utilisant des modules refroidis par air qui nécessitent une ouverture fréquente des armoires pour le dépoussiérage et la maintenance, les piles de charge entièrement refroidies par liquide ne nécessitent qu'un rinçage après accumulation de poussière dans le radiateur externe, ce qui simplifie la maintenance.
Globalement, le coût total du cycle de vie d'un compresseur de suralimentation entièrement refroidi par liquide est inférieur à celui d'un équipement de charge traditionnel refroidi par air. Avec l'utilisation et la promotion des compresseurs de suralimentation entièrement refroidis par liquide, leurs avantages économiques deviendront de plus en plus évidents.
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Le marché offre de belles perspectives et la concurrence s'intensifie
En effet, avec l'augmentation continue du taux de pénétration des véhicules à énergies nouvelles et le développement rapide des infrastructures de soutien telles que les bornes de recharge, les bornes de suralimentation entièrement refroidies par liquide sont devenues un enjeu concurrentiel dans le secteur. De nombreux fabricants de véhicules à énergies nouvelles, de bornes de recharge et d'entreprises technologiques, entre autres, ont entamé la recherche et le développement technologiques ainsi que la conception de bornes de suralimentation entièrement refroidies par liquide.
Tesla est le premier constructeur automobile à déployer des stations de suralimentation à refroidissement liquide par lots. Ses stations de suralimentation V3 adoptent une conception entièrement refroidie par liquide, des modules de charge et des pistolets de charge également refroidis par liquide. La puissance de charge maximale d'un pistolet est de 250 kW. Depuis l'année dernière, Tesla aurait progressivement déployé de nouvelles stations de suralimentation V4 à refroidissement liquide dans le monde entier. La première station de suralimentation V4 d'Asie a été inaugurée à Hong Kong, en Chine, en octobre dernier, et sera bientôt commercialisée en Chine continentale. La puissance de charge maximale théorique de cette station serait de 615 kW, soit l'équivalent des performances des stations de suralimentation à refroidissement liquide de Huawei et NIO. La concurrence sur le marché des stations de suralimentation à refroidissement liquide semble avoir commencé discrètement.
« D'une manière générale, les compresseurs de suralimentation entièrement refroidis par liquide offrent des capacités de charge haute puissance et une efficacité de charge considérablement améliorée, ce qui peut atténuer efficacement l'anxiété des utilisateurs. » Dans une interview avec un journaliste de China Automotive News, il a toutefois expliqué que les applications actuelles des compresseurs de suralimentation entièrement refroidis par liquide sont limitées, ce qui entraîne des coûts plus élevés. De plus, la charge haute puissance nécessitant une gestion optimisée de la sécurité des batteries et une augmentation de la tension du véhicule, le coût augmentera également de 15 à 20 %. Globalement, le développement de la technologie de charge haute puissance nécessite une prise en compte complète de facteurs tels que la gestion de la sécurité du véhicule, la contrôlabilité indépendante des dispositifs haute tension et le coût. Il s'agit d'un processus progressif.
« Le coût élevé des piles de suralimentation refroidies par liquide est l'un des obstacles pratiques à leur promotion à grande échelle. » Hu Fenglin a déclaré que le coût actuel d'une pile de suralimentation Huawei est d'environ 600 000 yuans. À ce stade, les petites et moyennes entreprises du secteur de la recharge sont généralement difficiles à concurrencer. Cependant, à long terme, avec l'expansion des applications et la réduction des coûts, les nombreux avantages des piles de suralimentation entièrement refroidies par liquide deviendront progressivement évidents. La forte demande des utilisateurs et le marché pour une recharge sûre, rapide et rapide ouvriront de nouvelles perspectives pour le développement de piles de suralimentation entièrement refroidies par liquide.
Un rapport de recherche récent publié par le CICC a souligné que la surcharge du refroidissement liquide stimule la modernisation de la chaîne industrielle et que la taille du marché intérieur devrait atteindre près de 9 milliards de yuans en 2026. Sous l'impulsion des constructeurs automobiles, des sociétés énergétiques, etc., on s'attend initialement à ce que le nombre de stations de suralimentation à refroidissement liquide nationales atteigne 45 000 en 2026.
Zeng Xin a également souligné qu'en 2021, moins de 10 modèles sur le marché intérieur prendront en charge la suralimentation ; en 2023, ce chiffre dépassera 140, et ce chiffre devrait augmenter à l'avenir. Cela reflète non seulement l'accélération du rythme de vie et de travail des citoyens pour l'approvisionnement en énergie des véhicules à énergies nouvelles, mais aussi l'évolution de la demande du marché. De ce fait, les perspectives de développement des piles de suralimentation entièrement refroidies par liquide sont prometteuses.
Date de publication : 15 mars 2024