La recharge rapide en 800 Volts

[RD150]

Il y a 2 heures, alfniev a dit :

Question technique 

Une taycan ou ioniq5 qui charge sur une borne 400V DC ( la grande majorité ) 

• la voiture recalibre son pack de batterie pour charger a 400V ?
• la voiture a un convertisseur supplémentaire pour adapter le 400V reçu vers du 800V ?

C'est le moteur qui sert à convertir le 400 en 800 volts, au moins chez Hyundai et Kia :

https://www.automobile-entreprise.com/Les-atouts-electriques-du-Kia-EV6,11366

[Grand-Vince]

Il y a 3 heures, alfniev a dit :

Question technique 

Une taycan ou ioniq5 qui charge sur une borne 400V DC ( la grande majorité ) 

• la voiture recalibre son pack de batterie pour charger a 400V ?
• la voiture a un convertisseur supplémentaire pour adapter le 400V reçu vers du 800V ?

La réponse B

Dans la Ioniq 5 c'est bien le DC400 qui est "upscalé" en interne par le véhicule (en utilisant les bobinages du stator au passage), pour s'adapter au pack de 800V, et pas l'inverse

La Taycan connais pas

[alfniev]

ils ont sortit un cousin du chargeur caméléon de la zoé de 2012 ? ;-)

Avec la zoé c'était différent , il s'agissait de convertie du AC vers DC

 

Au final un étage de conversion en plus , donc un peu plus de complexité dans le VE.

Et certainement aussi des limitations techniques de courant max qui brideront la puissance de recharge en 400V. Par exemple sur les chargeurs tesla ( bientôt ouvert ) les 640A ne seront pas supportés.

[zeta]

Il y a 10 heures, e-Lionel a dit :

Donc au final, le 800V permet, pour une puissance donnée, de diviser l'intensité par 2, et limiter l'échauffement associé (effet joule = rI²).

Dit autrement, là où le 100 kW était difficile à atteindre en 400 V à cause de l'échauffement, il devient parfaitement accessible et sûr si on passe en 800 V.

Quant au stress des cellules, il n'est pas lié à l'intensité mais à l'échauffement qui en résulte : charger à 3C ou même 4C une cellule à 20% de charge est moins "stressant" que de la charger à 1C arrivé à 90% de charge (d'où les courbes de charge observées).

Et pour finir le HS (désolé), les nlles technos de batterie se concentrent principalement sur cet objectif : augmenter l'intensité en charge sans contrainte sur la cellule (moi j'aurai préféré des batteries aussi lentes à charger qu'aujourd'hui mais 10 fois moins chères....🙄)

 

 

Attention a ces calculs. La configuration des batteries n'a aucun impact sur la charge des cellules ou les pertes dans le pack. Il y a des impacts ailleurs, mais pas dans le pack.

@Myrddin l'a déjà expliqué, mais si tu veux une autre façon de voir, il faut raisonner en puissance et pas en courant/tension.

Si tu prends 100 cellules de 1Wh, et que tu les charges avec 100W, qu'elles soient toutes en série ou toutes en parallèle (ou un combo des 2) elle seront toutes chargées avec 1W, donc 1C, et l'échauffement interne associé.

 

Le chargement des batteries est très efficace, donc la majorité de la puissance est accumulée dans la batterie en déplacement le lithium, pour pouvoir être restitué ensuite en la déchargeant.

Une partie de l'énergie est dissipée en chaleur dans le pack, ce qui est l'un des facteurs limitant pour augmenter la vitesse de charge, et comme dis au dessus cela ne dépends pas de la tension du pack, donc il n'y a rien à gagner en vitesse de charge a changer d'architecture.

Ensuite, il y a des pertes dans les câbles entre le pack et la borne, et là il y a un impact si on diminue le courant en gardant la même section de câble comme tu l'indiques avec la formule rI², sachant que cette puissance dissipée est un très faible pourcentage de la puissance allant dans la batterie.

Ensuite il y a les pertes dans l'élévateur de tension interne à la borne. Il est difficile de chiffrer l'évolution de ces pertes selon la tension. De façon générale, plus on élève la tension moins le rendement est bon, mais le choix des composants à un fort impact aussi (les transistors pour les fortes tensions ont plus de pertes de commutation dues aux capacités parasites, mais le courant plus faible peu les compenser ou pas, idem dans les inductances et autres composants).

 

Au final si le 800V parait améliorer les vitesses de charges possibles, c'est juste qu'ils mettent des meilleurs batteries sur ces modèles, capable d'accepter cette puissance. Le reste de la chaîne (hors batterie) voit un impact potentiel de rendement, particulièrement sur les câbles entre borne et véhicule, mais il est difficile a estimer de façon générale.

 

Pour la charge à 3C à 10% moins contraignante qu'1C à 90%, je vois ce que tu veux dire, mais ce n'est pas l'échauffement qui en est le principal contributeur.

Une batterie n'aime globalement pas fonctionner en charge. Pour charger plus vite, il faut plus de courant. Pour augmenter le courant dans la batterie, il faut augmenter la tension de charge. Cela créé plus de tension dans l'anode. Ce surplus de tension fait que les ions lithium ont tendance à se métalliser directement à côté de l'anode, plutôt que de s'intercaler correctement dans la structure en graphite. C'est ce qu'on appelle les dendrites, qui si elles devient trop importante présentent le risque de perforer le séparateur, ce qui aboutit à un court circuit, et le risque d'emballement thermique/incendie de la cellule.

 

Pour illustrer cet asymétrie de la charge par rapport à la décharge, si on prends un datasheet de batterie : https://www.power-sonic.com/wp-content/uploads/2020/08/PSL-FP-IFR26650PC-Data-Sheet.pdf => Capacité 2,3Ah. Courant de charge maxi 4,6A (donc 2C), Courant de décharge maxi 69A (donc 30C). Il y a un rapport 15 entre ce que cette batterie accepte en charge et en décharge. Et il y a la limite maxi de 4,2V à ne pas dépasser pour éviter la métallisation du lithium, qui empêche de monter la puissance en fin de charge.

 

A cause de cet écart, ils donnent souvent la durée de vie de la cellule en fonction du courant de décharge (et avec charge à 1C généralement), mais rarement en fonction du courant de charge, car il ne faut tout simplement pas dépasser ces limites pour garantir l'intégrité de la batterie. Un autre exemple au pif : https://www.molicel.com/wp-content/uploads/DM_IHR18650C-V4-80073.pdf => La courbe de durée de vie est donnée uniquement en fonction du courant de décharge, celui de charge est toujours 2A (donc 1C pour ce modèle de 2Ah), et plus le courant est fort, plus cela dégrade vite la batterie:

 

[jpp59]

Sur battery university ils montrent bien que plus tu charge fort (tension forte) plus ta batterie se dégrade vite:

 

https://batteryuniversity.com/img/content/lithium2.jpg

 

 

 

[chris59]

Ben oui en même temps c'est logique, pourquoi se faire des nœuds au cerveau ? 😅

[chris59]

Ben oui en même temps c'est logique, pourquoi se faire des nœuds au cerveau ? 😅

[Tartiflex]

il y a 21 minutes, chris59 a dit :

Ben oui en même temps c'est logique, pourquoi se faire des nœuds au cerveau ? 😅

Par ce qu'on est sur le forum d'automobile propre voyons !

[cyberoni]

Personnellement, quand je vois comment le groupe Hyundai/kia fait attention avec la courbe de charge des Niro/Kona (limité à 77kW pour une batterie de 64kWh soit 1.2C max)

Je me dis que si ils sont parti sur une plateforme 800v, c'est que ça doit pas être pour rien. 

La Ioniq5/EV6 charge à 239kW max pour une batterie de 77kWh soit 3.1C.

Si il sont aussi précautionneux que pour leurs autres voitures, ils doivent être au final large en sécurité par rapport à la concurrence.

 

Si je compare un E-niro avec la e-208 qui a une batterie de 50kWh et qui charge à 100kW soit 2C.

La Peugeot charge 66% plus vite que le e-niro.

Au final, si l'on garde le même prorata pour le 800v, un EV6/IONIQ5 qui sortirai chez Peugeot chargerai à plus de 350kW.

[Spif]

il y a 45 minutes, cyberoni a dit :

Si il sont aussi précautionneux que pour leurs autres voitures, ils doivent être au final large en sécurité par rapport à la concurrence.

Pourtant, c'est bien eux qui ont une campagne de rappel en cours sur les Kona / Ioniq38 (mais curieusement pas les Niro / Soul qui ont la même batterie que le Kona ??) pour risque d'incendie de batterie.

Après, pour la précaution, ils y vont 🤣: sauf erreur, le Niro était annoncé en 100kWc à l'origine, downgradé à ~77kWc par la suite. En espérant qu'ils fassent pas de même sur les Ioniq5 ou les EV6

[cyberoni]

il y a 1 minute, Spif a dit :

Pourtant, c'est bien eux qui ont une campagne de rappel en cours sur les Kona / Ioniq38 (mais curieusement pas les Niro / Soul qui ont la même batterie que le Kona ??) pour risque d'incendie de batterie.

Après, pour la précaution, ils y vont 🤣: sauf erreur, le Niro était annoncé en 100kWc à l'origine, downgradé à ~77kWc par la suite. En espérant qu'ils fassent pas de même sur les Ioniq5 ou les EV6

Le problème de batterie ne provient de Hyundai, mais de LG.

C'est un problème de fabrication sur la chaine de montage de LG.

Les niro et Kona ont la même capacité batterie, mais n'ont pas les mêmes constructeur.

De mémoire: LG Chem pour la Kona et CATL pour le E-niro.

[tech60]

il y a une heure, cyberoni a dit :

Personnellement, quand je vois comment le groupe Hyundai/kia fait attention avec la courbe de charge des Niro/Kona (limité à 77kW pour une batterie de 64kWh soit 1.2C max)

Je me dis que si ils sont parti sur une plateforme 800v, c'est que ça doit pas être pour rien. 

La Ioniq5/EV6 charge à 239kW max pour une batterie de 77kWh soit 3.1C.

Si il sont aussi précautionneux que pour leurs autres voitures, ils doivent être au final large en sécurité par rapport à la concurrence.

 

Si je compare un E-niro avec la e-208 qui a une batterie de 50kWh et qui charge à 100kW soit 2C.

La Peugeot charge 66% plus vite que le e-niro.

Au final, si l'on garde le même prorata pour le 800v, un EV6/IONIQ5 qui sortirai chez Peugeot chargerai à plus de 350kW.

En fait je me dis que les constructeurs auto sont vraiment stupides de dépenser des millions en R&D alors qu'il leur suffirait de lire des sujets sur ce forum et de regarder des vidéos de youtubeurs qui n'ont pas la moindre once de début de commencement de légitimité scientifique dans le domaine mais font juste de le l'audience.

J'ai lu les 2 pages de ce sujet, et mise à part 1 vidéo d'1 youtubeur qui roule en VE et met des caisses de banane dans les coffres je n'ai toujours pas compris quel serait le problème avec les plateformes 800V

[Pahtath]

il y a 30 minutes, tech60 a dit :

je n'ai toujours pas compris quel serait le problème avec les plateformes 800V

 

Justement, il n'y a pas de problème, juste un gain que certains estiment marginal, d'où le débat.

Par contre, je serais moins dur sur le critique, plusieurs arguments assez techniques ont été débattus sur l’intérêt du 800V qui sont tout à fait recevables, dans un sens comme dans l'autre.

Modifié août 6, 2021 par Pahtath

[Enreflexion]

et on verra vraiment à moyen terme ce que çà donne

Mais je pense que c'est la tendance inévitable au delà de 200 kW, hors Tesla

[alfniev]

Après je parie que Tesla y passera aussi au 800V , voir plus.

Mais pour les camions , pas forcément pour les voitures.

[tech60]

Et à la seconde où ils passeront en 800V, cette tension deviendra immédiatement la panacée et on verra fleurir moultes vidéos de vendeurs de choucroute ou de poseurs de cartons de bananes qui expliqueront pourquoi cette solution est la meilleure de l'univers 🤣

[FFF3347]

Le 05/08/2021 à 11:56, alfniev a dit :

on parles de surcout au niveau de la borne.

Mais as-t-on aussi un surcout au niveau de l'alimentation de cette borne ? Faut-il un transformateur 20kV/800V , ou un classique 20kV/400V est compatible ?

 

J'ai un exemple sous les yeux : Sur une aire de repos avec une station IONITY mise en service en 2020, c'est du classique 20kV/400V (ex-tarif vert).
Le passage éventuel en 800V, suivant compatibilité du système embarqué donc, se fait directement en courant continue, j'imagine.

[zeta]

Le 06/08/2021 à 08:56, cyberoni a dit :

Personnellement, quand je vois comment le groupe Hyundai/kia fait attention avec la courbe de charge des Niro/Kona (limité à 77kW pour une batterie de 64kWh soit 1.2C max)

Je me dis que si ils sont parti sur une plateforme 800v, c'est que ça doit pas être pour rien. 

La Ioniq5/EV6 charge à 239kW max pour une batterie de 77kWh soit 3.1C.

Si il sont aussi précautionneux que pour leurs autres voitures, ils doivent être au final large en sécurité par rapport à la concurrence.

 

Si je compare un E-niro avec la e-208 qui a une batterie de 50kWh et qui charge à 100kW soit 2C.

La Peugeot charge 66% plus vite que le e-niro.

Au final, si l'on garde le même prorata pour le 800v, un EV6/IONIQ5 qui sortirai chez Peugeot chargerai à plus de 350kW.

Mais comment tu fais pour arriver à des conclusions pareilles ?

 

La vitesse de charge des batteries est un compromis de conception, pas une règle de 3 entre constructeurs.

 

 

Tout d'abord, la capacité du pack est choisi. Par exemple 50kWh.

 

Ensuite un modèle de cellule est choisi, avec une chimie particulière et une capacité de charge maxi donnée ainsi qu'un profil de charge spécifique. Ça peut varier entre 1C et 3C actuellement en gros, selon si la cellule à été optimisé pour la densité de puissance ou d'énergie, et sa qualité de fabrication/coût. Des améliorations comme le chargement au silicium de l'anode améliorent progressivement ce coeff. Si on prends une cellule acceptant 2,5C pour l'exemple, combiné à la taille du pack, cela donne une vitesse de charge théorique maxi 50*2,5 = 125kW.

 

La charge à cette vitesse va créer des pertes dans le pack, et donc un échauffement. Un choix de refroidissement du pack va être choisi : passif, actif à air, liquide, ... avec des performances et un coût plus ou moins important. Si le système de refroidissement est trop faible, la puissance de charge sera limitée lorsque la température dépasse un certain seuil, comme c'est le cas pour les premières LEAF (le "rapidgate"). Ce choix va atténuer plus ou moins la vitesse de charge par rapport au maximum théorique. Les modèles haut de gamme ont des très bons refroidissements (Taycan ou Tesla par exemple), ce qui n'est pas le cas de l'entrée de gamme.

 

En continuant, il y a des câbles, boîtiers électroniques/relais et prises entre le pack et la borne de recharge. Il y a la aussi des choix techniques et de coût à faire. Suivant comment sont dimensionnés ces éléments, cela limitera aussi la puissance maximale possible. C'est l'un des endroit où l'on voit un impact de l'architecture 800V : en augmentant la tension, cela permet de réduire le courant donc pour un même échauffement un câble plus petit et moins cher peut être utilisé. La tension plus importante nécessite de passer dans la catégorie supérieure des composants, donc il n'y a pas forcement un gain économique systématique sur tous les points.

 

 

Donc la vitesse de charge maxi d'un véhicule dépends seulement des choix techniques faits sur un modèle précis selon les performances et coût objectifs.

Chez Hyundai, c'est comme cela que la Ioniq originale avec son pack de 28kWh atteint 70kW (~ 2,5C), la Ioniq suivante avec son pack de 39kWh a seulement 50kW (1,3C), le Kona 64kWh a 77kW (1,2C), et la Ioniq 5 77kWh a 232kW (3C).

Il n'y a absolument rien a comparer avec Peugeot qui sur la e208 à choisi une pack 50kWh et une vitesse de charge de 100kWh (2C).... selon cette logique, la Ioniq 5 chargerait à seulement 144kW (2C) chez Peugeot, pas 350kW...

 

[Phil63]

Le 800V est semble-t-il une révolution. Ce n'est pas moi qui le dit mais AP 😀

https://www.automobile-propre.com/voiture-electrique-comment-le-800-volts-va-revolutionner-la-charge/

 

Mais quels sont les inconvénients du 800V ? 

Et si le 800V c'est si bien que cela, peut-on envisager du 1200V voire du 1600V dans un proche avenir ?

Modifié septembre 26, 2021 par Phil63

[RD150]

Le 26/09/2021 à 10:39, Phil63 a dit :

Le 800V est semble-t-il une révolution. Ce n'est pas moi qui le dit mais AP 😀

https://www.automobile-propre.com/voiture-electrique-comment-le-800-volts-va-revolutionner-la-charge/

 

Mais quels sont les inconvénients du 800V ? 

Et si le 800V c'est si bien que cela, peut-on envisager du 1200V voire du 1600V dans un proche avenir ?

Non, cela sera limité à 1000 volts maximum en alternatif, à 1500 volts en continu,  pour une raison de "norme", jusqu'à cette valeur cela reste de la "basse tension", au dessus c'est de la haute tension les règles d'usages sont totalement différentes. 

Et même à ces valeurs, je ne voudrais pas être présent sur un incident avec mauvais fonctionnement des protections !

 

Un exemple : https://www.totalenergies.fr/particuliers/parlons-energie/dossiers-energie/comprendre-le-marche-de-l-energie/qu-est-ce-qu-un-domaine-de-tension

[e-Lionel]

Et les batteries à 40 ou 30$ du kWh, c'est pour quand ?

Chercher à optimiser les temps de charge en charge rapide concerne une minorité, ceux qui ont besoin d'une charge rapide au moins une fois par semaine.

Mais les batteries sont encore trop chères, et pour l'usage majoritaire, quelques dizaines de km par jour, les performances de la charge rapide n'apportent rien. 

Concrètement on a besoin, pour développer massivement le VE dans les 10 ans à venir, de batteries bon marché, robustes, s'appuyant sur des matériaux abondants et qui permettent leur construction sur tous les continents en minimisant le transport des matières premières.

S'il faut faire des sacrifices sur la durée de recharge DC, je veux bien faire cet effort...

Et si cela permet d'avoir des VE 30 à 40% moins chers, beaucoup seront prêts à faire cet effort également !

[chgros1]

pas oublier que le 800 volts et ses recharges beaucoup plus rapides ont le gros avantage de libérer les bornes plus vite.

[e-Lionel]

Le 26/09/2021 à 20:08, chgros1 a dit :

pas oublier que le 800 volts et ses recharges beaucoup plus rapides ont le gros avantage de libérer les bornes plus vite.

Oui, exactement 2 fois plus vite (en moyenne).

C'est exactement la même chose en charge AC : je ne dispose pas d'un chargeur AC 22 kW, mais je suis ravi de voir les Zoé libérer ces bornes 2 fois plus vite que les autres !

[alfniev]

Le 26/09/2021 à 20:08, chgros1 a dit :

pas oublier que le 800 volts et ses recharges beaucoup plus rapides ont le gros avantage de libérer les bornes plus vite.

C'est le 800V qui permets de charger plus vite ?

Je dirai plutôt que les nouveaux VE capables d'encaisser de fortes puissances commencent a prendre du 800V, et essaient de faire l'amalgame entre "rapidité de charge" et "800V"

 

Un etron charge a 180kW , pourtant il n'est pas en techno 800V , et la ioniq5 est supérieur en charge que de 0 a 30%

les courbes de recharge sont dispo ici :

https://www.automobile-propre.com/voitures/audi-q6-e-tron/recharge/

https://www.automobile-propre.com/voitures/hyundai-ioniq-5/recharge/

 

A coté de ça , la zoé charge a 50kW , une peugeot a 100kW maxi , un niro a 80kW , etc......

Et ce n'est pas a cause de la "techno 400V" ^^^^

 

Le seul avantage du 800V est d'économiser un peu de cuivre dans les câbles de recharge sur les bornes et dans les voitures.

Aucun gain sur le rendement de la charge ou consommation moteur , mais des couts plus importants sur les chargeurs et la voiture ( qui doit adapter le 400V a 800V si branché sur une borne déjà existante )

 

Quitte a changer de tension , passons a 1400V , soit un peu moins de la limite de la base tension !

[Forhorse]

Ouais enfin après y'a les limitations au niveau des semiconduteurs. Un transistor (souvent IGBT) qui supporte 800V c'est pas la même chose qu'un qui doit supporter "que" 400V...  et c'est qu'un des nombreux aspects du problème (isolation, etc...). Suffit pas de dire passons à 1000, 1200, 1400V pour que ça résume juste à un choix de tension.