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5 minutes charge comprise : comment la NASA pourrait rendre la recharge des véhicules électriques extrêmement plus rapide

14 octobre 2022 à 14h50
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Voiture electrique en charge
© Shutterstock

Alors que les ventes de véhicules électriques progressent chaque année, le monde de la recherche promet des avancées significatives dans ce secteur pour les prochaines années.

De quelques dizaines de minutes à plusieurs heures, le temps de recharge d'un EV reste un argument de poids pour les plus sceptiques. Mais une nouvelle technologie développée pour les missions spatiales pourrait considérablement le réduire.

De nouveaux câbles pour la conquête spatiale

En partenariat avec l'université de Purdue, la NASA a mis au point ce qu'elle appelle le « subcooled flow boiling ». Cette technologie permet aux câbles électriques de supporter des charges plus élevées en les refroidissant, ce qui donne lieu à un flux électrique plus rapide et sans risque de surchauffe. Cela accompagnera de nombreux projets de l'agence qui nécessitent des dispositifs de plus en plus complexes exigeant des températures très spécifiques pour fonctionner. Parmi les projets qui en bénéficieront, la NASA mentionne sur son blog des « systèmes d'alimentation par fission nucléaire pour les missions vers la Lune, Mars et au-delà », mais également des « pompes à chaleur à compression de vapeur pour les habitats lunaires et martiens ».

Mais, les chercheurs prévoient également une utilisation pratique sur le plancher des vaches. En effet, ils affirment que leurs travaux pourraient être étendus aux véhicules électriques : « Cette même technologie pourrait rendre la possession d'une voiture électrique ici sur Terre plus facile et plus réalisable. L'application de cette nouvelle technologie a permis [une] réduction sans précédent du temps nécessaire à la charge d'un véhicule. » Ils annoncent un temps de recharge de cinq minutes, et selon eux, ce sera tout à fait applicable dans les années à venir.

Un courant jusqu’à 4,6 fois supérieur

C’est à l’université de Purdue que se développe un prototype qui reproduit « toutes les caractéristiques d'une station de charge réelle : il comprend une pompe, un tube du même diamètre qu'un câble de charge réel, les mêmes commandes et instruments, et il présente les mêmes débits et températures ». La différence est que le courant qu'il serait capable de délivrer serait 4,6 fois supérieur à ce que l'on trouve aujourd'hui sur le marché des chargeurs de véhicules électriques. De plus, la chaleur émise serait considérablement réduite. La NASA entrevoit des dispositifs capables de fournir un courant électrique de près de 1 400 ampères. C'est presque 5 fois supérieur aux 520 ampères que les voitures électriques reçoivent actuellement. À noter que les chargeurs domestiques, eux, fournissent généralement moins de 150 ampères.

L'année dernière, les mêmes chercheurs avaient cependant précisé : « En fin de compte, les temps de charge dépendront de la puissance nominale de sortie de l'alimentation et du câble de charge ainsi que de la puissance nominale d'entrée de la batterie. Pour obtenir une charge inférieure à cinq minutes, les trois composants devront être évalués à 2 500 ampères. » Ainsi, un nouveau câble ne suffit pas à changer la donne. En attendant, l'université de Purdue envisage déjà de travailler avec des industriels et des constructeurs automobiles dans les deux prochaines années.

Source : USA Today

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Liensun
520x5=1400?
tfpsly
des dispositifs capables de fournir un courant électrique de près de 1 400 ampères. C’est presque 5 fois supérieur aux 520 ampères que les voitures électriques reçoivent actuellement.<br /> C’est une mauvaise traduction de l’article source, qui déjà n’est pas très clair :<br /> Using a technique known as « subcooled flow boiling, » the tech could boost the amount of electrical current EV chargers by roughly 1,400 amps, nearly five times the rate of up to 520 amps currently supplied to EVs<br /> Ce serait donc 1400 amps en plus que les jusque-520-amps-max actuels, qui ferait une progression en moyenne de x5 (en prenant un ampérage actuel moyen vers 380 amps).
Bestdoud
On est plus à 3 qu’à 5. Ça fait une sacrée différence quand même<br /> On est pas prêt d’y voir arriver vu les contraintes que cela doit imposer et les couts aussi
papuya
« extrêmement » est un superlatif absolu.<br /> On ne dit pas « extrêmement plus » mais « beaucoup plus ».<br /> Même remarque qu’au-dessus sur les 3 fois et 5 fois.
gerome21
Encore une annonce farfelue qui ne sera jamais mise en œuvre, comme toutes les autres qui jalonnent, depuis le début, l’histoire de la VE. Que d’énergie dépensée pour tomber dans les oubliettes de l’utopie.
ypapanoel
+1 : grosse faute de français.
Anne-Onyman
Mais la limite du temps de charge vient-elle des câbles ou de la batterie elle-même? Parce que la recharge ralenti fortement à partir de 80% et il me semble que cela est dû uniquement à la chimie de la batterie.<br /> Sinon, il me semble que les câbles refroidis par eau existent déjà sur les stations de cjarge Tesla par exemple.
Nmut
Beaucoup d’inventions « farfelues » sont oubliées … parce qu’on les utilise tous les jours sans y penser ou sans le savoir.<br /> Je me souviens quand je faisais mes études, on parlait de la fibre optique comme une révolution majeure mais beaucoup rigolaient, un débit de 10Gb/s ne servait absolument à rien, aucun équipement pouvait suivre, ça coutait bien trop cher et c’était le ridicule absolu! 10 ans plus tard, tous les réseaux importants basculaient en fibre pour une question de débit et de cout, qui s’en souvient? Personne, c’est normal d’avoir la fibre chez soi et une jarretière qui arrive dans sa box avec 1Gb/s bidirectionnel! <br /> Et dernier point: il y a DEJA des câbles de charge refroidis, la techno de la NASA n’est qu’une amélioration d’un truc existant!
Nmut
C’est clair que les câbles ne sont qu’une partie du problème. Le refroidissement et le vieillissement accéléré des batteries sont aussi des problèmes à résoudre.
_Troll
Pourquoi ces cables chauffent ils autant ? Leur diametre est insufisant par raport a l’amperage ?
kyril_LEKARSKI
Bonjour Troll,<br /> Les câbles chauffe par effet Joule en application de l’équation P=R.I2. La puissance dissipée sous forme de chaleur par un câble qui véhicule du courant varie donc au carré du courant qui le traverse. Il existe plusieurs solutions pour encaisser plus de courant:<br /> réduire la résistance : soit en augmentant le diamètre du câble (le câble serait trop gros pour recharger un VE en 5 min). Soit en prenant un matériau avec moins de résistance (mais la recherche n’est pas encore suffisamment avancée pour utiliser du graphene ou un supraconducteur)<br /> augmenter la capacité de dissipation thermique du câble (C’est l’objet de cet article). Mais c’est une solution d’ultime recours car l’énergie est dissipée en pure perte et fait baisser le rendement globale…<br /> Augmenter la tension : c’est la solution adoptée par EDF sur ses lignes haute tension. Ici on fait intervenir une autre équation : I =P/U. Pour une même puisse P, plus U est important plus I est faible. Du coup on dissipe moins de puissance en pure perte dans les câbles. Cette solution est celle actuellement favorisée par le constructeur de VE (Renault viens d’annoncer le passage à 800V pour ses batteries et moteurs)<br /> Voilà<br /> J’espère que cette réponse vous convient<br /> Cordialement<br /> Kyril LEKARSKI
Pierro787
Il faudra bien trouver une solution pour les camions et les utilitaires qui ne peuvent pas se permettre de rester immobilisés de longues minutes en charge chaque jours en raison d une trop faible autonomie.<br /> Une camionnette n a rien à voir avec une Tesla en terme de consommation, de poids et de contrainte pratique.<br /> Les constructeurs sont tellement dans l impasse avec le système actuel de batterie qu ils parlent désormais d hydrogène et pile à combustible.
_Troll
Bonjour Kyril,<br /> C’est tres gentil de votre part d’ecrire votre premier message sur ce forum en reponse a un troll. Si vous etes nouveau sur Clubic alors bienvenu parmis nous. Merci pour votre reponse qui me convient tres bien. Elle est bien argumentee et bien ecrite. Pour en revenir aux cables electriques, il y a aussi la longeur qui joue sur la chauffe. Quelle est la longeur d’un cable ordinaire ? Conbien contient-il de lignes ? Il est souple ou semi rigide ? Je demande car je n’ai encore jamais vu de borne de recharge.
gerome21
Les inventions utiles ne sont jamais farfelues, les annonces tonitruantes sur la VE sont des calembredaines sans intérêt.
MattS32
_Troll:<br /> Pour en revenir aux cables electriques, il y a aussi la longeur qui joue sur la chauffe.<br /> Pas vraiment.<br /> La longueur joue bien sur la quantité d’énergie dissipée dans le câble : à toutes autres caractéristiques égales, la résistance du câble est proportionnelle à sa longueur, et donc la puissance dissipée l’est également.<br /> Mais dans le même temps, la surface au travers de laquelle cette puissance est dissipée est également proportionnelle à la longueur du câble. La puissance que le câble peut dissiper à température égale est donc elle aussi proportionnelle à la longueur du câble.<br /> Et du coup, la température atteinte par le câble est la même quelque soit sa longueur.<br /> _Troll:<br /> Il est souple ou semi rigide ?<br /> Grosso modo, pour se donner une idée, un câble CCS2 (utilisé pour les puissances élevées, en courant continu) est aussi souple, si ce n’est un peu plus qu’un tuyau de station essence. Un câble Type 2 (utilisé pour les puissances « faibles », théoriquement jusqu’à 95 kW environ, 22 kW en pratique, en courant alternatif) est beaucoup plus souple (le mien s’enroule sans difficulté avec des rayons de courbures inférieures à 10 cm… mais faut dire aussi que c’est un monophasé 16A, les triphasé 32A sont un peu moins souples).<br /> _Troll:<br /> Conbien contient-il de lignes ?<br /> Un type 2 a 5 ou 7 lignes, 2 pour la communication, la terre, le neutre et 1 ou 3 phases.<br /> Un CCS2 a 5 lignes, 2 pour la communication et la terre, où il réutilise les contacts du type 2, le + et le - (qui sont l’extension en dessous de la prise type 2).<br /> CCS2-vs-type2-800x450800×450 55 KB<br /> (note : les photos ne sont pas à l’échelle, le connecteur type 2 a exactement la taille et la forme de la partie haut du connecteur CCS2, ce qui fait qu’on peut brancher un câble type 2 sur une voiture équipée d’une prise CCS2, qui en UE doit obligatoirement accepter d’être chargée avec du type 2).
_Troll
Bonjour MattS32,<br /> Merci pour votre reponse qui est, comme d’habitude, toujours bien argumentee et bien ecrite.
Guibsou
La première partie du titre m’a fait sourire ^^
Laurent13
Merci Monsieur LEKARSKI, nous voyons ainsi que vous êtes un scientifique qui rappelle aux néophytes les bases de l’électricité.<br /> Quand j’étais jeune j’avais appris que plus on rechargeait une batterie rapidement, plus elle s’endommageait. Cordialement.
Hellvtic
Bon en plus il y a les limites humaines parce que les seules fois ou j’utilise les chargeurs rapides c’est pendant les départ en vacance et j’en profite pour aller pisser et prendre un café, et en 2030 je suis par certain d’aller plus vite qu’aujourd’hui, ni d’en avoir envie. 30 min ca me convient bien.
Nmut
C’est toujours vrai. Suivant le type de batterie, il y a différents problèmes générés par la charge rapide qui endommagent les batteries. La recherche cherche à diminuer ces soucis (chaleur, dentrites, …) ou à trouver de nouvelles technologies moins sujettes à ces problèmes, tout en gardant un bon rendement, une taille et un poids raisonnable. En fait c’est compliqué, car dans la majorité des cas, une avancée d’un coté fait perdre de l’autre!
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