Le géant chinois des VE BYD a secoué le monde de la mobilité électrique en dévoilant sa nouvelle technologie de ‘charge flash’, qui fournit jusqu'à 1,5 mégawatt de puissance et permet de passer d'environ 10% à 70% en cinq minutes environ, soit des temps de charge proches de ceux du ravitaillement en carburant d'une voiture à essence.

Cette annonce a suscité une vague de spéculations sur la question de savoir si la recharge ultra-rapide pourrait nuire à l'échange de batteries, un modèle défendu principalement par le fabricant chinois de véhicules électriques NIO. Si la recharge devient presque aussi rapide que l'échange de batterie, ce dernier a-t-il encore un sens ?

La réalité est plus nuancée

La recharge en mégawatts est techniquement plausible et de plus en plus à portée de main. Le système de BYD permettrait de passer de 10% à 97% en moins de dix minutes dans des conditions optimales, et l'entreprise prévoit de déployer un vaste réseau de chargeurs ultra-rapides en Chine.

Les rapports suggèrent que BYD vise à construire jusqu'à 20 000 stations au niveau national, avec une expansion à l'étranger en Europe et aux États-Unis à partir de 2026.

Ces niveaux de puissance sont nettement supérieurs à ceux de la plupart des infrastructures de recharge publiques actuelles. Les chargeurs rapides à courant continu typiques en Europe fournissent entre 150 et 350 kW, tandis que même les systèmes actuels les plus rapides dépassent rarement 500 kW. Un chargeur capable de fournir 1,5 MW représente donc un changement radical dans les performances de charge.

Défis techniques importants

L'un des principaux obstacles est la chaleur. Le chargement d'une grande batterie en quelques minutes seulement peut générer des charges thermiques importantes dans les cellules.

Pour éviter les risques de dégradation ou de sécurité, les batteries nécessitent des systèmes de refroidissement sophistiqués et des conceptions de cellules optimisées pour des taux de charge extrêmement élevés. Même dans ce cas, la puissance maximale n'est généralement disponible que pendant une courte partie de la courbe de charge.

Une autre contrainte réside dans le matériel de charge lui-même. La fourniture d'une puissance de l'ordre du mégawatt nécessite des câbles refroidis par liquide et des architectures à haute tension, généralement de l'ordre de 800 à 1000 volts ou plus.

Les voitures doivent également être spécialement conçues pour supporter des taux de charge aussi extrêmes, avec des batteries renforcées, un système de refroidissement avancé et des composants électroniques de grande puissance.

Cela signifie que seuls les véhicules construits sur des plateformes de nouvelle génération, comme la nouvelle Super e-Platform de BYD, prendront initialement en charge la charge mégawatt, et le matériel supplémentaire devrait ajouter plusieurs centaines, voire quelques milliers d'euros au coût d'un véhicule.

Les connecteurs et l'infrastructure ressemblent davantage à ceux du système de recharge Megawatt actuellement en cours de développement pour les camions électriques qu'à ceux des chargeurs conventionnels des voitures particulières.

Plus d'une centaine de logements

Le défi le plus négligé est peut-être celui du réseau électrique. Un seul chargeur de 1,5 MW peut consommer autant d'énergie que plus d'une centaine de foyers. Une station comportant plusieurs chargeurs de ce type fonctionnant simultanément pourrait nécessiter des connexions au réseau à l'échelle industrielle.

Pour y remédier, de nombreux modèles de charge ultra-rapide, y compris ceux que BYD devrait déployer, s'appuient sur de grandes batteries stationnaires intégrées à la station de charge.

Ces batteries agissent comme des tampons énergétiques. Au lieu de tirer directement du réseau une puissance de l'ordre du mégawatt, la station charge lentement sa propre batterie à un taux plus faible. Lorsqu'une voiture se branche, la batterie de la station se décharge rapidement, se combinant à l'énergie du réseau pour fournir le pic de charge élevé.

Cette approche permet aux stations de fournir des pointes de puissance extrêmement élevées sans nécessiter de connexions au réseau de taille équivalente, bien qu'elle augmente le coût et la complexité de l'infrastructure.

Qu'en est-il alors de l'échange de batteries ?

Dans la pratique, la recharge et l'échange de mégawatts répondent à des problèmes similaires - minimiser les temps d'arrêt pour les utilisateurs de VE - mais ils le font de manière différente.

La recharge ultra-rapide réduit considérablement les temps d'attente, ce qui pourrait rapprocher la commodité du ravitaillement en carburant d'un véhicule à combustion. L'échange de batterie, quant à lui, remplace la batterie épuisée par une autre entièrement chargée en quelques minutes.

L'échange offre également des avantages que le chargement n'élimine pas complètement. Il garantit une batterie entièrement chargée à chaque fois, évite les charges ultra-rapides répétées qui pourraient accélérer l'usure de la batterie et peut être particulièrement intéressant pour les flottes commerciales qui doivent minimiser les temps d'arrêt.

Au-delà de la technologie, une autre comparaison essentielle entre la recharge ultra-rapide et l'échange de batteries est le débit, c'est-à-dire le nombre de voitures que chaque système peut desservir.

L'échange de batteries présente ici un avantage certain. Une NIO Power Swap Station moderne peut effectuer un échange en 144 secondes environ et traiter jusqu'à 480 véhicules par jour et par station dans des conditions optimales.

En Chine, le réseau national de NIO a démontré son évolutivité en effectuant plus de 150 000 échanges de batteries par jour dans ses stations pendant les périodes de pointe.

La recharge en mégawatts réduit cet écart, mais ne l'élimine pas. Une session de charge de cinq minutes permet théoriquement de charger environ douze véhicules par heure et par chargeur, soit environ 250 véhicules par jour si le chargeur fonctionne en continu.

Dans la pratique, le débit sera inférieur en raison des files d'attente, du temps de paiement et du fait que les vitesses de charge ultra-rapides ne sont généralement maintenues que pendant une partie de la session.

Plus de véhicules par jour

En d'autres termes, si la recharge mégawatt réduit considérablement les temps d'attente par rapport aux chargeurs rapides actuels, une seule station d'échange peut encore traiter plus de véhicules par jour qu'un seul point de recharge.

Cela dit, l'infrastructure d'échange nécessite un autre type d'investissement. Les stations doivent stocker des dizaines de packs de batteries, entretenir une robotique complexe et s'appuyer sur des formats de batteries standardisés pour plusieurs modèles de véhicules.

La recharge ultra-rapide, en revanche, fonctionne avec des architectures de véhicules conventionnelles et peut servir à de nombreuses marques tant que les normes de recharge sont compatibles.

La recharge en mégawatts pourrait donc réduire l'avantage pratique de l'échange de batteries pour les conducteurs privés, en particulier si les temps de recharge approchent les cinq minutes. Pour de nombreux automobilistes, se brancher pendant quelques minutes peut sembler presque aussi pratique que de remplacer une batterie.

Pourtant, l'échange conserve des avantages dans des cas d'utilisation spécifiques. Les opérateurs de flottes, les taxis et les véhicules logistiques peuvent encore bénéficier de la garantie de batteries entièrement chargées et de délais d'exécution extrêmement prévisibles. Sur les marchés urbains denses où la recharge à domicile est limitée, la gestion centralisée des batteries peut également rester intéressante.