Solution de recharge VE Les clefs du succès pour l électro-mobilité. Lycée François Villon - Beaugency Philippe Seure Le

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1 Solution de recharge VE Les clefs du succès pour l électro-mobilité Lycée François Villon - Beaugency Philippe Seure Le

2 ODJ : Contexte: VE & Infra sont indissociables Normes, Références & Modes de Charges Offre & Architecture ZE Ready / EV Ready SAVE Questions/Réponses 2

3 Solution de recharge VE Les clefs du succès pour l électro-mobilité 3

4 Contexte: VE & Infra sont indissociables

5 Infrastucture de charge VE: Enjeux Le système de raccordement sur la borne de recharge, élément clé pour les véhicules électriques Au cœur des enjeux énergétiques et environnementaux, le véhicule électrique est une réponse efficace et concrète pour diminuer l empreinte environnementale des transports. Spécialiste mondial de la gestion de l énergie, Schneider Electric compte jouer un rôle important dans l adoption du véhicule électrique et concentre toute son expertise dans le développement de solutions de recharge sûres, faciles à utiliser, économiques et efficaces énergétiquement. Les équipements associés doivent répondre aux exigences en matière de sécurité pour les installations et s intégrer dans le futur réseau électrique intelligent (smart grid). Cela pour garantir : des véhicules électriques disponibles, une facture énergétique optimisée et une empreinte carbone minimale. Source: Livre Blanc - Claude Ricaud & Philippe Vollet - SE 5

6 Infrastructure de charge VE: Recharge L'arrivée du véhicule électrique dans le quotidien des usagers ne doit pas révolutionner leurs habitudes, ni les confronter à des situations nouvelles qui seraient potentiellement dangereuses lors de la recharge des véhicules La recharge d'un véhicule électrique apparaîtra à son utilisateur aussi simple que de brancher un appareil électrique habituel. Mais pour assurer que cette opération se passe en toute sécurité, le système de recharge doit assurer plusieurs fonctions de mises en sécurité et dialoguer avec le véhicule pendant la connexion et la recharge. Source: Livre Blanc - Claude Ricaud & Philippe Vollet - SE 6

7 Infrastructure de charge VE: Sécurité Premier enjeu : la sécurité! Il s agit d éviter tout risque d incendie et d électrocution. Les diagnostics obligatoires sur installations électriques existantes réalisés en France depuis Janvier 2009 montrent que 30% du parc fait l objet de non conformités graves Une prise domestique n a pas été conçue pour tenir un courant de 16A sur une longue durée : elle peut alors noircir, fondre et provoquer un incendie. 7

8 Infrastructure de charge VE: Sécurité La charge d un VE n'est pas comme les autres charges domestiques. Par conséquent, Schneider Electric ne recommande pas d'utiliser la même infrastructure dédiée pour les charges domestiques pour charger un VE. Power Washing machine Electric vehicle Time Slow charge comparison between washing machine and EV 8

9 Solution préconisée par S Au regard des impératifs de sécurité et des contraintes d utilisation, le dispositif de recharge des véhicules électriques doit être conçu selon un standard véhicule électrique spécifique afin de pleinement garantir la sécurité des biens et des personnes. Le circuit de recharge dédié imposé dans le «Mode 3» et défini dans la proposition de norme IEC «ELECTRIC VEHICLE CONDUCTIVE CHARGING SYSTEM» permet de garantir une sécurité maximale des utilisateurs lors de la charge de leur véhicule électrique. Il permet par ailleurs d agir au plus juste sur la puissance de recharge en cas de demande du fournisseur d énergie (smart grid / demande-réponse) et il impose de plus un circuit de recharge spécifique et dédié. Un contrôleur de charge, coté infrastructure, vérifie les éléments suivants avant d enclencher la recharge : Vérification que le véhicule est bien connecté au système. Vérification que la masse du véhicule est bien reliée au circuit de protection de l installation. Vérification de la cohérence des puissances entre le câble, le véhicule et le circuit de recharge. Détermination de la puissance maximale de recharge qui sera allouée au véhicule L ensemble de ces vérifications et de la communication se fait au travers d une communication sur fil spécifique, dit «fil PILOTE». 9

10 Infrastructure de charge VE: Quelques données pour la France / Quizz 28%: part du Transport dans la consommation d énergie 33% : part du Transport dans les émissions de CO2 30 km : Distance moyenne que roule une voiture par Jour 20 Heures : Durée moyenne par jour de stationnement, principalement au Domicile et au Lieu de Travail. 50% : part de la population vivant en zone Urbaine. 10

11 Infrastructure de charge VE: Définition du «véhicule électrique»: 100% Thermiques (Pétrole, BioFuel, Gaz..) Hybrides SANS recharge sur le réseau Schneider-Electric Solutions de recharge pour VE Hybrides AVEC recharge sur le réseau 100 %Electriques 11

12 VE: Evénement mondial Tesla Roadster 2010 Model S 2012 Model X 2014 Kangoo ZE 2011 Fluence ZE 2011 Zoé 2012 Twizy 2012 Blue Car Bolloré 2011 (Autolib) Focus Electric 2013 Transit Electric Nissan Leaf 2011 Heuliez Mia 2011 BMW Mini E 2011 BMW Ser.1 Active E 2012 Toyota Prius PHEV 2012 Class A E Cell 2011 Smart Fortwo 2010 Mitsubishi I Miev 2010 Peugeot Ion 2010 Citroen C Zero 2010 Partner & Berlingo Venturi 2010 BYD e

13 Infrastructure de charge VE: Charge / Durée (ex 20kWh) QUICK Exchange Station 0 Standard KW QD Standard charge Quick charge Battery exchange AC Single Phase : 230V 16/32A 3/7 kw AC Tri-Phases : 400V 16/32A 11/22 kw From 43kW up to 150kW (future) DC or AC pending on car architecture In a few minutes 8h to 1h 30min to 10min 10 min 13

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15 Normes, Références & Modes de Charges MAJ Juin 2013

16 Normes & Modes de Charges : Normalisation et Standards IEC61851 : Part 1: General requirements Part 21: Electric vehicle requirements for conductive connection to an a.c./d.c. supply (to be published) Part 22: AC electric vehicle charging station Part 23: DC electric vehicle charging station (under consideration) NFC est la transposition de la norme internationale CEI CEI EV PLUG ALLIANCE CEI :1999, Prises de courant pour usages industriels ISO/IEC Vehicle to grid communication interface Part 1 16

17 Normes & Modes de Charges La Norme internationale CEI a été établie par le comité d'études 69 de la CEI: Véhicules électriques destinés à circuler sur la voie publique et chariots de manutention électriques.. Norme à tiroir qui s appuie sur : (Références normatives) CEI 60038:2009, Tensions normales de la CEI CEI :2005, Essais d'environnement Partie 2-30: Essais Essai Db: Essai cyclique de chaleur humide (cycle de 12 h + 12 h) CEI :1997, Essais d environnement Partie 2: Essais Essai Eh: Essais aux marteaux CEI :2001, Essais d'environnement Partie 2-78: Essais Essai Cab: Chaleur humide, essai continu CEI 60276, Définitions et nomenclature des balais de charbon, des porte-balais, des collecteurs et des bagues CEI :1999, Prises de courant pour usages industriels Partie 1:Règles générales CEI :1999, Prises de courant pour usages industriels Partie 2: Règles d'interchangeabilité dimensionnelle pour les appareils à broches et alvéoles CEI :2005, Installations électriques à basse tension Partie 4-41: Protection pour assurer la sécurité Protection contre les chocs électriques CEI 60529:1989, Degrés de protection procurés par les enveloppes (Code IP) CEI :2007, Coordination de l isolement des matériels dans les systèmes (réseaux) à basse tension Partie 1: Principes, exigences et essais CEI/TR 60755:2008, Exigences générales pour les dispositifs de protection à courant différentiel résiduel CEI :2002, Prises de courant pour usages domestiques et analogues Partie 1:Règles générales CEI :1995, Prises de courant pour usages domestiques et analogues Partie 2: Règles particulières pour les adaptateurs CEI :2008, Appareillage à basse tension Partie 3: Interrupteurs, sectionneurs, interrupteurs-sectionneurs et combinés-fusibles CEI :2005, Matériels de traitement de l'information Sécurité Partie 1: Exigences générales CEI 60990:1999, Méthodes de mesure du courant de contact et du courant dans le conducteur de protection CEI :2005, Compatibilité électromagnétique (CEM) Partie 6-1: Normes génériques Immunité pour les environnements résidentiels, commerciaux et de l'industrie légère CEI :2006, Compatibilité électromagnétique (CEM) Partie 6-3: Normes génériques Norme sur l'émission pour les environnements résidentiels, commerciaux et de l'industrie légère CEI :2010, Interrupteurs automatiques à courant différentiel résiduel sans dispositif de protection contre les surintensités incorporé pour usages domestiques et analogues (ID) Partie 1: Règles générales CEI :2010, Interrupteurs automatiques à courant différentiel résiduel avec dispositif de protection contre les surintensités incorporé pour usages domestiques et analogues (DD) Partie 1: Règles générales CEI :1992, Techniques des essais à haute tension pour matériels à basse tension Partie 1:Définitions, prescriptions et modalités relatives aux essais CEI :2003, Fiches, socles de prise de courant, prises mobiles et socles de connecteur pour véhicule Charge conductive des véhicules électriques Partie 1: Charge des véhicules électriques jusqu à 250 A c.a. et 400 A c.c.. ISO :2009, Véhicules routiers électriques Spécifications de sécurité Partie 2: Mesures de sécurité fonctionnelle et protection contre les défaillances du véhicule ISO :2001, Véhicules routiers électriques Spécifications de sécurité Partie 3: Protection des personnes contre les dangers électriques EN :2001, Transmission de signaux sur les réseaux électriques basse-tension dans la bande de fréquences de 3 khz à 148,5 khz Partie 1 : règles générales, bandes de fréquences et perturbations électromagnétiques SAE J1772:2010, Recommended practices: SAE Electric Vehicle and Plug In Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler 17

18 Normes & Modes de Charges Livre VERT Livre Vert sur les infrastructures de recharge ouvertes au public pour les véhicules «décarbonés» 18

19 Normes & Modes de Charges : Le véhicule électrique Le moteur La voiture est généralement équipée d un ou plusieurs moteurs électriques dont la puissance totale peut aller de 15 à 100 kw selon sa taille, l usage et les performances recherchées. Exemple : 48 kw (65 ch.) pour une petite berline 4 places. 1 > Prises de raccordement pour recharge 2 > Chargeur intégré (3,3 KW) 3 > Groupe de batteries permettant le stockage de l'énergie 4 > Onduleur et Moteur(s) de traction Batteries et autonomie Le groupe de batteries fournit l énergie provenant : soit de la recharge par câble depuis une source extérieure, soit de la décélération du véhicule, le moteur fonctionnant alors en générateur. La capacité des batteries est de l ordre de 5 à 40 kwh, leur tension totale de 300 à 500 V pour une autonomie de 150 Km environ 19

20 Normes & Modes de Charges : Les prises de recharge (1) Côté véhicule 20

21 Normes & Modes de Charges : Les prises de recharge (2) Côté borne de recharge ou infrastructure En extrémité du câble solidaire de la borne 21

22 CEI EV PLUG ALLIANCE Schneider Electric est co-fondateur 22

23 Normes & Modes de Charges : Les modes de recharge (1) Mode 1 : Prise fixe non dédiée Branchement du véhicule électrique au réseau de distribution du bâtiment par le biais de socles de prise de courant domestique monophasé ou triphasé, avec conducteurs de terre et d alimentation. La ligne n étant pas dédiée, la consommation appareil électroménager + charge batterie peut amener au déclenchement des protections du circuit. Le temps de charge est plus long. Mode 2 : Prise non dédiée avec dispositif de contrôle incorporé au câble Branchement du véhicule électrique au réseau de distribution du bâtiment par le biais de socles de prise de courant domestiques monophasé ou triphasé, avec conducteurs de terre et d alimentation. Une fonction de contrôle de recharge est intégrée soit à la prise, soit à un boîtier solidaire du câble. La charge est limité à 10 A. Le temps de charge est plus long. (Dispositif de contrôle communicant incorporé au câble) 23

24 Normes & Modes de Charges : Les modes de recharge (2) Mode 3 : Prise fixe sur circuit dédié Branchement du véhicule électrique au réseau de distribution du bâtiment par le biais de socles pour prises de courant spécifiques sur un circuit dédié. Une fonction de contrôle de recharge est intégrée au socle de la prise. Pour des raisons de sécurité Schneider Electric ne propose que des solutions de type "mode 3". Mode 4 : Connexion DC Branchement du véhicule électrique sur un chargeur externe équipé d un câble fixe spécifique et délivrant du courant continu. Nota : Le chargeur intègre la fonction de contrôle et la protection électrique. 24

25 Ce qu il faut retenir Côté infrastructure prise type 3 pour toutes charges AC (jusqu à 22kW) Prise type 2. prise type E pour charge normale seulement (8 A) usage vélo ou scooter électrique câble relié à la borne en AC 43 kw et DC 50 kw Côté véhicule : lié aux normes internationales type 1 (Renault, Nissan Leaf) type 2 (ZOE, VE Allemandes) Cordon spiralé (Twizzy) ComBo (Mixte DC /AC) 25

26 Normes & Modes de Charges : Les différentes durée de charge Mode h Durée pour 24kWh 6-8h Mode 3 Mode 4 /CHAdeMO 3-4h 2-3h 1-2h 20-30mins 2kW 3kW 7kW 11kW 22kW 43kW 3-ph 63A 1-ph 8/10A 1-ph 16A & 32 A 3-ph 16A & 32A 50kW DC 125A Très lent Standard Accéléré Rapide 26

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28 Offre & Architecture MAJ Juin 2013

29 Schneider Electric complete solutions Employees take the car at home We offer Cars are charged at the facilities Sleep & charge Park & charge Fast charge, for unexpected interventions. Public Charge Pay, park & charge Coffee & charge 29

30 Sleep& charge Safety Mode 3 Earth leakage protection Shutters on connectors Lighting protection EVlink Residential wall box Energy management to improve energy availability Load shedding Hours programming Smart/custom management Proposed services: Installation audit by Schneider Electric certified electrician 30

31 Sleep& charge Mode 1,2 vs Mode 3 Fire and Safety risk 100% Safety 31

32 Park & charge Private company s car park, Fleet car parks Safety Mode 3 & Mode 2 (Domestic Plug) Earth leakage protection Shutters on connectors Anti-vandalism terminal Technical characteristics Power: 3 to 22kW Option: integrated surge protection device Services Management of access members Controlled, personalised, by RFID card and subscription Supervision with management of the infrastructure (alarms, tests on materials, etc) Management of energy (limitation of power, load shedding, etc) For final user, possibility to book a terminal For final user, reception of sms when vehicle is charged 32

33 Park & charge Standalone or Split Solutions Supervision system Power Communication Available power mesure Power & Control panel 33

34 Park & charge/ Standalone 34

35 Park & charge/ Spot Installation importance: 35

36 Pay, Park & Charge A solution to integrate EV charging into cities On street parking Municipal parking Aiming at: Accompanying the evolution of city centers Integrating charging solution into urban environment Managing EV parking smartly Mutualizing parking infrastructure (short duration, long duration, reserved places, EV, ) Branchement ERDF Ethernet / Modbus 230 V / 1 ph 36

37 Pay, Park & charge Civil works example 37

38 Pay, Park & charge Civil works example 38

39 Coffee & charge Quick charging Safety Mode4 Earth leakage protection Specific plugs Anti-vandalism terminal Technical characteristics Ac or DC current standards DC is CHAdeMO standard Power: 43kW Ac to 50kW DC IP54 IK10 (vandalism) Temperature Services Integrated payment Controlled, personalised, by RFID card and subscription Supervision with management of the infrastructure communication via GSM GPRS (alarms, tests on materials, etc) Management of energy (limitation of power, load shedding, etc) For final user, emergency solution available in gas station 39

40 Coffee & charge Quick charging AC & DC Supervision system 40

41 Coffee & charge 41

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43 ZE Ready 1 & 2 Decembre 2012

44 Démarrer avec ZE Ready Combler les faiblesses normatives et apporter plus de garanties à Renault et à ses clients V.E. Garantir une recharge du véhicule en toute sécurité (pour le client et pour le V.E.) Assurer la compatibilité des infrastructures de recharge Schneider Electric avec les V.E. de Renault (ZE ready) et les véhicules des autres marques membres (EV Ready) VE : pour Véhicule électrique ZE : pour Zéro émission Sont des acronymes présent dans la communication des constructeurs automobiles En revanche ZE Ready est un message pour la conformité de l Infrastructure de recharge 44

45 Démarrer avec ZE Ready Ce qu il faut retenir! Infrastructure de recharge = bornes + équipements associés. Le cadre normatif qui entoure aujourd hui l installation des infrastructures de recharge, n offre pas suffisamment de garanties en termes de sécurité et d interopérabilité. D où Z.E. Ready et E.V. Ready. Conformité Z.E. Ready = compatibilité certifiée de l installation et l infrastructure de recharge avec les V.E. de marque Renault. Conformité EV Ready = compatibilité certifiée de l installation et l infrastructure de recharge avec tous les V.E. des fabricants membres EV Ready. Schneider Electric est directement impliqué dans les deux modèles de conformité des installations : Z.E. Ready et E.V. Ready Ne peut pas être Z.E. Ready : Le produit seul L installation seule 45

46 ZE Ready / EV Ready En résumé : 52 points qui concernent : Le produit -> SE L installation -> Installateur Infras Requirement table ZE-EV Ready 1 V4.2.xls ZE Ready Certification de l Installation (Module Formation VEFBR) Fiche de reception ZE Ready V1.41 DL Evolution vers EV Ready 2.0 avec un certificateur tiers 46

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48 SAVE: Seine Aval Véhicule Electrique

49 SAVE Automobile» Grands projets» L expérimentation SAVE, Seine Aval Véhicules Electriques : L alliance Renault-Nissan en partenariat avec EDF ont choisi le département des Yvelines et plus particulièrement la Vallée de la Seine, pour expérimenter l utilisation grandeur nature de leurs véhicules électriques. Test des infrastructures possibles, analyse des usages clients sont les principales capitalisations d informations attendues Du printemps 2011 à l été 2012 et avec un budget de plus de 23 millions d euros financés en partie par l ADEME, le Conseil Général des Yvelines et la région Ile-de-France, l expérimentation SAVE représente : Une centaine de véhicules électriques (Renault Kangoo, Renault Fluence, Nissan Leaf) Plus de 150 bornes de recharge grâce à EDF et Schneider Electric Différents types de charge : normale et rapide (en partenariat avec Total) Des testeurs privilégiés (particuliers, entreprises, administration) Des batteries lithium-ion fournies par AESC (Nissan-Nec) Système de navigation intelligent (localisation des bornes, occupation des bornes, ) 49

50 RÔLE DES PARTENAIRES L Alliance Renault-Nissan pilote l expérimentation, fournit les véhicules électriques et les services associés (services connectés d aide à la gestion de l autonomie et services après-vente), étudie les usages clients et leur satisfaction. Le groupe EDF propose aux clients les offres d infrastructures (bornes de recharge et services), assure la supervision du réseau de charge (localisation et réservation des points de charge par les clients, gestion à distance des bornes de charge) et réalise une analyse technique et sociologique sur l utilisation des points de charge. Schneider Electric fournit les infrastructures de charge (en espace privé et pour les parkings publics concédés), les systèmes de supervision technique, de collecte des informations et de gestion d'énergie des bornes et participe également au retour d'expérience, Total implantera et testera des bornes de recharge rapide en station-service, L EPAMSA assure le lien avec les collectivités locales pour le déploiement du projet SAVE, participe aux ingénieries technique, juridique et financière du projet et assure, à travers le comité de Pilotage, la bonne marche de l'expérimentation dans son ensemble. Le Conseil Général des Yvelines finance l infrastructure de charge en voirie. La Région Ile-de-France soutient le projet SAVE. Le projet SAVE a reçu le soutien du Fonds démonstrateur de recherche dans le cadre d un appel à projets géré par l ADEME (Agence De l Environnement et de la Maîtrise de l Energie) sur les véhicules à faibles émissions de gaz à effet de serre. 50

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