Une compagnie émergente, à la solution;
Evatran, a développé pour ces situations, un produit particulier et tout à fait ingénieux: une station de recharge par induction électromagnétique. L’induction, c’est une manière de transférer de l’énergie sans avoir à manipuler un câble entre l’auto et la borne de recharge. Le nom de leur produit? Plugless Power! C’est très inspiré de la fonction!
L’induction électromagnétique, c’est un phénomène très connu et exploité depuis des lustres. On le retrouve par exemple dans les transformateurs: Un transformateur, c’est deux bobines de fil électrique enroulées autour d’un “beigne” de métal. Quand on fait passer un courant dans la première bobine (appelée primaire), il se crée un champ magnétique (comme un électro-aimant). Ce champ magnétique est guidé par le cœur de métal et passe donc au milieu d’une seconde bobine (appelée secondaire). En y passant, cela crée un voltage et donc un courant dans une charge électrique. On transfère alors de l’énergie de la première bobine vers la seconde.
Si on sépare le bloc de métal en deux et qu’on éloigne les deux bobines l’une de l’autre, le transformateur devient alors un transformateur à bloc ouvert et va fonctionner quand même, juste avec une efficacité (très) légèrement amoindrie. La recharge par induction, c’est justement l’équivalent d’utiliser un transformateur à bloc ouvert. Cependant, comme il y a un espace d’air où il n’y a pas de métal pour guider le champ magnétique, il faut que la bobine secondaire soit bien alignée avec la bobine primaire, pour recevoir ce champ magnétique. Sur le système Plugless Power, la distance d’ouverture acceptable par le système varie entre 70 et 130mm.
Le système de recharge par induction consiste donc en deux bobines: la bobine primaire, déposée et immobilisée au sol, qu’on appelle socle d’induction (traduction libre pour ‘’induction pad’’), et la bobine secondaire, appelée ici adaptateur du véhicule (traduction libre pour ‘’vehicule adapter’’, fixée sous la valise, à l’arrière de la voiture. Des circuits électroniques de contrôle, avec un lien radio, sont aussi nécessaires pour la gestion du système.
Le système de distribution électrique d’Hydro-Québec fonctionne à une fréquence de 60Hz, mais pour transférer efficacement l’énergie dans l’espace d’air, il faut utiliser une fréquence plus élevée. Ainsi, le système Plugless Power fonctionne à une fréquence de 19.5kHz.
Installation de la plaque d’induction
La bobine primaire est installée au sol, immobilisée par trois tiges d’aluminium simplement déposées et non vissées, dans des trous préalablement creusés à l’endroit où la voiture devra se stationner. Pour localiser l’endroit idéal, on demande au conducteur de se stationner 3 fois au même endroit et en marquant chaque fois l’emplacement précis obtenu. On fait ensuite une moyenne pour le positionnement de la plaque de stationnement. Les 3 tiges servent à prévenir un déplacement impromptu de la plaque d’induction, advenant qu’un véhicule roule dessus. Le poids maximum supporté par la plaque est de 500Kg (1100lbs). La plaque d’induction peut être déplacée facilement, simplement en la soulevant, si le besoin se présente, comme par exemple, pour passer un coup de balais.
Le socle d’induction est relié par un câble électrique de type extérieur toute saison, au panneau de contrôle. Ce câble peut être enfoui dans le sol lors de l’installation du système de façon plus permanente, ou, peut être relié à un poteau avec base, disponible en option, sur lequel le panneau de contrôle sera alors installé. Cette option offre une solution à ceux qui ne disposent pas d’un mur assez proche du stationnement. Sachez que la longueur normale du câble est de 8 mètres (25 pieds) mais qu’il est possible d’en avoir un plus long si cela est nécessaire, il ne faut pas oublier de le préciser lors de votre commande. Le câble doit être placé de façon à ce que l’auto ne roule pas dessus lors de la manoeuvre de stationnement.
Ce panneau nécessite un circuit dédié de 30A/240V au panneau électrique de la maison. Sur le panneau de contrôle, il y a un moniteur d’aide au stationnement permettant au conducteur d’avoir de visu, une aide précise, pour se positionner précisément au-dessus de la plaque d’induction.
6 flèches, 3 d’avant à vitesse variable, une de reculons, quand on passe tout droit et une pour chaque côté indiquent avec précision, le déplacement nécessaire de la voiture pour un alignement optimal. Le grand cercle vert, quand il s’illumine, nous indique que nous avons trouvé l’endroit idéal pour une recharge du véhicule. Quand on commence à utiliser le système, ces indications sont bien utiles, mais quand cela fait quelque temps qu’on utilise le système et qu’on a pris l’habitude de se stationner au bon endroit, évidemment, cela ne devient qu’une confirmation de notre habileté.
Et on obtient même un “score de stationnement” digital numérique qui peut se situer entre 9 et 99, les chiffres 1 à 8 (excluant le 6) étant réservés aux codes d’erreurs. Cela peut aisément devenir un petit jeu rigolo entre les différents conducteurs du véhicule. Il est important de noter qu’une différence d’efficacité, entre un score fort et un score faible, ne représente qu’un maximum de 2% de différence.
Installation de la bobine secondaire – (adaptateur de véhicule) sur la voiture.
L’installation demande une personne très qualifiée au niveau technique, ce qui implique qu’elle doit être faite par un concessionnaire. Au Québec, le SEUL concessionnaire qui supporte actuellement ce produit est Bourgeois Chevrolet, de Rawdon. Nous nous sommes rendus sur place et avons pu assister à toutes les phases de l’installation, que nous vous rapportons ici.
Lors du déballage du kit, la qualité des pièces utilisées nous a agréablement surpris: TOUS les boulons sont en acier inoxydable. Les supports sont peinturés avec un revêtement par poudre cuite (powder coating) durable, tous les connecteurs électriques sont certifiés de niveau automobile et se branchent sur les faisceaux existants sans aucune coupure de fil ou soudure. Tout est ‘’Plug and Play’’.
Pour débuter l’installation, la batterie 12V est débranchée. Ceci causera au rebranchement de la batterie, des codes d’erreurs de l’ordinateur de bord, qui devrons alors être effacés par le technicien dans le cas de la Volt.
Un faisceau de fil est installé dans le coffre arrière. Un fil est relié à la borne positive de la batterie 12V, un autre fait une connexion vers la lumière de freins en passant sous la finition intérieure du toit. Le but du signal de freins a pour but d’interrompre la recharge par induction, quand la pédale de frein est enfoncée. Un câble est passé dans un trou du plancher de la valise vers le contrôle de la bobine secondaire (adaptateur du véhicule).
Comme ce système d’induction simule une borne de recharge filaire normale, il faut reproduire les signaux requis pour faire croire au chargeur de la Volt qu’il est branché normalement. Pour cela, un faisceau de fil est aussi passé par le bas de la caisse (dans le protège bas de caisse en plastique) coté conducteur jusqu’à l’avant de la Volt, pour rejoindre le connecteur interne de la prise de recharge. On déconnecte le faisceau de GM pour y connecter comme un “T” celui de Plugless Power et le tour est joué! Le système peut ainsi simuler pour l’ordinateur de bord de la Volt que la porte de recharge est ouverte, ce qui permet la charge, alors qu’elle reste physiquement fermée. Tout les fils sont protégés par un carlon (tube de plastique flexible) et qui est en plus protégé de la chaleur quand il est passé près du tuyau d’échappement à l’arrière.
Il est important de noter que la voiture garde intacte la possibilité d’utiliser un système filaire normal (J1772) à tout moment. On utilise un mécanisme “premier arrivé, premier servi” pour décider lequel des deux systèmes est activé.
Bruno, le technicien de Bourgeois Chevrolet a complété l’installation de l’adaptateur sur la Volt en 3 heures, tout en étant formé. Il évalue que cela pourrait se faire en 2 heures.
Selon nous, l’intégration au véhicule est très très bien réussie.
Installation du panneau de contrôle
Pour l’installation de la bobine primaire (socle d’induction), il faut relier un circuit 30A 240Volts vers le panneau de contrôle, qui doit être fixé au mur extérieur de la maison. Un câble électrique d’extérieur relie le panneau au bloc de stationnement. Ce fil est simplement déposé sur l’asphalte et il faut s’assurer qu’il soit placé de façon à ce que la voiture n’ait pas à rouler dessus lors de la manoeuvre de stationnement. Typiquement, on place le panneau de contrôle en face de l’emplacement de stationnement. L’affichage de guidage permet aussi de confirmer au conducteur s’il est bien stationné au-dessus du bloc.
Pour l’électricien qui effectue le branchement, il s’agit simplement de relier les 2 fils de phase et le fil de mise à la terre. C’est très simple.
On détermine à quel endroit placer le bloc en demandant au propriétaire de stationner normalement la voiture, et on prend en note l’emplacement obtenu vis à vis de la bobine secondaire (placée sous l’arrière de la voiture). En répétant 3 fois cette opération, on détermine la position moyenne, ce qui deviendra ensuite le centre du bloc.
Avec un détecteur de métal, il faut s’assurer qu’il n’y a pas d’acier dans le sol dans la zone qui recevra le bloc. Ainsi, les stationnements en béton avec de l’acier d’armature ne pourront malheureusement pas recevoir un tel système à induction. Dans le cas de Guy, son entrée asphaltée ne comportait pas d’acier en-dessous.
Pour éviter que le socle bouge, on fait à la perceuse avec mèche à maçonnerie 3 trous dans lesquels on insère des pins d’aluminium. Ces pins servent à garder en place le pad.
On doit ensuite “marier” le socle avec le système de la voiture. Ceci permet de contrôler quel véhicule peut se charger au-dessus du pad. On peut avoir plusieurs véhicules autorisés avec un socle donné, ce qui est pratique pour les cas de flottes ou de véhicules de livraison locale. C’est un peu le principe de carte avec RFID pour activer les bornes du réseau électrique.
Vient le temps d’inaugurer le système:
Guy stationne sa Volt dans son entrée, et utilise comme les flèches indicatrices du panneau de contrôle pour vérifier qu’il est bien centré au-dessus du bloc. Puis, il l’éteint. La lumière de charge s’allume orange, puis passe au vert avec un petit coup de klaxon! La charge a déjà commencée. Il sort de sa voiture, content et fier d’être “libéré” du cordon de recharge.
Le vidéo suivant montre les grandes étapes de l’installation de la plaque, du panneau de contrôle et la Volt de Guy lors d’un stationnement et le début de la charge.
Au cours des deux premières semaines de fonctionnement, Guy a constaté quelques petits ratés. Il est arrivé quelques fois, que la borne arrête la recharge et donne un code d’erreur 08, indiquant la présence d’acier dans un rayon trop proche de la plaque d’induction. La compagnie Evatran a dépêché son ingénieur sur les lieux afin d’élucider le problème et ce qu’il a découvert fut une sorte de révélation et, une fois comprise, une évidence. Le problème rencontré par Guy, est causé par sa (trop grande) précision de conduite! Je m’explique, Dans son entrée, dotée l’hiver d’un abri “Tempo”, Guy doit stationner sa voiture toujours exactement au même emplacement, ce qui a causé 4 divots dans l’asphalte, là où les roues se retrouvent habituellement. Ces cavités se trouve donc à abaisser la hauteur normale de la Volt par rapport au niveau du sol, ce qui amène les deux bobines à être un peu trop proches l’une de l’autre, causant une fausse erreur de détection de métal.
Cela était différent des autres emplacements utilisés par la compagnie jusqu’à maintenant, ce qui fait qu’ils ont intégré cette possible éventualité dans une correction du micro logiciel, question d’élargir la plage acceptable en échange d’une très minime réduction d’efficacité, lorsque la situation se représentera. Cela aura pour effet de prévenir les codes d’erreur dans de futures situations similaires, pouvant présenter le même problème potentiel.
Guy est fier de nous rapporter que la mise à jour du micro logiciel a donc résolu la fausse détection de débris métalliques!
Il est aussi arrivé à quelques reprises, deux en fait, que le disjoncteur du panneau de contrôle se déclenche, coupant du même coup, l’alimentation à la voiture. Il semble que ce soit par des cas de transitoires électriques qui causent ces événements. Un petit réarmement du disjoncteur sur le côté gauche du panneau de contrôle, et on est reparti! Evatran va fournir un correctif à cet autre élément.
Efficacité
Pour la commodité d’utilisation, on obtient une efficacité parfaite! Comme nous le disions au début de l’article, le fait d’avoir un espace d’air entre les deux bobines amène une perte inévitable dans le transfert d’énergie. Cette perte est évaluée à environ 12%. Ainsi, sur une charge de 12kWh pour une charge complète de la Volt, on va consommer 13.4kWh environ. Pour Guy et sa femme, qui parcourent 15000km par année avec la Volt, ils évaluent que leur consommation d’électricité de leur Volt va donc monter de $250 à environ $280 par année, soit $30 de plus qu’un système filaire normal, ce qui est peu cher par rapport à l’avantage qu’ils retrouvent à ne plus jamais devoir manipuler le cordon de recharge.
Ce système a aussi été évalué scientifiquement par le département américain de l’énergie (US department of Energy). Leur rapport indique également que l’efficacité globale est située entre 86.1% et 89.2%. L’alignement/distance entre le véhicule et la plaque d’induction est le facteur principal de la variation d’efficacité. Ils ont mesuré l’efficacité globale selon les positions relatives entre la plaque d’induction et l’adapteur de voiture. Voici la figure de rendement obtenue:
(Guy a profité d’un rabais de $1000(US) offert à l’introduction du système au grand public, aux 250 premiers inscrits) Le prix payé par Guy pour son système était de $1999(USD) (il faut ajouter la livraison, l’installation complète et les taxes.
Le prix de base qui était au départ de $2999, débute maintenant à partir $2470 (US) pour une Volt ou une Leaf (installation et rabais non inclus).
Bien que ce ne soit pas à la portée de tous, certains acheteurs qui recherchent la commodité n’hésiteront pas à s’en porter acquéreur, et le remboursement maximum de $1000 pour l’achat d’une première borne neuve s’applique fort probablement à celle-ci, c’est à vérifier!
Conclusion
Le système de recharge par induction PluglessPower d’Evatran nous semble une étape de plus vers la commodité et un environnement visuellement plus agréable pour l’utilisation d’une voiture électrique au quotidien. Avec l’expérience de Guy, nous recommandons ce système pour ceux qui apprécient l’apport de convivialité qu’il procure.
Vision d’avenir
Nous préférons penser qu’à l’avenir, un système comme celui d’Evatran ou, à un standard universel, est préférable à l’encombrement visuellement triste de systèmes filaires, dans les emplacements de recharge publique vulnérables au vandalisme. La prochaine étape pourrait, avec la collaboration de manufacturiers de voitures électriques, mener à l’incorporation d’un guide d’aide au stationnement universel sur l’écran des futur modèles de voitures. C’est aussi un développement de technologie dans ce qui permettrait des autoroutes à induction, ce qui fournirait aux véhicules passant sur ces routes, l’énergie électrique requise pour rouler!
Concours PluglessPower!
La compagnie Evatran souhaite faire tirer un de ses systèmes de recharge par induction pour la région de Montréal, dans un rayon de 100km à tous les PROPRIÉTAIRES de Volt de n’importe quelle année modèle, 2011 à 2014, et de Nissan Leaf, année modèle 2011 ou 2012, afin d’emmener plus de gens à prendre connaissance de ce produit innovateur et de connaître le plaisir de la recharge sans fil. Il suffit d’aller visiter le lien suivant et de donner vos coordonnées afin d’y être inscrit. N’oublier pas, vous devez être PROPRIÉTAIRES de la voiture et non locataire. Le concours s’adresse seulement aux résidents Québécois avec résidences situées dans la grande région de Montréal (rayon de 100km).
BONNE CHANCE À TOUS!
PRIMEUR : Le site web de Plugless Power laisse maintenant voir que le système est MAINTENANT DISPONIBLE POUR LES CADILLAC ELR ET LES TESLA! (CLAP, CLAP, CLAP, CLAP, CLAP.) Les hooouuuuu et les haaaaa se feront entendre de plusieurs, je crois!
