L’avenir de la recharge sans fil pour scooters électriques

Alors que les villes composent avec la congestion routière, les longs trajets quotidiens, la pollution de l’air et un manque d’infrastructures routières pour suivre la croissance constante de la population, l’essor du transport durable a fait des scooters électriques une solution de micromobilité populaire. Les villes ont déployé des flottes partagées d’entreprises comme Bird, Lime, Spin et Neuron, et les scooters électriques personnels ont gagné énormément en popularité au cours des 10 dernières années.

Toutefois, l’un des principaux défis persistants liés à la possession d’un scooter électrique est la recharge,  surtout pour ceux qui gèrent des flottes partagées de centaines de scooters électriques. Les méthodes traditionnelles avec branchement sont lourdes et lentes.

La recharge sans fil est maintenant explorée, avec la promesse d’éliminer les câbles, de réduire les temps d’arrêt et d’optimiser les coûts d’exploitation. Même si cette technologie est déjà populaire dans les téléphones intelligents, les montres intelligentes, les écouteurs sans fil, les brosses à dents électriques et de nombreux autres petits appareils, les avancées technologiques et leur utilisation dans des applications à haute tension et à fort courant ( y compris les scooters électriques) font maintenant l’objet de projets pilotes, ce qui laisse croire qu’elle pourrait bientôt être intégrée à de futurs modèles de scooters électriques.

Qu’est-ce que la recharge sans fil?

Les termes recharge sans cordon et recharge sans fil, aussi appelée plus formellement recharge par induction, désignent la capacité de transférer de l’énergie d’un appareil à un autre sans connexion physique directe comme un câble, mais en plaçant l’appareil émetteur et l’appareil récepteur à proximité l’un de l’autre.

Comment fonctionne la recharge par induction?

Le processus commence par une bobine émettrice – des boucles de fil de cuivre dans le socle de recharge.

L’appareil qui reçoit la charge est doté d’une bobine réceptrice semblable, conçue de façon similaire à une bobine émettrice.

Lorsqu’un courant électrique alternatif traverse la bobine émettrice, il génère un champ magnétique qui oscille lui aussi. Lorsque la bobine réceptrice est placée à proximité de la bobine émettrice, elle est influencée par le champ magnétique produit par celle-ci.

Ce champ magnétique oscillant produit un courant alternatif (CA) dans la bobine réceptrice, ce qui signifie que les électrons dans la bobine réceptrice sont poussés rapidement dans un sens puis dans l’autre.

Comment la production d’un courant alternatif recharge-t-elle la batterie?

Comme les batteries ne peuvent être rechargées qu’au moyen d’un courant continu (CC), l’appareil récepteur doit contenir un pont redresseur qui convertira le courant CA en CC. Voici un schéma simple montrant à quoi ressemble un pont redresseur :

Le RL dans le schéma peut représenter la batterie.

Les D# dans le schéma indiquent une diode qui ne laisse passer le courant électrique que dans UNE seule direction. Donc, si le courant électrique provient du point A, et si vous suivez les directions dans lesquelles les diodes permettent au courant de circuler, il ne peut passer que par 

• A -> D1 -> D -> C -> D3 ->B

De même, si le courant électrique est inversé et provient du point B, le courant électrique passe par

• B -> D4 -> D -> C -> D2 -> A

Notez que dans les deux cas, le courant électrique circule dans la même direction à travers RL, soit du point D -> C, peu importe la direction du courant alternatif. Cela produit le CC nécessaire pour recharger une batterie sans fil.

Des composants supplémentaires, comme des condensateurs, aident à stabiliser la sortie en CC, et de nombreux systèmes modernes intègrent une gestion de l’alimentation pour plus de sécurité et d’efficacité.

Facteurs qui influencent l’efficacité de la recharge

La recharge sans fil est toujours moins efficace que la recharge avec câble. Il a été démontré que l’efficacité de l’induction magnétique varie de 60 à 80 %. Plusieurs facteurs influencent son efficacité de recharge :

Normes actuelles pour réduire les pertes d’énergie

Des solutions en évolution comme Qi2 et MagSafe d’Apple utilisent des anneaux d’alignement magnétique pour réduire les mauvais alignements, ce qui améliore l’efficacité et la vitesse tout en diminuant les pertes d’énergie. 

La recharge par résonance magnétique, bien qu’elle soit semblable à la recharge par induction dont il est question dans cet article, utilise des bobines qui fonctionnent à des fréquences de résonance presque identiques. Une bonne analogie consiste à penser à des diapasons réglés exactement à la même fréquence. Lorsqu’on frappe un diapason, la vibration sonore fait vibrer l’autre diapason et produit un son, sans contact. De la même façon, lorsque les bobines émettrice et réceptrice sont « accordées » ensemble, leur couplage magnétique augmente considérablement, ce qui leur permet de fonctionner ensemble sur de plus grandes distances et de mieux tolérer les mauvais alignements que les méthodes de recharge par induction traditionnelles.

État actuel : recharge sans fil pour les scooters électriques

Comme il existe très peu d’infrastructures de recharge sans fil pour les scooters électriques, les scooters électriques personnels sont généralement dépourvus de récepteurs sans fil intégrés, tandis que les flottes partagées mènent l’adoption. Voici quelques solutions de recharge sans fil actuellement offertes, même si la plupart des solutions disponibles en ce moment sont généralement destinées aux flottes partagées :

Meredot propose un socle de recharge sans fil pour scooters électriques. Toutefois, un scooter doit soit être conçu dès le départ pour ces socles de recharge sans fil, soit être modifié ou adapté avec un récepteur sans fil afin de pouvoir les utiliser.
https://www.meredot.com/

MobiDock par Unplugged offre une solution de stationnement complète pour les scooters électriques et les vélos électriques : il suffit d’aligner votre plaque réceptrice avec la plaque émettrice.
https://www.unplugged.no/projects/powering-the-micro-mobility-revolution

Tiler intègre son socle de recharge directement au sol, en utilisant la béquille comme récepteur.
https://www.tilercharge.com/home

Avantages de la recharge sans fil

Pour les flottes partagées, la recharge sans fil permet de réduire des coûts d’exploitation élevés, dont la logistique de recharge peut représenter jusqu’à 50 % :

• Réduit le besoin de « Juicers » ou de « Flyers » (une équipe d’exploitation qui repère par GPS les scooters à batterie faible pour les recharger).

• Les zones de recharge désignées peuvent réduire le temps de transport nécessaire pour amener les scooters à batterie faible au point de recharge le plus proche.

• Les usagers qui rapportent leur scooter dans ces zones de recharge peuvent contribuer à recharger les batteries pendant qu’elles ne sont pas utilisées.

• Fait gagner du temps en évitant de manipuler des câbles et des ports de recharge, tout en réduisant l’usure globale grâce à moins d’interactions physiques.
  
  

Pour les utilisateurs personnels :

• Commodité - Réduit le besoin de brancher et de débrancher physiquement le scooter.

• Intuitif - Stationner votre scooter à un endroit désigné est plus simple que de trouver le bon adaptateur et de le brancher dans le bon port.

• Durabilité - Réduire l’utilisation de connecteurs physiques peut prolonger la durée de vie de vos ports de recharge. La recharge sans fil est aussi généralement résistante aux intempéries, puisqu’aucun port n’est exposé.

• Charge plus légère - Vous n’aurez pas besoin de transporter votre adaptateur d’alimentation lorsque vous vous déplacez dans des zones équipées pour la recharge sans fil.

Défis et considérations liés à la recharge sans fil

Même si la recharge sans fil sur les scooters électriques est certainement pratique, de nombreux obstacles restent à surmonter :

• Investissement important dans l’infrastructure: Les plaques de recharge doivent encore être installées à des emplacements stratégiques. Pour une installation commerciale, elles devraient probablement être intégrées au sol avec une protection suffisante contre les intempéries et une résistance adéquate à la circulation, ce qui représente des coûts élevés pour les villes.

• Adoption des scooters électriques: La grande majorité des scooters électriques aujourd’hui ne sont pas équipés de récepteurs sans fil. Les modifications après l’achat peuvent être coûteuses et ajouter du poids au scooter.

• Sécurité: Comme les scooters électriques sont déjà très souvent volés, laisser votre scooter dans une zone de recharge désignée accessible au public peut le rendre vulnérable aux voleurs. C’est déjà une préoccupation importante, puisque même verrouillés, les scooters demeurent ciblés par des personnes qui disposent des outils électriques appropriés. Ce risque peut être moins préoccupant pour les scooters partagés, qui sont munis d’alarmes et d’un suivi GPS.

• Efficacité réduite: Selon la façon dont la technologie est mise en œuvre, l’un des principaux défis est que le dessous de la plateforme d’un scooter électrique se trouve généralement à 10 à 13 cm du sol (et peut être plus haut sur les scooters électriques plus puissants). Cet espace d’air entre la plaque de recharge et la plateforme du scooter (où la bobine réceptrice serait probablement placée) représente un défi important pour obtenir un couplage magnétique puissant. MobiDock et Tiler proposent des produits qui pourraient répondre au problème de l’espace d’air.

• Production de chaleur: Une perte d’efficacité signifie aussi une production de chaleur accrue, ce qui peut entraîner des risques supplémentaires, comme réduire la durée de vie de la batterie, ou provoquer un emballement thermique, lorsque la batterie entre dans une réaction chimique accélérée et autoentretenue qui produit davantage de chaleur à mesure qu’elle chauffe. L’emballement thermique est la principale raison pour laquelle des batteries moins chères, non sécuritaires et non certifiées prennent feu dans les vélos électriques et les scooters électriques.

• Dépendance à l’emplacement: Comme le scooter dépend des plaques de recharge, la recharge sans fil sera limitée aux lieux équipés, ce qui est beaucoup moins flexible que les options avec câble.

• Poids accru: La compatibilité double, avec fil et sans fil, ajoute des composants supplémentaires, ce qui augmente le poids du scooter et nuit à son autonomie ainsi qu’à son efficacité.

Un avenir sans câble pour la micromobilité

La recharge sans fil présente un potentiel transformateur pour les scooters électriques, particulièrement dans les flottes partagées, où l’efficacité opérationnelle influence directement la rentabilité. Les projets pilotes de Voi, Bumblebee et d’autres démontrent sa faisabilité, avec des avantages comme la réduction de la main-d’œuvre, une durabilité accrue et une expérience utilisateur fluide qui surpassent les inconvénients actuels dans des applications ciblées.

Pour les scooters personnels, une adoption plus large dépendra du déploiement de l’infrastructure et de la maturité de la technologie, un peu comme Qi/Qi2 a démocratisé la recharge sans fil des téléphones. Les défis liés à l’efficacité de la recharge, à l’adoption et à la sécurité sont importants, mais peuvent être résolus grâce à des concepts innovants qui s’attaquent aux espaces d’air et à l’alignement des bobines, ainsi qu’à des investissements dans les villes intelligentes.

À mesure que la micromobilité devient un pilier du transport urbain, l’infrastructure et le déploiement de la recharge sans fil pourraient transformer notre façon de recharger - en réduisant les temps d’arrêt, les émissions et les irritants. Les villes qui l’adoptent dès maintenant pourraient mener la transition vers une mobilité durable et accessible. L’avenir n’est pas seulement électrique - il est de plus en plus sans fil.