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Jul 20, 2023

Pourquoi les chargeurs de véhicules électriques américains continuent de tomber en panne

Imaginez vivre dans un monde où la station-service a du mal à fournir de l'essence.

Imaginez vivre dans un monde où la station-service a du mal à fournir de l'essence.

De temps en temps, un conducteur fait le plein, quelque chose se détraque - le gaz ne coule pas, ou il coule rapidement pendant un certain temps, puis ralentit jusqu'à un filet. D'autres fois, le paiement par carte de crédit est mystérieusement rejeté ou l'écran est vide.

Si le consommateur veut un coup de main, tant pis. Dans ce monde, la station-service n'a pas d'humain et la seule option est un numéro 1-800. Les pompes à essence sont seules au milieu d'un grand parking.

Remplacez le mot "essence" par "électricité", et voici une description réaliste de ce qui se passe chaque jour dans les bornes de recharge de véhicules électriques à travers les États-Unis. Le système de ravitaillement de haute technologie et à grande vitesse que l'Amérique est en train de construire pour alimenter ses véhicules électriques et remplacer la station-service est truffé de problèmes qui s'avèrent difficiles à éliminer.

Individuellement, ce sont des ratés, mais collectivement, leurs conséquences pourraient être profondes.

"Cela ajoute à la vision du monde des conducteurs non EV que la recharge des EV est pénible", a déclaré Bill Ferro, expert en logiciels et fondateur d'EVSession, une société d'analyse des chargeurs EV. "Les gens qui pensent que c'est un risque d'acheter un VE parce que l'infrastructure de recharge rapide pue vont ralentir l'adoption des VE."

Les problèmes sont rencontrés par ceux qui utilisent des chargeurs rapides en déplacement et qui ne conduisent pas Teslas. Des études et d'innombrables anecdotes décrivent les étranges trébuchements qu'ils rencontrent : un écran vide, une prise cassée, un paiement par carte de crédit qui échoue, des sessions qui s'interrompent sans prévenir, du courant électrique qui passe vite ce moment et lentement le suivant (Energywire, 21 mars).

Derrière le snafus se cachent un ensemble intimidant de problèmes structurels. Ils sont liés à la façon particulière dont les chargeurs de VE ont évolué et au fait que les câbles et les batteries sont bien plus compliqués que ce qui se passe à la station-service.

"C'est un problème plus difficile que de pomper du carburant d'un réservoir dans un autre", a déclaré Ferro.

Les problèmes persistent alors même que des milliards de dollars sont versés dans le secteur de la recharge par les gouvernements fédéral et des États, les opérateurs de réseau et les constructeurs automobiles.

Plusieurs études récentes du système de tarification ont trouvé des résultats décourageants.

L'année dernière, des chercheurs ont visité tous les chargeurs rapides publics de la région de la baie de San Francisco et ont découvert que près de 23 % d'entre eux avaient "des écrans insensibles ou indisponibles, des défaillances du système de paiement, des échecs d'initiation de charge, des pannes de réseau ou des connecteurs cassés". Et dans une enquête auprès des conducteurs de véhicules électriques, le cabinet de conseil automobile JD Power a découvert que le réseau de recharge public était "en proie à des bornes qui ne fonctionnaient pas". Une session sur cinq n'a pas abouti à une charge. Près des trois quarts de ces pannes concernaient une station en panne ou hors ligne.

Conscients de l'urgence d'un correctif, divers acteurs publics et privés expérimentent des solutions.

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L'administration Biden, par exemple, a établi des normes de « disponibilité » ou le pourcentage de temps pendant lequel un chargeur est opérationnel. La Californie lance une enquête majeure sur la manière d'améliorer l'expérience client. L'année dernière, le constructeur automobile Ford Motor Co. a déployé sa propre équipe d'auditeurs de station (Energywire, 4 janvier 2022). Le plus grand réseau public, Electrify America, remplace un cinquième de ses stations par des modèles plus récents.

Mais bon nombre de ces actions fonctionnent aux bords d'un trou noir.

Personne ne peut définir ce que cela signifie pour un conducteur de VE d'avoir une expérience de recharge satisfaisante. Aucune donnée sous-jacente n'existe. Alors que des centaines de milliers d'Américains achètent des véhicules électriques et commencent à emprunter les autoroutes, cette absence de critère signifie que personne n'est responsable. Sans responsabilité, les problèmes risquent de persister.

L'industrie s'inquiète du fait que les rangs croissants des conducteurs de véhicules électriques diront à leurs amis que la recharge sur autoroute est un peu boguée, un peu ennuyeuse - juste assez d'obstacles pour que ces millions d'amis s'abstiennent de passer à l'électricité, alors que la planète se réchauffe régulièrement.

Les difficultés de ravitaillement en VE ne se rencontrent pas partout. Mais ils sont courants dans les domaines où le gouvernement dépense le plus d'argent et a misé sur l'amélioration de l'expérience de recharge.

La recharge à domicile se déroule généralement sans accroc. Il en va de même pour les autres chargeurs «lents» ou de niveau 2 qui sont saupoudrés sur les lieux de travail et dans les parkings et remplissent la batterie en sirotant des électrons pendant des heures.

Les bogues sont les plus courants avec les chargeurs rapides, appelés chargeurs rapides à courant continu, ou DCFC. Ce sont la solution de recharge lorsqu'un conducteur est en déplacement et doit recharger la batterie en 15 ou 30 minutes.

Ces super-points de vente existent près des arrêts d'autoroute, dans les noyaux urbains et aux carrefours de banlieue. La construction d'un réseau d'entre eux est la priorité absolue de l'administration Biden, car elle dépense 7,5 milliards de dollars pour l'infrastructure de recharge des véhicules électriques que le Congrès a approuvée dans la loi bipartite sur les infrastructures. Le premier cycle de financement est destiné à couvrir le pays avec des chargeurs DCFC à des intervalles de 50 miles le long des principales autoroutes.

Outre la simple construction des stations, l'objectif du gouvernement a été de créer des normes élevées, y compris une meilleure satisfaction de la clientèle.

La Federal Highway Administration, qui gère le programme, a déclaré qu'elle "a l'intention d'inciter les opérateurs de bornes de recharge à améliorer la fiabilité non seulement des chargeurs achetés avec des fonds [gouvernementaux], mais de toutes les bornes de recharge du pays".

L'ironie est qu'il existe déjà un réseau de recharge national fiable avec une grande satisfaction de la clientèle. C'est ce qu'on appelle le réseau Supercharger, construit et géré par Tesla Inc.

Les utilisateurs et les experts s'accordent à dire que Tesla a généralement résolu les problèmes qui affligent les autres réseaux. Ses pilotes se branchent, paient et chargent avec peu d'échecs. Les superchargeurs étaient exclusivement réservés aux conducteurs de Tesla jusqu'au mois dernier, lorsque Tesla a commencé à ouvrir des parties du réseau à d'autres modèles de véhicules électriques (Energywire, 15 février 2023).

Tesla a également été un pionnier et excelle dans d'autres pratiques que les réseaux concurrents ont du mal à égaler - et que les stations-service ne peuvent pas du tout faire.

Par exemple, saisissez une destination sur l'application Tesla ou sur l'écran du tableau de bord, et vous obtenez un itinéraire de Superchargeurs où vous arrêter, avec des informations fiables sur les prises qui fonctionnent et si elles sont actuellement occupées ou non.

Selon les experts, l'une des principales raisons du succès de Tesla est que Tesla possède et contrôle l'ensemble de l'écosystème et toutes ses données. Il a construit les voitures, fait fonctionner les chargeurs et gère les paiements. Si quelque chose se casse à la station, c'est le travail de Tesla de le réparer. Il n'y a aucun doute sur qui est responsable.

La raison pour laquelle d'autres réseaux non Tesla ont de tels problèmes est que le système de recharge public a beaucoup plus d'acteurs. Ils comprennent une panoplie de constructeurs automobiles, d'opérateurs de réseaux de recharge, d'outils de recherche d'itinéraire et maintenant du gouvernement.

Personne n'est intervenu pour assumer le niveau de responsabilité de Tesla, et il n'est pas clair que quiconque le fera.

« À qui appartient cette expérience pour moi ? » a déclaré Matt Teske, fondateur et PDG de Chargeway, une plate-forme logicielle de réseau électrique, se plaçant dans la position d'un conducteur de véhicule électrique. "La réponse est personne."

L'une des raisons pour lesquelles les bornes de recharge d'aujourd'hui ne fonctionnent pas très bien est leur étrange évolution en tant que produit de consommation.

Comme les véhicules électriques eux-mêmes, les bornes de recharge sont arrivées sur les routes non pas parce que les clients les recherchaient, mais parce que les régulateurs les exigeaient.

Au début des années 2000, le California Air Resources Board a exigé que les constructeurs automobiles vendent des véhicules électriques pour participer au marché automobile de l'État. Les bornes de recharge suivaient un chemin parallèle.

L'un des principaux réseaux actuels, EVgo Inc., est né d'un règlement juridique de 2012 entre NRG Energy Inc. et la California Public Utility Commission pour résoudre la crise de l'électricité sur le marché de l'électricité au début des années 2000. Une autre, Electrify America, est une entité que le constructeur automobile Volkswagen AG a été contraint de créer en 2016 en guise de sanction pour avoir triché sur ses émissions de diesel.

Chargées de satisfaire les régulateurs - et non les clients - ces entreprises ont économisé de l'argent avec un ensemble particulier de solutions.

"Il a été traité comme si c'était vraiment simple", a déclaré Teske.

La borne de recharge ne fonctionnerait pas comme une station-service, avec un employé dans un kiosque à proximité. Au lieu de cela, il fonctionnerait sans intervention humaine, comme un guichet automatique ou un distributeur automatique, mais qui vend de l'électricité à haute tension au lieu de Cokes.

Mais, contrairement au guichet automatique ou à la boîte distributrice, la borne de recharge ne recevrait pas le traitement complet du client. Il ne serait pas situé sous un auvent, ni particulièrement bien éclairé ni observé par des caméras de sécurité. Au lieu de cela, la voiture électrique serait davantage traitée comme une voiture. Les stations étaient implantées dans les éléments, au milieu ou aux abords d'un parking, loin des regards indiscrets et des cibles faciles pour les vandales.

Enfin, les premiers réseaux n'offraient pas la possibilité de payer par carte de crédit, même si Electrify America était tenu de le faire. Réseaux de recharge privilégiés pour éviter les frais et la complexité de Visa ou Mastercard. Au lieu de cela, les paiements iraient directement au réseau via une carte de membre.

Au début, aucune de ces décisions n'avait beaucoup d'importance. Les premiers acheteurs de véhicules électriques étaient de vrais croyants qui ignoraient les inconvénients d'un parking sombre ou d'une session de recharge frustrante.

Mais comme les véhicules électriques non appelés Tesla ont commencé à se vendre sérieusement, les décisions de réduction des coûts d'antan ont contribué à l'épidémie d'aujourd'hui.

Il s'avère qu'une borne de recharge est beaucoup plus compliquée et cassable qu'un distributeur automatique.

"Si vous cherchez une liste de contrôle de ce qui pourrait mal tourner", a déclaré Teske, "c'est une longue liste."

À l'intérieur de la coque métallique du kiosque se trouvent des composants électroniques de puissance sophistiqués. Il envoie des niveaux dangereux de courant électrique à travers un câble robuste et à un connecteur, qui peut être facilement désactivé avec un tampon de gomme. L'écran vidéo - crucial pour communiquer des informations au conducteur, comme les prix et la durée d'une session de charge - peut être dégradé ou cassé. De nombreux problèmes peuvent survenir lorsqu'un conducteur essaie d'utiliser, d'insérer ou de glisser une carte de paiement.

Et puis il y a le code informatique.

"Tout est logiciel, en fin de compte", a déclaré Ken Tennyson, directeur de la qualité et de la conformité chez Electrify America, qui compte environ 800 stations aux États-Unis.

Le destinataire de l'argent d'un guichet automatique ou des Snickers d'un distributeur automatique est une main humaine. Le destinataire des électrons d'une session de charge est un véhicule électrique - ou mieux, une gamme de véhicules électriques en constante évolution et toujours plus large, chacun communiquant avec la station de charge avec sa propre version de logiciel.

Bien que des protocoles logiciels existent pour l'industrie de la recharge, "le respect de ces normes n'est pas parfait, et les normes elles-mêmes ne sont pas parfaites", a déclaré Tennyson.

Certains de ces problèmes logiciels sont les difficultés de croissance qui accompagnent toute industrie jeune et de haute technologie qui n'a pas résolu les problèmes. Celui-ci, cependant, est compliqué par le grand nombre de systèmes impliqués.

Une session de charge satisfaisante est un orchestre. La borne de recharge, l'opérateur du réseau, le véhicule et les paiements fonctionnent tous ensemble de manière transparente. Mais aujourd'hui, l'orchestre est désaccordé.

Ces disjonctions créent des problèmes inexplicables pour le conducteur.

Par exemple, les kilowatts délivrés à un moment donné au cours d'une session de charge - l'équivalent approximatif de la quantité d'essence qui s'échappe d'une pompe - peuvent fluctuer de haut en bas sans explication. Cela est souvent dû à une mauvaise communication entre l'électronique de la station et celle de la voiture, car ils essaient de parler le même langage logiciel mais échouent.

Tous ces transferts rendent également difficile pour les réseaux d'imiter les prouesses de navigation de Tesla. Les concurrents de Tesla, comme le Bolt de General Motors Co. ou le Lightning F-150 de Ford, pourraient être en mesure de vous dire que la prochaine station fonctionne et a de la place – ou non. L'incompatibilité logicielle rend les choses folles.

"C'est difficile parce que les gens regroupent tous les éléments et qu'il n'y a pas un seul propriétaire du processus", a déclaré Ferro d'EVSession.

Pour améliorer la fiabilité au milieu de cette confusion, l'industrie et les gouvernements se sont tournés vers une mesure de valeur douteuse.

Cette métrique est la disponibilité. Appliqué aux machines ou aux systèmes, le temps de disponibilité est une mesure simple. C'est la durée pendant une période donnée pendant laquelle une machine est opérationnelle, exprimée en pourcentage.

La disponibilité est un binaire. Une machine est soit en marche, soit en panne. Une borne de recharge est considérée comme « opérationnelle » si son opérateur la contacte et obtient une réponse positive. Mais cette définition étroite peut s'effondrer avec une expérience aussi complexe que la charge.

La disponibilité "ne mesure pas si le connecteur est cassé, ou s'il y a des problèmes de traitement des paiements, ou si l'espace de stationnement est ICE", a déclaré Loren McDonald, analyste indépendant de la recharge des véhicules électriques. ICE fait référence à une place de stationnement de recharge de VE occupée par un véhicule à moteur à combustion interne, un autre fléau des conducteurs de VE.

La métrique échoue, a ajouté McDonald, car elle ne répond pas à la question clé : "Puis-je facturer ou non ?"

"Le temps de disponibilité ne tient pas compte de cela", a-t-il déclaré.

Néanmoins, la disponibilité est devenue la base sur laquelle les gouvernements fédéraux et étatiques mesurent les performances alors qu'ils distribuent des milliards de dollars publics.

Par exemple, l'administration Biden a décrété l'année dernière que les bornes de recharge recevant des fonds fédéraux de la loi bipartite sur les infrastructures doivent atteindre une disponibilité supérieure à 97 %.

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Ce n'est pas le seul dans cette fourchette cible. Le Colorado, New York et le Vermont ont adopté une norme de 97 % pour le financement de leur chargeur, tandis que l'État du Maine a adopté une norme inférieure de 95 %. Certains services publics d'électricité, comme Louisville Gas & Electric dans le Kentucky et Consolidated Edison à New York, ont visé jusqu'à 99 %.

Aussi étroite soit-elle, la norme fédérale est au moins un début. "Il est vraiment utile d'avoir ces conseils fédéraux là-bas", a déclaré Jesse Way, conseiller en politique de transport propre chez Nescaum, une association à but non lucratif d'agences de qualité de l'air dans le Nord-Est.

Qu'une disponibilité de 97% soit rigoureuse ou non dépend de qui vous demandez.

Tennyson d'Electrify America le considère assez rigoureux car il laisse une station de charge avec peu de place à l'erreur. Une panne nécessite des réparations qui peuvent prendre des jours. En un an, il a dit: "Vous n'avez pas de tolérance pour plus de deux ou trois échecs."

L'inverse est soutenu par McDonald, l'analyste EV. Il souligne que 97 % de disponibilité signifie 3 % de temps d'arrêt. Au cours d'une année, c'est une indisponibilité de 11 jours.

"Ce qui est une barre très basse si vous me demandez", a-t-il déclaré. "Pourriez-vous imaginer qu'Amazon Web Services" - le produit cloud d'Amazon.com Inc. pour les entreprises - "soit en panne 11 jours par an?"

L'une des raisons pour lesquelles l'administration Biden a peut-être saisi la solution étroite de la disponibilité pour résoudre les problèmes généraux de fiabilité des chargeurs de véhicules électriques est qu'il n'existe aucune autre option.

"Le calcul de la disponibilité ne tient pas compte de toutes les catégories de pannes ou des manières dont les chargeurs peuvent ne pas fournir une expérience client satisfaisante", a reconnu la Federal Highway Administration dans les directives qu'elle a publiées aux États plus tôt cette année.

Pourquoi ne pas faire mieux ? "Les données disponibles sont insuffisantes", a déclaré la FHWA.

Ce manque de données est une lacune majeure, selon les experts. Aucune source tierce indépendante de données de charge n'existe aujourd'hui aux États-Unis. Si un réseau de recharge prétend atteindre 97% de disponibilité - et beaucoup le font - il n'y a aucun moyen de vérifier la réclamation.

C'est une préoccupation pour les États qui sont chargés de dépenser des millions de dollars d'argent fédéral pour construire des réseaux de recharge. Les autorités fédérales leur demandent d'atteindre une disponibilité de 97 %. Mais Teske, de la société Chargeway, a souligné que les États qui examinent les entreprises pour construire ces réseaux "prennent les vendeurs au mot".

Des solutions viendront peut-être, mais elles prendront du temps.

Dans le cadre du projet de loi bipartite sur les infrastructures, l'administration Biden a obtenu le pouvoir de collecter des données sur les bornes de recharge qu'elle finance. Les États sont tenus de commencer à envoyer des données dans un an. Selon la FHWA, ces informations deviendront "une base de données nationale et une plate-forme d'analyse" avec "un tableau de bord accessible au public".

Une solution structurelle majeure pourrait être en préparation en Californie.

L'année dernière, les législateurs californiens ont adopté un projet de loi qui exige de nouvelles normes de tenue de registres et de rapports pour les bornes de recharge qui reçoivent de l'argent de l'État. Les règles, qui seront rédigées par la California Energy Commission (CEC), sont attendues d'ici 2024. Elles pourraient éventuellement être copiées par les nombreux États qui s'alignent sur les politiques d'émissions de transport de la Californie.

"C'est très compliqué, nous n'avons pas toutes les réponses", a déclaré Patty Monahan, commissaire de la CEC, lors d'une conférence Bloomberg New Energy Finance plus tôt cette année. "C'est une énorme enquête."

En attendant, il est peu probable que les dents serrées de ceux qui utilisent des chargeurs rapides d'autoroute se détendent de si tôt. La prochaine vague d'adoption des véhicules électriques continuera, en partie, à être une histoire de prises inertes et de conducteurs renfrognés, publiée sur Instagram pour que tout le monde puisse la voir.

"Je vois que c'est un problème pour les cinq prochaines années", a déclaré Ferro, l'expert en charge des véhicules électriques. "Soit Tesla reprendra l'ensemble du réseau de recharge des États-Unis, soit tout le monde se ressaisira, ou un peu des deux."