SAE J2601 : Décryptage de la norme internationale de remplissage d’hydrogène gazeux
La mobilité hydrogène repose sur des normes techniques rigoureuses garantissant la sécurité, l’interopérabilité et la performance des infrastructures. Parmi elles, la norme SAE J2601 joue un rôle clé dans le développement des stations de ravitaillement hydrogène.
Reconnue à l’international, elle standardise les conditions de remplissage en hydrogène comprimé, à 350 et 700 bar, pour une grande variété de véhicules routiers à hydrogène gazeux : voitures et fourgons, bus et autocars, camions…
Dans cet article, nous vous proposons un dossier technique complet : fonctionnement du protocole, paramètres critiques, profils de remplissage, versions J2601-1 à J2601-5, méthode thermodynamique (MC Formula), interface SAE J2799, et perspectives d’évolution. Un contenu conçu pour celles et ceux qui veulent comprendre la dimension normative de la filière mobilité hydrogène en profondeur.
Pour une vision d’ensemble, consultez l’infographie en fin d’article : elle résume le protocole SAE J2601, ses variantes (J2601-1 à J2601-5) et les paramètres clés du remplissage.
Qu’est-ce que la norme SAE J2601 ?
Publiée par la Society of Automotive Engineers (SAE International), la norme SAE J2601 définit les paramètres de distribution d’hydrogène gazeux pour les véhicules à pile à combustible (FCEV) ou à moteur à combustion d’hydrogène (HICE ou H2ICE), en prenant en compte :
- Deux niveaux de pression : 350 bar et 700 bar,
- Trois plages de température de l’hydrogène gazeux au niveau de la borne de distribution : T40 (-40 °C), T30 (-30 °C) et T20 (-20 °C),
A noter : Ces plages seront à termes remplacées par de nouvelles catégories indiquant un niveau de performance (Fast-Fill, Average-Fill et Slow-Fill agrémenté d’un + sous conditions)
- Des profils de remplissage standardisés selon la taille du réservoir des véhicules et les conditions initiales.
- La présence ou non d’un module de communication infrarouge (IR) entre le véhicule et la station
SAE J2601 : norme ou protocole ?
En réalité, SAE J2601 est un standard, au sens anglo-saxon du terme, c’est-à-dire un document technique de référence élaboré par une organisation professionnelle (en l’occurrence la Society of Automotive Engineers). En Europe, on parlerait plutôt de norme au sens réglementaire ou intergouvernemental, comme les normes ISO ou EN.
Cela dit, dans la pratique industrielle, les standards SAE sont reconnus et utilisés comme normes de facto, y compris au sein de projets européens, en particulier dans le domaine de la mobilité hydrogène.
En tant que norme, elle :
- Est élaborée dans le cadre d’un processus de normalisation technique collaboratif, impliquant des fabricants de stations et de distributeurs, des constructeurs de véhicules, des fournisseurs de réservoirs, ainsi que des exploitants de stations. Ce processus repose sur la consultation, le consensus interprofessionnel et la publication officielle par l’organisme de normalisation,
- Est documentée et révisée régulièrement,
- Sert de référence officielle pour les acteurs de la filière hydrogène (constructeurs, exploitants de stations, intégrateurs).
Ce que fait concrètement la norme SAE J2601, c’est de définir un protocole de remplissage. Autrement dit, elle :
- Spécifie comment doit se dérouler un remplissage d’hydrogène à 350 ou 700 bar,
- Détaille les profils de remplissage standardisés (méthode des tables ou look-up tables),
- Autorise l’usage de modèles thermodynamiques dynamiques (méthode adaptative MC Formula),
- Implique des conditions précises de sécurité, température, pression, durée, etc.
On parle donc souvent du « protocole SAE J2601 », pour désigner l’ensemble des règles techniques que cette norme impose ou autorise.
En somme, la SAE J2601 est une norme internationale qui définit un protocole de remplissage pour l’hydrogène gazeux à haute pression.
Le saviez-vous ?
Outre la norme SAE J2601, plusieurs autres protocoles de remplissage sont utilisés ou en cours de développement dans le monde. Par exemple :
- Le protocole CEP Wenger, élaboré par le Clean Energy Partnership (CEP) en Allemagne, a longtemps été une référence opérationnelle pour les véhicules lourds à 350 bar, bien qu’il ne soit pas issu d’un organisme de normalisation officiel (SDO).
- Le protocole japonais JPEC, quant à lui, est utilisé au Japon pour les stations publiques. Il présente des spécificités notamment sur la gestion thermique et les conditions de communication véhicule ↔ station.
- Enfin, des travaux sont en cours au sein de l’ISO (Organisation internationale de normalisation) pour aboutir à une norme internationale unifiée de remplissage hydrogène gazeux. Cette future norme vise à harmoniser les approches américaines (SAE), européennes (CEP) et asiatiques (JPEC) autour d’un cadre commun, en s’appuyant notamment sur la série de norme ISO 19880 et ISO 19885 dont elle fera partie
Objectifs principaux de la norme SAE J2601
Avant d’entrer dans les détails techniques, il est essentiel de comprendre les finalités concrètes de la norme SAE J2601 :
- Sécurité pendant le remplissage : éviter les phénomènes de surchauffe et sur-remplissage notamment, mais aussi de surpression, sur-débit et température,
- Interopérabilité : garantir la compatibilité entre toutes les stations et tous les véhicules,
- Performance : atteindre des pleins complets et des temps de remplissage comparables à un plein d’essence.
Par exemple :
- Pour un véhicule léger à 700 bar, la norme SAE J2601-1 cible un remplissage en 3 minutes
- Pour un véhicule lourd à 350 bar (2000 L soit 80 kg), la norme SAE J2601-5 cible un remplissage en 7-8 minutes avec un débit maximum autorisé de 120 g/s.
- Pour un véhicule lourd à 700 bar (2000 L soit 48 kg), la norme SAE J2601-5 cible un remplissage en 7-8 minutes avec un débit maximum autorisé de 300 g/s.
Le saviez-vous ?
Le SOC, ou State of Charge, désigne le niveau de remplissage d’un réservoir d’hydrogène, exprimé en pourcentage de sa capacité nominale. Pour les véhicules à hydrogène, cette capacité est généralement définie par une densité de stockage équivalente à 350 bar ou 700 bar à 15 °C, dans des conditions normalisées.
Le SOC prend en compte les variations de température et de pression qui influencent la masse réelle d’hydrogène stockée.
Un SOC de 95 % signifie que le réservoir a atteint 95 % de sa capacité utile réelle, tout en étant considéré comme plein complet à 100 % comme objectif de performance.
Fonctionnement de la norme SAE J2601
La norme de remplissage SAE J2601 ajuste le débit et la durée de distribution d’hydrogène en fonction de plusieurs paramètres :
- Type de véhicule et volume de stockage,
- Pression initiale dans le réservoir du véhicule,
- Température ambiante,
- Température de l’hydrogène distribué.
Les différentes déclinaisons de la norme SAE J2601
| Norme | Véhicules concernés | Pression | Objectif | Révision |
| SAE J2601-1 | Véhicules légers | 350 / 700 bar | Voitures particulières, utilitaires + véhicules lourds 700 bar (cat. D) | 2020 |
| SAE J2601-2 | Véhicules moyens/lourds | 350 bar | Camions, bus | 2023 |
| SAE J2601-3 | Véhicules industriels | 350 bar | Chariots élévateurs, logistique | 2022 |
| SAE J2601-4 | Véhicules légers | 700 bar | Remplissage à température ambiante | 2024 |
| SAE TIR J2601-5 | Poids lourds longue distance | 350 et 700 bar High Flow | Bus, autocars, camions (fret notamment) | 2025 |
Le saviez-vous ?
La norme SAE J2601-2, dédiée aux véhicules moyens et lourds
à 350 bar (camions, bus), est moins prescriptive que les autres normes. Elle ne
définit pas un protocole de remplissage détaillé, mais plutôt une « enveloppe
de fonctionnement » dans laquelle le système doit opérer : plages de
pression, températures admissibles, tolérances de sécurité, etc.
En pratique, cela signifie que les fabricants de stations et
constructeurs de véhicules disposent d’une plus grande liberté
d’implémentation, à condition de respecter les exigences de sécurité et de
performance fixées par l’enveloppe opérationnelle définie dans le document. Aussi,
pour les installations ouvertes au public (à l’inverse d’une flotte captive
maitrisée), il est conseillé d’appliquer la SAE J2601-5.
SAE J2601-1 : Ravitaillement hydrogène des véhicules légers
La norme SAE J2601-1 définit les protocoles de remplissage des véhicules hydrogène légers. Elle propose deux méthodes de calcul :
- La méthode des tables (look-up tables)
- La MC Formula (méthode adaptative basée sur un modèle thermodynamique)
La méthode des tables (look-up tables)
C’est la méthode historique. Elle repose sur des profils de remplissage pré-calculés (courbes A, B, C…) adaptés à différents scénarii de température et de pression.
Elle s’ajuste à la température extérieure.
✅ Avantages :
- Plus simple à mettre en œuvre que la MC Formula,
- Éprouvée.
⚠️ Limites :
- Manque de flexibilité surtout en ce qui concerne les limites de température H2,
- Moins précise que la MC Formula,
- Peut entraîner des remplissages plus lents ou incomplets.
La MC Formula (modèle thermodynamique)
Méthode plus récente, la MC Formula repose sur un modèle thermodynamique dynamique calculé en temps réel. Elle s’ajuste ainsi :
- Comme pour la méthode des tables, à la température extérieure, mais aussi :
- À la température moyenne pondéré par la masse de l’hydrogène distribué,
- Aux propriétés du gaz (pression, température, densité),
- Au volume embarqué du véhicule.
✅ Avantages :
- Adaptation à chaque scénario (aux variations de la température de l’H2 pendant le plein).
- Remplissage plus rapide, plus précis que la méthode des tables,
- Meilleure efficacité énergétique (variable en fonction des composants de la station et du pilotage des équipements).
* Variant selon les constructeurs et la maturité des technologies
SAE J2601-5 : pour les poids lourds à 350 et 700 bar
La SAE J2601-5, publiée en 2025, est un TIR (Technical Information Report) — et non une norme (standard) à proprement parler. Ce type de document technique émis par la SAE reflète un consensus d’ingénierie en cours d’adoption, basé sur les retours terrain, mais n’ayant pas encore le statut normatif formel.
Ce TIR est conçu pour les installations publiques destinées aux véhicules lourds à hydrogène, notamment dans le transport de fret longue distance, la logistique, les autocars interurbains ou encore les bus.
🔧 Caractéristiques techniques principales :
- Niveau de pression : 350 et 700 bar
- Type de pistolet de remplissage : HN1 (également appelé H70HD, pour « Heavy Duty ») – spécifiquement conçu pour des cycles intensifs et des débits élevés
- Débits massiques maximum disponibles :
- FM60 : 60 g/s
- FM90 : 90 g/s
- FM120 : 120 g/s
- FM300 : 300 g/s
Ces classes de débit permettent d’atteindre des temps de remplissage compétitifs (souvent < 15 minutes) malgré des volumes de stockage conséquents, allant de 248,6 à 7 500 litres.
À noter : La SAE J2601-5 remplace la SAE J2601-2 pour les stations publiques.
À noter : La SAE J2601-5 remplace la SAE J2601-2 pour les stations publiques.
Détails techniques clés
Température : facteur critique
Lors du remplissage rapide d’hydrogène, le gaz se comprime fortement dans le réservoir, générant une élévation thermique importante pouvant entrainer des températures nettement supérieures à la température du gaz injecté. Cela peut dépasser +100 °C si le phénomène n’est pas contrôlé, alors que les réservoirs véhicules sont conçus pour une température maximale de 85 °C.
Pour éviter ce risque de surchauffe :
- Le gaz est souvent refroidi de -20°C à -40 °C avant injection,
- La température du réservoir est surveillée en temps réel si la communication infrarouge (IR) est disponible,
- Les composants (flexibles, vannes) sont conçus pour résister à des gradients thermiques extrêmes.
Précision de pression
Une mesure imprécise de la pression initiale peut provoquer :
- Un remplissage incomplet,
- Un risque de surpression.
Les stations utilisent des capteurs haute précision ou de la redondance le cas échéant.
Le rôle des modèles thermodynamiques
Les modèles thermodynamiques avancés intégrés dans la définition des protocoles permettent de prédire le comportement de l’hydrogène dans le réservoir du véhicule en prenant en compte entre autres :
- Les équations d’état du gaz dans les réservoirs,
- Les pertes de charges engendrées par les composants entre la station et les réservoirs,
- Le transfert thermique entre gaz/paroi/réservoir et l’inertie thermique des composants entre la station et les réservoirs véhicules,
Des modélisations itératives sont réalisées pour chaque cas (température ambiante, température H2, pression initiale réservoir, …) de façon à déterminer les paramètres de remplissage optimaux.
Le poids des hypothèses : « hot case » et « cold case »
La définition des protocoles de remplissage dans la SAE J2601 repose sur un ensemble d’hypothèses thermodynamiques conservatrices, établies pour couvrir les cas extrêmes que peuvent rencontrer les stations en conditions réelles. Deux scénarios principaux encadrent la conception des profils :
- Hot case : il représente le scénario thermique le plus défavorable, avec un réservoir initialement chaud par rapport à la température ambiante et un niveau de perte de charge important sur l’installation. Ce cas limite est utilisé pour garantir la sécurité maximale du système dans des conditions de température élevée des réservoirs en fin de remplissage (ex. : été, véhicule exposé au soleil). Ce scénario permet de définir la vitesse maximale de remplissage du véhicule.
- Cold case : à l’inverse, ce scénario suppose un réservoir froid (ex. : après un long arrêt dans un environnement à basse température ou une utilisation intensive du véhicule) par rapport à la température ambiante. Ce scénario permet de définir la pression maximale de remplissage du véhicule.
Les résultats de ces simulations sont intégrées dans les courbes de remplissage prédéfinies (look-up tables) afin de préserver l’intégrité des réservoirs, même sans communication entre le véhicule et la station comme définie par la SAE J2799.
Elles ont un impact direct sur la durée de remplissage et le SOC final, surtout lorsque le protocole s’appuie sur des valeurs par défaut plutôt que sur des mesures en temps réel.
Architecture d’une station hydrogène conforme SAE J2601
| Module | Fonction principale | Liens avec SAE J2601 |
| Stockage tampon | Stocker le gaz à 500-1000 bar | Assurer un débit stable |
| Refroidisseur haute pression | Abaisser la température du gaz avant injection | Respecter la température T40 / T30 / T20 (température du gaz injecté à -40 / -30 / -20 °C) |
| Borne de distribution (dispenser) : Vanne de régulation du débit et/ou de la pression + mesure de pression + débitmètre | Injecter l’hydrogène dans le véhicule | Appliquer le bon profil J2601 |
| Contrôleur de protocole | Piloter le profil de remplissage | Implémentation méthode des tables ou MC Formula |
| Module de communication (IR) | Synchroniser avec le véhicule (J2799) | Sécuriser le remplissage et permettre d’améliorer le SOC |
SAE J2799 : interface de communication IR
Les stations de ravitaillement peuvent intégrer — et doivent intégrer en Europe pour les stations à 700 bar — la norme SAE J2799, qui définit une interface de communication en temps réel entre le véhicule et la station via un canal infrarouge (IR).
Cette communication unidirectionnelle (du véhicule à la station) permet à la station d’accéder aux paramètres spécifiques du véhicule (température, pression, capacité, commande de remplissage, etc.), afin d’adapter dynamiquement le protocole de remplissage.
Les principaux avantages de la SAE J2799 :
- Amélioration de la sécurité : la station peut réagir et interrompre le remplissage en cas de demande par le véhicule ou si la température communiquée dépasse la limite autorisée.
- Sélection automatique du profil de remplissage optimal (catégorie A, B C ou D) en fonction du véhicule : sans cette interface, un profil plus conservatif est appliqué par défaut — ce qui allonge parfois inutilement le temps de remplissage.
En pratique, la SAE J2799 est indispensable pour garantir un remplissage sûr, rapide et complet.
Perspectives d’évolution de la norme SAE J2601
L’évolution de la norme SAE J2601 repose sur un travail collaboratif entre les constructeurs de véhicules, les fabricants de stations et de composants, les organismes de normalisation et les acteurs de terrain. En Europe notamment, plusieurs groupes de travail (GT) pilotés par des consortiums industriels, des associations professionnelles (comme Hydrogen Europe, le Clean Energy Partnership en Allemagne, ou encore France Hydrogène) et des experts techniques alimentent ces réflexions. Ces GT sont en grande partie composés d’acteurs européens qui participent également aux groupes de travail SAE en charge des standards SAE J2601 et J2799.
Ces travaux s’appuient sur :
- Les retours d’expérience opérationnels des stations déjà en service,
- Les besoins spécifiques des nouveaux usages (mobilité lourde, recharge rapide, multi-véhicules),
- Les données de performance collectées sur le terrain : pressions réelles, températures, temps de remplissage, incidents,
- L’évolution des technologies embarquées (nouveaux capteurs, communication véhicule ↔ station).
Ce processus itératif permet à la norme SAE J2601 d’évoluer en restant au plus près des réalités opérationnelles, tout en anticipant les exigences de sécurité et d’interopérabilité.
En parallèle, un groupe de travail ISO est en cours sur les protocoles de remplissage, avec pour objectif d’intégrer plusieurs protocoles dont une partie de la SAE J2601 dans une future norme internationale unifiée.
L’avis de l’expert : construire collectivement les standards de demain
" Le développement de normes comme la SAE J2601 repose sur un travail collectif structurant, impliquant l’ensemble des parties prenantes de la filière hydrogène. Ce processus de co-construction par consensus est essentiel pour garantir des protocoles sécurisés, réalistes et adoptables à grande échelle.
L’un des enjeux clés à venir est l’harmonisation entre les standards SAE et les futures normes ISO, afin de converger vers un cadre international unique. Cette convergence est d’autant plus stratégique que les marchés s’internationalisent, et que les véhicules comme les stations seront déployés demain à l’échelle européenne et mondiale.
Par ailleurs, d’autres groupes de travail normatifs sont en cours à l’échelle internationale (ISO), européenne (CEN) et française (AFNOR) pour servir la mobilité hydrogène au-delà des seuls protocoles de remplissage.
Ces dynamiques contribuent à faire émerger un écosystème hydrogène à la fois sécurisée, mature, cohérent et interopérable, condition indispensable pour un passage à l’échelle."
Timo MUTKA
Expert remplissage H2 (Atawey)En conclusion, la norme SAE J2601 structure l’ensemble du remplissage hydrogène gazeux à haute pression utilisé à l’échelle mondiale. En intégrant des paramètres techniques complexes (température, pression, transfert thermique, profils dynamiques), elle assure un remplissage sécurisé, rapide pour la grande majorité véhicules à hydrogène gazeux. Elle constitue aujourd’hui le socle de l’interopérabilité au sein de la filière : sans un protocole harmonisé, il serait impossible de garantir qu’un véhicule hydrogène puisse se ravitailler dans n’importe quelle station, indépendamment du fabricant ou du pays.
Maîtriser cette norme, ainsi que ses variantes (J2601-1 à J2601-5), méthodes et compléments (MC Formula, SAE J2799), est un prérequis pour tout acteur souhaitant déployer ou exploiter des stations de ravitaillement hydrogène à la pointe de la performance.
FAQ – Norme SAE J2601 et remplissage hydrogène
Un plein d’hydrogène repose sur un protocole de remplissage contrôlé en temps réel. Lorsqu’un véhicule se connecte à la borne, la station identifie la pression cible (350 ou 700 bar) et applique un profil défini par la norme SAE J2601.
L’hydrogène est d’abord pré-refroidi (jusqu’à -40 °C) pour limiter l’élévation de température liée à la compression rapide du gaz dans le réservoir. Le débit et la pression sont ensuite ajustés en continu en fonction de plusieurs paramètres : pression initiale du réservoir, température ambiante, température du gaz injecté et, si disponible, données transmises par le véhicule via l’interface infrarouge SAE J2799.
Le remplissage s’arrête automatiquement lorsque le niveau de charge (SOC) cible est atteint, tout en respectant les limites de sécurité en température et en pression.
La norme SAE J2601 est un standard international publié par la Society of Automotive Engineers (SAE). Elle définit les protocoles techniques de remplissage de l’hydrogène gazeux à 350 et 700 bar pour les véhicules à pile à combustible (FCEV) et à moteur à combustion hydrogène (H2ICE). Elle encadre les paramètres de pression, température, débit et durée afin de garantir un remplissage sûr, rapide et interopérable.
SAE J2601 définit le protocole de remplissage (pression, température, profils dynamiques), tandis que SAE J2799 définit l’interface de communication infrarouge entre le véhicule et la station. Cette communication permet d’adapter le remplissage en temps réel en fonction des paramètres spécifiques du véhicule, améliorant ainsi la sécurité et le niveau de remplissage (SOC).
Pour un véhicule léger à 700 bar, la norme SAE J2601-1 vise un remplissage complet en environ 3 minutes.
Pour les véhicules lourds (350 ou 700 bar), la SAE J2601-5 cible des temps de 7 à 15 minutes selon le volume embarqué et le débit massique autorisé.
La méthode des tables repose sur des profils de remplissage pré-calculés adaptés à différentes conditions de température et de pression.
La MC Formula est une méthode dynamique basée sur un modèle thermodynamique calculé en temps réel. Elle permet un remplissage plus précis, plus rapide et mieux adapté aux conditions spécifiques du véhicule et de la station.
Lors du remplissage rapide, la compression du gaz provoque une élévation importante de température dans le réservoir. Pour éviter de dépasser les limites admissibles (généralement 85 °C côté réservoir), l’hydrogène est pré-refroidi à -20 °C, -30 °C ou -40 °C selon la catégorie de remplissage.
La norme SAE J2601 n’est pas une obligation réglementaire universelle. Toutefois, elle est utilisée comme référence industrielle internationale et constitue un standard de facto pour les stations publiques, en particulier en Europe, aux États-Unis et en Asie.
La SAE J2601-5, publiée en 2025 sous forme de TIR (Technical Information Report), introduit des classes de débits massiques élevées (jusqu’à 300 g/s) adaptées aux véhicules lourds longue distance. Elle remplace progressivement la SAE J2601-2 pour les stations publiques destinées au transport lourd.
Oui. Les protocoles sont régulièrement mis à jour en fonction des retours d’expérience terrain, de l’évolution des véhicules et des stations, et des travaux de convergence avec les futures normes ISO sur le remplissage hydrogène.
L’infographie ci-dessous résume le fonctionnement du protocole SAE J2601 et ses différentes déclinaisons.
En résumé, la norme SAE J2601 ajuste le débit en fonction de la pression initiale, de la température ambiante et du profil véhicule, afin d’éviter toute surchauffe ou surpression.
