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Dossier Spécial : Recharge des Véhicules Électriques

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TOUT CE QUE VOUS DEVEZ SAVOIR SUR LA RECHARGE DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES

Lien vers de dossier complet en PDF :
Dossier sur la recharge des véhicules électriques (PDF)

INTRODUCTION

« La voiture ne charge pas à la vitesse escomptée… »
« La borne n’est pas une borne rapide, ma voiture affiche 11 kW… »
« J’ai une nouvelle Zoé, je veux faire un complément et le temps affiche 2h… »

Combien de fois n’avons-nous pas lu ou entendu des remarques du même style dans les commentaires des réseaux sociaux ou de l’application Chargemap © ?

Rouler avec un véhicule électrique ou hybride rechargeable implique d’adopter de nouvelles habitudes de conduite et un nouveau vocabulaire pour savoir de quoi l’on parle.

 




Ce que vous allez apprendre :

1 – Comprendre et connaître la capacité de votre batterie.

2 – Comprendre le type et l’importance du chargeur interne de votre véhicule.

3 – Comprendre les différents types de bornes de recharge.

4 – Comprendre et réussir son authentification sur une borne publique.

5 – Comprendre le temps de recharge nécessaire selon les situations.

6 – Comprendre et retenir les règles à adopter pour un bon usage des bornes de recharge.

7 – Glossaire.

 

DE NOUVELLES HABITUDES DE CONDUITE

Un véhicule électrique (VE) ou véhicule hybride rechargeable (VHR), contrairement aux véhicules thermiques (VT), dispose quasi instantanément du couple maximum de son moteur au démarrage. Ce couple reste constant jusqu’à ce que la puissance maximale soit atteinte.

Cette caractéristique du moteur électrique permet de supprimer la boîte de vitesses, organe complexe, coûteux et fragile, et de la remplacer par un simple réducteur à rapport fixe tout en obtenant des performances supérieures.

Les sensations nouvelles sont sans communes mesures avec ce que l’on connaît d’un VT. Le seul point commun entre tous ces différents types de véhicules, est la consommation d’énergie proportionnelle à la demande de puissance exercée sur la pédale d’accélérateur.

Le silence dans l’habitacle, la souplesse de déplacement incitent rapidement à adopter une conduite « zen », passé l’effet surprenant des accélérations vives comme si nous nous déplacions sur un tapis volant.

Un autre changement intervient lorsque l’on passe d’un VT à un VE, c’est celui de l’autonomie, d’autant plus que ces quinze dernières années ont vu apparaître des VE avec une capacité batterie relativement limitée. Regardons d’un peu plus près ces caractéristiques de la batterie. Pour les besoins d’une compréhension simple, nous resterons au stade de la vulgarisation et n’aborderons pas les caractéristiques scientifiques détaillées des composants nécessaires au fonctionnement des VE.





1 – CARACTÉRISTIQUES DES BATTERIES DES PRINCIPAUX VE ET VHR

La capacité de la batterie est la quantité d’énergie qu’elle peut stocker lors de la recharge et restituer ensuite au moteur. Cette capacité s’exprime en kWh. Elle peut se comparer à la quantité de carburant stockée dans le réservoir d’un VT.

Tableau de quelques capacités batterie des principaux VE et VHR du marché en 2018 :

Marques et modèlesCapacités Batterie
Renault Zoé (1ère génération)22 kWh (2013 -> 2016)
Renault Zoé ZE4O41 kWh (2017 ->)
Nissan Leaf (1ère génération)24 kWh (30 kWh -> Janv. 2016)
Nissan Leaf 2 (2018)40 kWh
BMW i3 et i3 Rex (60 Ah)22 kWh
BMW i3 / i3 Rex – i3S / i3S Rex (94 Ah)33 kWh
Hyundai Ioniq28 kWh
Tesla S ou X 7575 kWh
Tesla S ou X 9090 kWh
Tesla S ou X 100100 kWh
Kia Soul27 kWh (30 kWh : Janv. 2017 ->)
Opel Ampera / Chevrolet Volt (Rex)16 kWh
Opel Ampera.E60 kWh
Peugeot Ion / Citroen C-Zero16 kWh (14,5 kWh : 8/2012 ->)
Mitsubishi I.Miev16 kWh
Toyota Prius (VHR)8,8 kWh
Mitsubishi Outlander PHEV (VHR)12 kWh
VW e-Golf24,2 kWh (35,8 kWh (2017 ->)

Il y en a bien d’autres, d’autant que de nombreux modèles vont sortir dans les mois et années à venir. La tendance semble montrer que les constructeurs vont proposer des capacités batterie de 40 kWh à 90 kWh en majorité, ce qui n’empêchera pas des cas d’exception avec des capacités batterie inférieures ou supérieures selon le modèle proposé.

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2 – LES DEUX MÉTHODES DE CHARGE DES VE ET VHR

La batterie d’un VE délivre du courant continu (DC en anglais : Direct Current) et elle doit être rechargée par du courant continu.

Le réseau électrique sur lequel nous rechargeons nos VE est à courant alternatif (AC en anglais : Alternating Current).

Il va donc falloir transformer le courant alternatif disponible sur le réseau en courant continu pour recharger la batterie. Ceci se fait par un chargeur-redresseur.

Nous aurons donc deux cas de figure, selon l’emplacement où se situe le chargeur- redresseur :

  • Soit le chargeur est intégré au véhicule ; dans ce cas, la borne de type AC fournit du courant alternatif à la voiture,
  • Soit le chargeur est intégré à la borne ; dans ce cas, la borne de type DC fournit alors du courant continu au véhicule.

CARACTÉRISTIQUES DES CHARGEURS INTERNES DUN VE

La puissance d’un chargeur interne s’exprime en kW (notion de « débit »). Ce composant interne est soit en monophasé, soit en triphasé. Ce sont des chargeurs en courant alternatif (AC).

Par exemple, la Zoé propose 2 puissances de charge différentes selon le modèle du moteur :
◦ Moteur Renault R240 – R75 – R90 – R110 : 22 kW AC
◦ Moteur Continental Q210 – Q90 : 43 kW AC

Tous les autres modèles de VE et VHR ne proposent que des chargeurs internes AC en monophasé, à l’exception de quelques modèles qui proposent, en option, un chargeur interne AC triphasé.
◦ BMW propose, en option, pour le modèle i3 et i3S 94 Ah, un chargeur de 11 kW AC.
◦ Smart propose en option un chargeur de 22 kW AC.
◦ Tesla propose en série un chargeur AC triphasé de 11 kW AC et en option un double- chargeur de 22 kW AC, passé à 16,5 kW AC depuis le nouveau « Lifting » de la face avant (livré en série depuis les modèles mi-2017).

Les autres constructeurs équipent leurs véhicules d’un chargeur interne AC d’une puissance, de 6,6 à 7,4 kW.

Les VE plus anciens, ainsi que les VHR, disposent d’un chargeur de 3,7 kW AC (16A) maxi.

Pour compenser cette faible puissance et parce qu’une batterie se charge, en fait, toujours en courant continu (DC), la majorité des VE du marché propose en plus, une charge DC d’une puissance de 50 kW. L’exception vient de la marque Tesla qui a mis au point des chargeurs DC de 120 kW.

Le développement des modèles de VE fait que de plus en plus de constructeurs proposent ou vont proposer des puissances de charge DC supérieures allant de 80 kW à 100 kW et espèrent atteindre des puissances de 150 kW, voire 350 kW DC (Porsche Taycan).
La Renault Zoé est le seul modèle du marché à ne pas proposer de charge en DC, mais uniquement en AC, laquelle peut varier de 2 kW à 43 kW (22 kW pour les moteurs Renault).

Tableau et fiches individuelles sur les puissances de charge des VE qui recensent pour tous les véhicules du marché actuel, les différentes possibilités de recharge du modèle sélectionné en fonction de la borne choisie.

Quelques extraits de fiches de modèles populaires :

Version originale consultable sur le Blog ACOZE

Le chargeur interne va être en mesure de détecter quel est le type de câble connecté et quelle est la puissance de charge maximum disponible sur la borne.

C’est en fonction de ces paramètres que le chargeur adaptera la puissance de charge délivrée à la batterie.

La puissance de charge maximale « effective » correspondra à la valeur la plus faible des 3 puissances ci-dessous :

  • puissance maximale du chargeur,
  • puissance maximale acceptable par le cordon,
  • puissance maximale disponible sur la borne.

En fonction de ces paramètres détectés, la borne ne délivrera que la puissance qui ne dépasse pas les exigences du câble utilisé et la capacité du chargeur interne du véhicule.

Puissance de charge d’un VE en fonction de la borne.

Nous pouvons aussi ajouter que la puissance de recharge va dépendre également d’un autre composant interne, le BMS (Battery Management System), chargé de contrôler l’état de charge de la batterie et la température des cellules qui la composent.

Tous ces dispositifs vont limiter la puissance de charge tant que les conditions optimales ne sont pas réunies pour accepter la puissance électrique maximale du chargeur, sans endommager les composants de ladite batterie.

La température idéale d’une batterie pour charger se situe dans une plage de 20-25°C.

De même, une batterie vide (capacité résiduelle inférieure à 10%) n’acceptera pas non plus, de recevoir une puissance de charge trop importante (environ 5 kW).

C’est pour toutes ces raisons qu’en hiver, mais aussi lorsque la batterie a été presque totalement vidée, que la puissance de charge souvent constatée ne correspond pas à la puissance maximale du chargeur interne et que le temps estimé pourra être 4 à 5 fois supérieur au temps normalement prévu.

Enfin, au fur et à mesure que la batterie se remplit, la puissance de charge va automatiquement diminuer. Phénomène constaté à partir de 70% de la capacité de la batterie environ. Pourcentage variable aussi selon les modèles de batterie et de chargeur interne du véhicule. Pour préserver les cellules, comme la batterie chauffe lors de la charge, il faut éviter de les endommager par une puissance de charge importante trop longtemps. Au-delà de 95%, la puissance de charge n’est plus que de 1 ou 2 kW environ, pour la majorité des chargeurs internes.

Un autre phénomène apparaît vers la fin de charge, c’est l’équilibrage des cellules. Selon les caractéristiques et composants utilisés, l’équilibrage des cellules s’effectue vers 99 % de charge. C’est la raison pour laquelle un VE n’affiche plus de temps restant de charge et qu’il est possible d’attendre entre 20 min et plus d’une heure, parfois davantage.

Cet équilibrage n’est pas indispensable à chaque recharge de la batterie mais doit être fait, chaque mois environ, pour que le calculateur sache précisément l’état de capacité maximale de la batterie.

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3 – TYPE ET CARACTÉRISTIQUES DES BORNES DE RECHARGE

Une borne de recharge privée ou publique proposera des puissances de charge de 3,7 kW AC à 22 kW AC avec ou sans câble attaché à la borne.

On trouve aussi des bornes plus puissantes qui proposent des charges en DC de 50 kW et 43 kW en AC avec obligatoirement un câble de charge attaché à la borne. Ce sont les bornes rapides que l’on trouve généralement sur les axes routiers rapides (autoroute, voie expresse avec terre-plein central), parking de certains supermarchés.

Jusqu’en décembre 2024, la France impose les bornes dites « tri-standard », c’est à dire avec un connecteur Type 2, un connecteur Chademo et un connecteur Combo T2 CCS sur le même point de charge. Après, la norme européenne, déjà en vigueur dans beaucoup de pays européens, sera généralisée où seuls les connecteurs Type 2 et Combo T2 CCS seront obligatoires. Le connecteur Chademo ne sera proposé qu’en option, au choix du propriétaire de la borne. Par exemple, Nissan, dans certaines de ses concessions, ne propose qu’une borne rapide en Chademo puisque les « Nissan Leaf » sont équipées de ce connecteur pour la charge rapide.

Cette exigence ne concernera que les bornes dites « publiques » et non pas les bornes considérées comme « privées », ce qui est le cas des concessionnaires automobiles.

Pour voir à quoi correspond ces différents connecteurs, se référer au Glossaire du document PDF.

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4 – BORNES NÉCESSITANT UNE MÉTHODE DAUTHENTIFICATION

Les bornes de recharge des véhicules électriques sont installées, soit par des opérateurs nationaux (Sodetrel, par exemple), soit par des opérateurs locaux (Syndicats d’Énergie Départementaux, entre autres), soit encore par des entreprises privées (Nissan, Renault, Lidl, Auchan, etc…).

Il n’est pas obligatoire d’imposer une méthode d’authentification mais la majorité des opérateurs – gestionnaires ont mis en place une ou plusieurs méthodes d’authentification pour pouvoir se recharger.

La méthode la plus connue est le badge RFID (Radio-frequency identification). Chaque opérateur a conçu le sien. Conséquence inévitable, pour celles et ceux qui veulent voyager hors de leur département de résidence, il leur faut commander les badges qui leur seront nécessaires et se retrouver avec une petite dizaine de badges n’est pas rare.

Réussir son authentification à l’aide d’un badge compatible avec le réseau de l’opérateur.

Les remarques assez régulières que l’on trouve dans les commentaires des bornes, concernent l’échec de l’authentification. Mis à part le fait que la borne peut, en effet, être en panne, il n’est pas rare de s’apercevoir qu’un mauvais usage du badge en est aussi la cause.

Beaucoup ignorent que dans une borne, le lecteur de badge se trouve, soit derrière une vitre épaisse qui recouvre l’écran, tactile ou pas, soit derrière une zone de la façade de la borne représentée par un graphisme typique. Dans tous les cas, le signal est assez faible et il est important de laisser le badge en place assez longtemps (10 ou 20 secondes), jusqu’à que le badge soit reconnu par la borne.

Lorsque vous devez utiliser votre propre câble, il est conseillé de le sortir avant toute manipulation.

Démarrer une charge depuis une borne publique :

  • Ouvrez la trappe de votre véhicule.
  • Présenter votre badge pour vous authentifier. Laissez-le en place jusqu’à qu’il soit reconnu par l’opérateur.
  • Selon le modèle de la borne, ouvrez la trappe qui abrite les prises, branchez votre câble et refermez la trappe (certaines trappes ne se maintiennent fermées qu’après le déclenchement de la charge. Il peut donc être utile de la maintenir fermée à la main jusqu’au démarrage de la charge).
  • Branchez l’autre extrémité du câble à la prise de votre véhicule.

    Avec une borne rapide, le câble est obligatoirement attaché à la borne. Dans ce cas :
  • Ouvrez la trappe de votre véhicule.
  • Présentez votre badge pour authentification et laissez-le en place jusqu’à sa reconnaissance par l’opérateur.
  • Une fois l’authentification réussie, branchez le câble de la borne dans la prise de votre véhicule.
  • Valider sur l’écran de la borne, le branchement au VE (optionnel selon les bornes).

    La charge doit commencer dans les 5 à 10 secondes suivantes. Surveillez bien que celle-ci démarre effectivement et qu’il n’y a pas une alerte indiquant un problème.

Pour arrêter une recharge, la méthode est la suivante :

  • Dans tous les cas, commencez par arrêter la charge au niveau de la borne,
    ⁃ Soit en cliquant sur l’écran qui indique « Arrêt de la charge », puis vous représentez à nouveau le badge,
    ⁃ Soit, selon le type de la borne, en présentant directement votre badge devant le lecteur jusqu’à que la borne indique « Arrêt de la charge ».
  • Débranchez d’abord le câble à la borne si vous avez utilisé le vôtre (selon les modèles de bornes, certaines trappes peuvent être assez dures à ouvrir du fait de l’électro-aimant qui la maintient fermée)
    ou, s’il s’agit d’une borne rapide,
  • Débranchez le câble du véhicule.

    Sur certaines bornes, comme la marque DBT (magasins Auchan, Cora et Ikéa), il faut aussi indiquer, à l’écran, de revenir à la page d’accueil pour le prochain utilisateur, ce qui clôt la procédure d’arrêt de charge.

    Remarque : La facturation, par les opérateurs, commence après la réussite de l’authentification du badge et s’arrête après le second passage du badge pour indiquer la fin de charge, peu importe que la batterie soit pleine ou pas.
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5 – CALCUL ET TEMPS DE RECHARGE SUR UNE BORNE

Une formule toute simple à retenir :

(kWh (capacité récupérée) Temps (min)) 60 kW (puissance délivrée pendant le Temps (min)).

Exemple : Sur la borne, je vois qu’en 10 min, j’ai récupéré 2,98 kWh, à quelle puissance ai-je chargé ?
(2,98 10) 60 = 17,88 kW
En 10 min, j’ai chargé à une moyenne de 17,88 kW pour récupérer 2,98 kWh dans ma batterie.

Pourquoi connaître cette façon de calculer ? Certaines bornes affichent la consommation d’énergie récupérée en kWh et le temps de charge en minute. Quand on connaît aussi le type de chargeur interne qui équipe son véhicule, il peut être utile de savoir à quelle puissance la charge s’est effectuée durant le temps indiqué. La facturation est calculée au temps passé, dans la majorité des cas. Aussi, si pour une raison inconnue, on s’aperçoit que la borne délivre moins que prévue, il peut être intéressant d’arrêter la charge pour ne pas avoir une facture plus importante que prévue et d’aller finir sa charge sur une autre borne.

Connaître la puissance effectivement délivrée permettra ainsi, d’adopter une stratégie de recharge plus économique, dans la mesure où un choix local le permettra avec d’autres bornes aux alentours, tout au moins, à la portée de l’autonomie récupérée.

Sur le site d’Automobile-Propre, vous trouverez un simulateur de temps de recharge en fonction de votre modèle et de la puissance de votre chargeur (cliquez sur le lien suivant).

Simulateur Automobile-Propre

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6 – CE QUIL FAUT RETENIR POUR BIEN UTILISER LES BORNES DE RECHARGE

Il est important de connaître le type de chargeur qui équipe son véhicule et comment utiliser au mieux les différentes façons de se recharger. Malheureusement, les constructeurs ne mettent pas suffisamment en avant cette caractéristique et c’est au nouveau propriétaire de faire l’effort de chercher cette information vitale. Fort heureusement, les associations, comme l’ACOZE, pallient à ces manquements des constructeurs (voir chapitre « Type et caractéristiques des chargeurs internes »).

Dans la mesure du possible et de sa disponibilité, choisir une borne de recharge en rapport avec les capacités du chargeur interne de son véhicule et de son besoin ponctuel.Les filtres de l’application Chargemap servent à ça.

Exemples :

1- Si vous allez au restaurant ou au spectacle, il est inutile d’aller charger son VE sur une borne rapide, voire même « accélérée » (22 kW). Une borne délivrant jusqu’à 7 kW ou 11 kW suffira amplement.

2- Il ne sert à rien de brancher en AC un VE ou VHR sur une borne dite « Rapide », en Type 2 – 43 kW AC, si vous ne disposez pas de cette puissance de charge, car votre recharge n’ira pas plus vite pour autant et vous bloquerez un VE qui peut charger, lui, à cette puissance (Zoé Q210 et Q90).

Si, on admet qu’une Zoé, modèle R240 – R75 – R90 – R110 (22 kW) utilise cette borne « Rapide » parce qu’elle n’a pas d’autre choix, comme dans le cas d’une borne du réseau Corri- Door qui ne propose pas de borne à 22 kW, il est recommandé de rester à proximité en vue de son véhicule ou de disposer sur le tableau de bord, un disque de courtoisie avec son numéro de téléphone portable, qui indique combien de temps vous comptez rester en charge. Cela permettra à un autre usager de savoir combien de temps il devra attendre ou de vous appeler pour vous avertir de son besoin urgent de recharger, afin de continuer son trajet, par exemple.

Télécharger le Disque de courtoisie

Beaucoup de bornes ne permettent pas de recharger deux véhicules en même temps. Aussi, quand vous branchez, par exemple, votre VE sur une prise DC Chademo ou Combo CCS, pour les modèles compatibles, il est préférable également, de rester à proximité ou d’utiliser le disque cité ci-dessus.

Ces charges rapides sont, en général, limitées à 30 min ; temps nécessaire pour atteindre 80 % de sa batterie, pour ce qui est des VE de première génération. Les nouveaux VE d’une capacité de 40 kWh et plus auront besoin de plus de temps pour atteindre 80 %

Rester bien plus longtemps monopolise la borne, empêchant un autre usager de charger aux capacités de ladite borne, alors que vous ne chargez plus qu’à faible puissance, une fois votre batterie chargée à plus de 80-85 %.

Plus ennuyeux encore, lorsqu’il s’agit d’un VE ou VHR qui verrouille la prise de charge du véhicule, empêchant ainsi de se servir de la borne, même en fin de charge dudit véhicule et avec une autre prise. C’est le cas notamment des Zoé qui demandent à être déverrouillée par leur propriétaire.

Ce comportement, qualifié d’incivique, ne peut que créer des tensions inutiles entre les usagers. Toujours sur le blog de l’association ACOZE, vous trouverez des documents qui vous indiqueront le bon comportement à adopter aux bornes de recharge (Guide de bonne conduite).

Exemple de document que vous pourrez télécharger :

Pour celles et ceux qui préfèrent découvrir comment bien utiliser son véhicule électrique et les spécificités de la recharge, le site Automobile-Propre © a mis en ligne une série de vidéos pédagogiques.

Guide du VE (vidéos)

J’espère que cet article de vulgarisation permettra à beaucoup d’utilisateurs de VE ou VHR, de mieux appréhender la recharge de leur batterie sur une borne et qu’ils comprendront, de ce fait, pourquoi le temps de recharge ne correspond pas à ce qu’ils espéraient en se branchant. La borne n’est pas forcément en cause, mais ce sont davantage les caractéristiques propres au véhicule électrique qui imposent des temps et une puissance différents de ce qui est spécifié dans la documentation du constructeur du véhicule.




7 –Glossaire

Voir le document complet en PDF

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Contributions: Joëlle Le Moan - André Amyot - Fl01

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