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Conseils

Bon à savoir sur les stations de recharge pour voitures électriques

Si vous réfléchissez à l'électromobilité et souhaitez acheter une voiture électrique, vous devez également penser aux possibilités de recharge. Car il n'existe pas encore de mobilité électrique sans énergie délivrée par une prise. Pourtant, la recharge d'une voiture électrique est absolument sans problème si on tient compte de l'essentiel. Nous vous expliquons pourquoi l'alimentation de la station de charge est meilleure pour votre voiture que celle d'une prise de courant de 230 V. 

Qu'est-ce qu'une station de recharge pour voiture électrique ?

Il y a quelques années, la mobilité électrique était réservée aux enfants. À présent, les véhicules électriques ont le vent en poupe dans le monde entier. Grâce à un perfectionnement constant, les voitures électriques ont suffisamment d’énergie et d’autonomie pour parcourir des distances de plus en plus importantes avec une seule charge de batterie.

Toutefois, même la batterie la plus puissante à un moment s’épuise et doit être rechargée. Aucun propriétaire ne souhaite stationner sa voiture électrique flambant neuve dans un parking isolé. Même si une borne de recharge gratuite pour véhicules électriques y est disponible. Non, le véhicule doit pouvoir également être rechargé sur le site de l’entreprise ou dans son propre garage.

Pour ce faire, une puissante station de charge est nécessaire. En anglais, une station de charge murale privée pour véhicules électriques est également appelée “Wallbox“, “Wall Charging Station“, “Home Charging Station“ ou encore “Wall Connector“. Quelle que soit l’appellation, la tâche est la même : les wallboxes constituent le point de transfert du réseau d'électricité au véhicule électrique.

Pour des charges supérieures à 3,7 kW, il n’est plus recommandé de brancher et de débrancher simplement le connecteur sous tension. C’est pourquoi la station de charge vérifie si le véhicule électrique est correctement raccordé et valide la délivrance de la tension. Cela garantit ainsi que le processus de charge se déroule avec la plus grande sécurité possible.

Voitures électriques en charge rapide aux stations de charge.


Pourquoi une station de charge ou un boîtier mural est nécessaire ?

 

Station de charge murale avec câble de charge pour usage domestique.

La batterie d’une voiture électrique a une capacité considérable, sinon les kilométrages actuels d’une voiture électrique moderne ne seraient pas possibles. Si une batterie auto à haute capacité est complètement déchargée, elle peut recevoir un courant de charge très élevé.

Une prise secteur comme source d’alimentation serait rapidement dépassée. Pour cette raison, le courant de charge doit être adapté ou limité. Ainsi, le courant de charge devrait être suffisamment élevé pour que le véhicule électrique soit rapidement de nouveau opérationnel. Par ailleurs, le réseau électrique ou l’installation électrique domestique ne doit pas être surchargé(e).

En définitive, la quantité d’électricité disponible à la borne eMobil dépend du type de raccordement d’alimentation à disposition. Si la station de charge est uniquement alimentée avec une tension alternative de 230 V, elle peut délivrer nettement moins de puissance qu’en cas d’alimentation triphasée à 400 V


Petit calcul à titre d'exemple :

Un véhicule électrique nécessite env. 15 à 20 kW pour parcourir 100 km. Avec une puissance de charge moyenne d’env. 10 kW, il faut approx. 2 h pour fournir de l’énergie électrique pour une portée de 100 km. Si la charge s’effectue seulement avec env. 3 kW, il faut environ 6 h pour obtenir la même quantité d’énergie. 


Cela signifie que, pour recharger une voiture en un temps convenable dans la pratique, il faut une puissance de charge nettement supérieure à 3,7 kW

Par conséquent, une wallbox s’impose, laquelle permet de délivrer au véhicule la puissance de charge requise. La Wallbox n’est toutefois pas le chargeur ! Le processus de charge réel à l’aide d’un chargeur s’effectue à l’intérieur du véhicule


Quelles sont les différentes méthodes de charge ?

La charge d’un véhicule électrique peut s’effectuer de différentes manières. Concernant les différents systèmes de charge, il est décisif de savoir la source de tension ou d’alimentation est disponible. Par courant alternatif (AC) ou courant continu (DC), la charge s’effectue à différentes puissances. 

Charger avec du courant alternatif

Prise à contact de protection avec courant alternatif de 230 V.

Le courant alternatif est disponible à chaque prise secteur domestique. 

Ce qui suffit amplement pour des appareils domestiques tels qu’une machine à café, un fer à repasser ou un ventilateur chauffant, c’est plutôt insuffisant pour une voiture électrique.

Le processus de charge, en fonction de la capacité et de l’état de charge de la batterie, dure facilement dix heures voire plus. Si le véhicule reste en sûreté la nuit dans le garage, ce n’est absolument pas un problème.

Charger avec du courant triphasé

Prise CEE à courant triphasé 400 V.

Pour un usage domestique, une station de charge est la meilleure solution car elle est raccordée au courant triphasé. Contrairement au courant alternatif doté d’une seule phase, dans le cas d’un courant triphasé, 3 phases sont disponibles en même temps.

Dans le cas d’une capacité de 32 A par phase, il en résulte une puissance de charge calculée de 22 kW. De ce fait, la durée de charge se réduit nettement et le véhicule est à nouveau prêt à l’emploi en peu de temps.

Quelques constructeurs automobiles dotent souvent leurs véhicules d’un boîtier de commande intégré (ICCB, In Cable Control Box) afin de pouvoir effectuer un processus de charge en urgence sur une prise secteur même en dehors du garage domestique ou en dehors des bornes de recharge publiques.

Charger avec du courant continu

En cas de charge avec du courant continu, le chargeur est intégré directement à la borne de charge. L’alimentation du chargeur s’effectue soit par le réseau électrique, soit par l’accumulateur tampon d’une installation solaire.

Pour pouvoir utiliser cette méthode de charge, la voiture électrique doit disposer d’un raccordement à courant continu. Le système de gestion de la batterie (BMS) du véhicule communique ensuite par le câble de charge avec le chargeur présent dans la borne. Ainsi, l’intensité peut être parfaitement adaptée et un arrêt automatique s’effectue lorsque la batterie est pleinement chargée.

Avec la charge en courant continu, des puissances de charge largement supérieures à 22 kW sont possibles et les temps de charge sont très courts. Toutefois, les tarifs des stations de charge en courant continu sont très élevés, ils ne sont donc guère intéressants pour un usage domestique privé. Là où la charge rapide en courant continu est tout à fait judicieuse, c’est aux bornes de recharge publiques comme p.ex. sur les aires d’autoroute. Ici, le réseau électrique peut être exploité tout de suite pour recharger complètement la batterie du véhicule en moins d’une heure. Les bornes de recharge rapide constituent également un investissement particulièrement intéressant pour les entreprises. Notamment lorsque l’acquisition de véhicules électriques est prévue. 

Important ! 

Pour charger en courant alternatif ou triphasé, le chargeur se situe dans la voiture électrique. C’est pourquoi il est conseillé de s’informer précisément du niveau maximal de puissance de charge du chargeur intégré. Si le véhicule accepte seulement 7 ou 11 kW max. de puissance de charge, il est inutile d’installer une station de charge de 22 kW ou plus..


Comment fonctionne une station de charge ?

Le courant de charge maximal est en fonction du raccordement électrique.

Dans le cas d’une installation d’une station de charge en courant alternatif ou triphasé, la borne murale est paramétrée en définissant précisément le courant maximal autorisé.

L’intensité maximale de courant dépend de la capacité du raccordement électrique et non pas des besoins du véhicule électrique.

Cette information est transmise lors du processus de charge au chargeur dans le véhicule. Le chargeur du véhicule adapte ensuite le courant de charge afin que l’installation électrique du raccordement ne soit pas surchargée.

Au moyen de transformateurs, la station de charge détecte et vérifie l’intensité actuelle. Si celle-ci est trop élevée, la station de charge peut interrompre l’alimentation électrique pour le chargeur du véhicule. 

Afin que la station de charge et le chargeur du véhicule puissent interagir entre eux, deux lignes de connexion supplémentaires désignées CP (Contact Pilot) et PP (Proximity Pilot ou Plug Present) se trouvent dans le câble de charge.

Par une modification de la résistance décelée au contact PP, la station de charge détecte la connexion du câble de charge à la voiture électrique.

Les états respectifs pour autoriser la charge sont détectés par des changements de résistance survenant sur le contact CP.

En même temps, la station de charge délivre un signal modulé en largeur d'impulsion au contact CP afin de transmettre le courant de charge maximal admissible au chargeur du véhicule.

Les deux plus petits contacts du connecteur de charge sont pour CP et PP.

Autres fonctions spéciales 

Puisque la station de charge détecte sans interruption la consommation électrique, les défaillances et les dysfonctionnements peuvent être décelés immédiatement. Dans le pire des cas, la station de charge interrompt le processus de chargement et se déconnecte de la voiture électrique.  Par ailleurs, la station de charge peut également garantir un accès aux utilisateurs autorisés. Cela peut être réalisé par interrupteur à clé, code PIN ou technologie RFID. Même des analyses complètes de la gestion de l’énergie ou la surveillance en temps réel sont possibles sur de nombreuses stations de charge. 


Comment installer une station de charge ?

Définir un lieu de montage

La station de charge doit se trouver à proximité immédiate du véhicule.

Il convient donc de choisir un lieu de montage de préférence dans le garage. À l’extérieur, une station de charge doit pouvoir résister aux intempéries. Il est donc recommandé de l’installer sous abri, par exemple sous un carport.

Pour les stations de charge autonomes à l’extérieur, l’indice de protection IP doit être suffisamment élevé.


Raccordement électrique

Si le lieu d’installation est fixe, le raccordement électrique doit être effectué. Dans de nombreux cas, cela constitue une grosse intervention sur l’installation électrique. L’installation doit donc être réalisée par un électricien, qui connaît la réglementation et les procédures en vigueur. La ligne électrique dédiée doit être exclusivement réservée à la station de charge : aucun autre appareil, aucune multiprise ne doivent être branchés à l’alimentation allant du boîtier de fusibles à la station de charge. Outre la pose des câbles nécessaires, un fusible de ligne (interrupteur  LS) ainsi qu’un disjoncteur à courant résiduel (disjoncteur FI de type A EV ou type B) doivent être installés. Si la station de charge possède déjà un détecteur de courant résiduel DC, un disjoncteur à courant résiduel standard (FI de type A) est amplement suffisant. 

Important !

Si une station de charge présente une puissance de charge supérieure à 12 kW, il faut obtenir l'autorisation du gestionnaire du réseau de distribution d'électricité avant toute installation ou mise en service. 


Programmation de la station de charge

De nombreuses stations de charge comportent des fonctions étendues de réglage, de programmation et d'affichage.

Un réglage correct est aussi important que le raccordement professionnel au réseau électrique.

Ce n’est ainsi qu’une charge rapide du véhicule électrique peut être garantie sans surcharger pour autant l’installation électrique


Comment raccorder une station de charge au véhicule ?

Concernant les câbles de charge, il existe différents systèmes de connexion, lesquels sont plus ou moins établis selon le fabricant et le pays. Pour cette raison, vous devez vous informer, avant d’acheter une borne de charge ou une station de charge, afin d’identifier le connecteur de charge nécessaire à votre véhicule.

Connecteur de charge de type 1

Le connecteur de charge de type 1 est largement répandu en Asie ainsi qu’en Amérique du Nord.

Ce connecteur de charge avec cinq contacts est conçu pour des puissances de charge max. de 7,2 kW.

Pour les véhicules avec système de connexion de type 1 vendus en Allemagne, il existe en général un câble de raccordement adapté aux stations de charge avec connecteur de type 2.

Le connecteur de charge de type 1 possède 3 grands contacts, affectés respectivement à la phase (L1), au neutre (N) et à la terre (PE). Les deux derniers contacts servent à la transmission de signal CP et PP.


Connecteur de charge de type 2

Le connecteur de charge de type 2 s’est imposé en Europe.

Le connecteur dit de Mennekes a été adopté par tous les grands constructeurs automobiles allemands.

La puissance de charge maximale sur les bornes de recharge murales domestiques est de 22 kW tandis que les stations de charge publiques peuvent délivrer jusqu’à 43 kW.

Le connecteur de charge de type 2 dispose de 5 grands contacts affectés aux phases L1, L2 et L3, au neutre (N) et à la terre (PE). Les lignes de signal CP et PP sont connectées par les deux plus petits contacts. 


Connecteur CCS

Le connecteur CSS (Combined Charging System) est un modèle perfectionné du connecteur de charge de type 2. Deux contacts supplémentaires situés dans la partie inférieure du connecteur permettent la charge rapide en courant continu (DC+ et DC-).

Le connecteur de charge côté véhicule est conçu pour pouvoir être raccordé à un connecteur de charge de type 2 ou un connecteur CCS. Entre-temps, le connecteur CCS2 s’est imposé en Europe. Aux Etats-Unis, la combinaison CCS1 est employée, où un connecteur de charge de type 1 est doté de contacts à courant continu.

Les stations de recharge rapide avec connecteur CCS acceptent une puissance de charge max de 125 kW.


Câble de charge - Mode 2

Un câble de charge Mode 2 est souvent fourni avec les véhicules électriques et permet de charger sur une prise secteur domestique de 230 V.

Toutefois, cette solution implique un temps de charge très long. La communication avec le chargeur du véhicule est prise en charge par un boîtier de commande ICCB (In Cable Control Box), intégré au câble. De ce fait, il veille à ce que le chargeur de la voiture électrique ne surcharge pas le raccordement électrique.


Câble de charge - Mode 3

Pour raccorder le véhicule à une station de charge publique, un câble de charge Mode 3 est nécessaire.

Un boîtier de commande intégré (ICCB) n’est pas nécessaire puisque le chargeur du véhicule communique directement avec la station de charge.

Les câbles de charge Mode 3 sont dotés en Europe de deux connecteurs de charge de type 2


Câble de charge - Mode 4

Les câbles de charge de Mode 4 sont employés lorsqu’il s’agit de charger avec un courant continu de grande puissance. À cause du courant de charge élevé, ces câbles sont fixés à la station de charge. Côté véhicule, le câble de charge est équipé d’un connecteur CSS


La station de charge intelligente mobile

Station de charge mobile avec différents adaptateurs de prise.

Une station de charge mobile combine une puissance de charge maximale avec une flexibilité maximale. Le fonctionnement est identique à celui d’un câble de charge de Mode 2, toutefois la puissance de charge potentielle est nettement supérieure.

Selon le type de prise secteur, la puissance de charge peut être comprise entre 3,7 kW et 22 kW. Ainsi les conducteurs peuvent recharger leurs véhicules électriques sur toute bonne prise.

Pour raccorder sans problème à la prise, il existe différents modèles d’adaptateurs. Et, à l’aide du codage de l’adaptateur, la station de charge détecte automatiquement le niveau maximal autorisé pour le raccordement électrique. 

Dans un garage domestique, la station de charge mobile est simplement suspendue au support mural et est raccordée à une prise CEE. À présent, elle fonctionne aussi vite et fiablement qu’une wallbox fixe.


Charger la voiture électrique à l'énergie solaire

L'augmentation constante des coûts et la baisse inexorable des tarifs de rachat d’électricité rongent la viabilité économique des installations photovoltaïques.

Au lieu de vendre l’électricité autoproduite à bas prix à l’opérateur de distribution d’électricité, il serait plus judicieux de l’utiliser pour votre propre consommation. 

C’est l’occasion pour charger une voiture électrique. Outre le fait que la production d'énergie pour faire fonctionner une voiture électrique est absolument sans émissions, vous pouvez également faire de réelles économies

Charger à moindre frais à l'énergie solaire et rouler sans émission de CO2.

Voici un petit exemple de calcul :

Pour un kilométrage annuel d’env. 25'000 km et une consommation moyenne de la voiture électrique de 16 kWh/100 km, il en résulte une consommation annuelle d’env. 4'000 kWh.

  • Les coûts d’énergie pour une consommation sur secteur (26 à 30 centimes/kWh) sont compris entre CHF 1'040.– et 1'200.–.

  • Les coûts d’énergie pour une consommation d’énergie solaire (11 à 14 centimes/kWh) sont compris entre CHF 440.– et 560.–.

  • Soit une économie annuelle d’environ CHF 600.– !

L’acquisition d’une voiture électrique est donc d’autant plus intéressante lorsque vous disposez d’une installation solaire depuis de nombreuses années et que le contrat de rachat d'électricité produite est expiré ou expirera dans un futur proche. Dans ce cas, l’installation photovoltaïque est déjà amortie et il ne reste plus que les frais d’entretien et de maintenance, soit une somme modique. Par conséquent, l’électricité solaire est obtenue presque gratuitement

Charge unidirectionnelle et bidirectionnelle

Dans le cas d’une charge unidirectionnelle, l’énergie solaire délivrée par l’installation photovoltaïque passe par la station de charge pour parvenir à la voiture électrique. Si l’installation solaire produit plus d’électricité que ne consomme la maison, l’énergie supplémentaire est stockée dans la batterie du véhicule.

Dans le cas d’une charge unidirectionnelle, l’énergie solaire délivrée par l’installation photovoltaïque passe par la station de charge pour parvenir à la voiture électrique. Si l’installation solaire produit plus d’électricité que ne consomme la maison, l’énergie supplémentaire est stockée dans la batterie du véhicule.

Pour les systèmes de charge bidirectionnels, l’énergie stockée dans la batterie du véhicule peut être utilisée pour alimenter les appareils domestiques le soir ou la nuit. La batterie du véhicule sert ainsi d’accumulateur intermédiaire et vous n’aurez pas à acheter de l’électricité du secteur. Toutefois, les stations de charge bidirectionnelles sont encore en phase de développement et d’essai. 


Questions fréquentes sur les stations de charge pour voitures électriques


Pourquoi les derniers 20% sont nettement plus longs lors de la charge ?

La raison est imputée à la limitation de la tension de charge. Dans le cas des batteries au lithium, la tension de charge ne doit pas dépasser une valeur définie par cellule. Les batteries seraient sinon endommagées. Lors de la charge rapide d’une batterie déchargée, la tension monte constamment afin de délivrer un courant de charge élevé durablement. Lorsque la tension de charge maximale est atteinte, les batteries ne sont pas chargées à 100%. La tension de charge est stabilisée à la valeur maximale et le courant de charge se retire lentement. Le courant de charge n’est ainsi plus déterminé par le chargeur mais par la batterie. Ce n’est que lorsque le courant de charge en cas de tension de charge max.  a atteint une valeur minimale que la batterie au lithium est chargée à 100%.

Une charge lente est-elle meilleure pour la batterie qu’une charge rapide en 30 minutes ?

Un processus de charge, qui permet de recharger la batterie 80% en 30 minutes, sollicite nettement plus la batterie qu’un processus de charge durant 2 à 4 heures. D’un autre côté, une charge à faible ampérage durant 12 heures voire plus n’est pas optimale. L’important lors de la charge est toujours la température de la batterie. Entre 20 et 40 °C, les batteries au lithium sont au meilleur de leur potentiel. Dans le cas d’une charge rapide, il est possible sans gestion raisonnée de la batterie et de la température interne que la température de la batterie dépasse rapidement les 40°C.

Quelle est la cause d’un vieillissement prématuré de la batterie du véhicule ?

Les batteries, qu’un constructeur place dans ses véhicules, peuvent sans problème recevoir et délivrer des puissances élevées. Cependant, les batteries subissent un certain vieillissement au bout de quelques années. Un autre critère est la fréquence d’utilisation et les temps d’arrêt entre les utilisations. Il convient également de rappeler qu’une forte dégradation se produit quand on veut charger des puissances très élevées quand les températures extérieures sont très basses ou très élevées.

Où puis-je trouver des bornes de recharge publiques ?

L'infrastructure de charge est en constant déploiement afin que les propriétaires de véhicules électriques puissent trouver des bornes de recharge sur tout le territoire. Entre-temps, il existe aussi des applis pour smartphone qui indiquent clairement tous les emplacements des bornes de recharges dans une région. 

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