La recharge des véhicules électriques et hybrides rechargeables

Le développement du marché véhicules électriques en France s’appuiera en grande partie sur le déploiement des infrastructures de recharge. En 2009, un plan a été lancé pour encourager leur développement dans la sphère privée et public. Ce dernier porte sur la création de 900 000 points de recharge privés et 75 000 points de recharge accessibles au public dès 2015, portés à 4 millions de points de recharge privés et 400 000 points de recharge publics en 2020. A horizon de 2025, ce sont 4,5 millions de véhicules et 9,9 millions de points de recharge qui sont prévus [43]. Les infrastructures de recharge

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offriront une assurance aux utilisateurs de pouvoir accéder à la recharge que cela soit au domicile, au travail ou dans des stations-services. Celles-ci sont indispensables pour renforcer la confiance des clients dans le véhicule électrique.

1.3.3.1 Les puissances et les lieux de recharge

Il existe trois types pour la recharge des VE/VHR, normale rapide et accélérée [35]. Une comparaison est présentée dans le Tableau 1.3.

D’un point de vue des usages, la recharge normale est le type de recharge à privilégier systématiquement. Elle s’impose notamment pour les places de stationnement dites « principales », sur lesquelles les véhicules rechargeables stationnent pendant de longues durées et peuvent assurer la majorité de leur recharge électrique (~ 90 à 95% selon les premières expérimentations). Elles correspondent généralement au stationnement de nuit, ou au stationnement de longue durée sur les lieux de travail. Les autres types de recharge (accélérée et rapide) sont des recharges dites de « confort » ou « d’appoint », jouant un rôle important pour le décollage du marché de par leur fonction de « réassurance » pour les usagers, mais devant rester minoritaires voire exceptionnelles, pour des raisons de coûts et d’impact environnemental [35].

Tableau 1.3 : Types et lieux de recharge [35].

Type de recharge

Puissance de recharge Lieu de recharge

Normale 16A - monophasé, soit une puissance de 3,7 kVA ou 11 kVA pour une recharge en

triphasé.

Au domicile, sur un lieu de travail ou en voirie.

Accélérée 32A - triphasé, soit une puissance de 22 kVA. Les points de charge publics (une solution d’appoint). Rapide 63A - triphasé, soit une puissance de 43 kVA. Le domaine public (une solution

spéciale réservée à une recharge de secours).

1.3.3.2 Les modes et les prises de recharge

Pour la connexion des véhicules rechargeables, la norme NF EN 61851-1 a défini quatre modes de recharge :

- Le mode 1 autorise le raccordement du VE au réseau à travers des prises normalisées (16 A) en monophasé (norme NF C61-314) ou en triphasé. Des dispositifs de protection et des conducteurs de mise à la terre sont aussi intégrés.

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- Le mode 2 ne se distingue du mode 1 que par l’intégration d’un boitier de contrôle sur le câble d’alimentation. Ce dernier permet de vérifier l’intégrité de connexion du véhicule.

- Le mode 3 garantit la continuité terre entre le véhicule et la borne à l’aide d’un quatrième fil. Ceci nécessite une prise spécifique associée à un socle de prise correspondant à la norme 62196-2. Ce mode de recharge devrait s’imposer à terme comme standard pour la recharge des véhicules électriques.

- Et enfin le mode 4 utilise un chargeur externe essentiel pour la recharge rapide. Un comparatif des prises majoritairement déployées dans les infrastructures de recharge est évoqué au Tableau 1.4.

Tableau 1.4 : Types de prises de recharge [35].

Type de socle de prise Illustration Description Compatibilité puissances élevées Type E/F Socle de prise type «domestique»,

compatible avec le Mode 1 ou 2

Non

62196- 2 Type 1 Socle de prise actuellement dédiée coté véhicule, non envisagée côté

infrastructure

Oui

62196- 2 Type 2 Socle de prise conforme à certaines réglementations nationales en Europe, élaborée pour le Mode 3

Oui

62196- 2 Type 3 Socle de prise conforme à la réglementation française, élaborée

pour le Mode 3

Oui

Afin d’universaliser la recharge et répondre aux besoins des véhicules, il est recommandé d’intégrer aux bornes de recharge normale ou normale accélérée les socles de prise type E/F et type 3. Elles permettront de moduler la recharge dans une plage de puissance allant jusqu’à 22 kVA. Enfin, concernant la recharge rapide, il est recommandé d’avoir deux câbles attachés à la borne, un pour la charge rapide en continu et l’autre pour la charge en alternatif.

De plus, le câble reliant le véhicule à la borne permettra dans le cas du mode 3, le transfert d’informations entre les deux éléments. Les informations transmises sont relatives au protocole de gestion de la recharge. Elles concerneront principalement la puissance disponible à la borne, le niveau de charge du véhicule et les informations relatives à la sécurité [35].

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D’autres types d’informations pourront potentiellement être échangés telles que le contenu multimédia ou les informations liées au paiement. Des travaux de normalisation sont en cours à ce sujet [44][45].

1.3.4 Conclusions

Après un échec consécutif du modèle du véhicule électrique entre les XIXème et XXème siècles, ils sont aujourd’hui devenus plus que jamais une alternative indispensable aux véhicules thermiques en raison de la montée en puissance des enjeux environnementaux et de la consommation des carburants fossiles.

Ainsi comme l’a montré cette partie, différents types de véhicules électriques existent aujourd’hui, en partant du micro hybride jusqu’à l’électrique pur, et passant par le full hybride et le hybride rechargeable. Ces véhicules embarquent différentes technologies de stockage d’énergie électrique principalement constituées de batteries et de supercondensateurs. Ces sources d’énergie électrique ont acquis peu à peu de la maturité et elles sont toujours placées au cœur du développement. Enfin, pour affirmer le succès du développement des véhicules électriques et hybrides rechargeables, il est nécessaire d’anticiper la problématique de la recharge des batteries. Aujourd’hui, les constructeurs des bornes et des prises de recharge proposent des modèles aves des puissances de recharge variables (normale, rapide, accélérée) en intégrant des systèmes de sécurité pour assurer la protection de l’utilisateur et de l’installation. Concernant le sujet de la normalisation, il demeure compliqué et plusieurs chantiers sont en cours. Dans la suite des travaux présentés dans ce manuscrit, seuls les véhicules électriques purs et hybrides rechargeables seront considérés.