Quelques rappels d’électricité pour comprendre la puissance de recharge
Pour comprendre la recharge des voitures électriques, il est nécessaire de faire appel à plusieurs notions de physique, et plus particulièrement d’électricité.
La puissance est une grandeur physique, qui correspond à la quantité d’énergie fournie par unité de temps, soit une seconde. Son unité est le Watt. La puissance électrique est égale à la tension multipliée par l’intensité.
La tension, exprimée en Volt, est la différence de niveau électrique entre deux bornes d’un système électrique. Elle permet le passage des électrons.
L’intensité, exprimée en Ampère, est le débit des électrons circulant dans un circuit électrique à un moment donné.
Si l’on fait une analogie avec une rivière, la tension serait la différence d’altitude entre deux points qui permet à l’eau de s’écouler, alors que l’intensité serait le débit d’eau.
Il existe deux types de courant électrique : le courant continu et le courant alternatif.
En courant continu, les électrons circulent tous du pôle négatif vers le pôle positif, en continu.
Le courant continu est utilisé pour alimenter en énergie les batteries, et les batteries fournissent du courant continu aux systèmes électriques.
En courant alternatif, les électrons circulent de manière alternative dans un sens puis dans l’autre entre les deux pôles. La fréquence de ces changements de direction est mesurée en Hertz (Hz).
Le courant alternatif est utilisé pour transporter l’électricité sur de longues distances. Le réseau électrique en France est en courant alternatif.
Le fonctionnement de la recharge d’une voiture électrique
Pour recharger sa batterie, la voiture électrique a deux possibilités :
- La voiture est branchée à une source d’énergie externe, c’est-à-dire à une prise, à une borne de recharge ou aussi à une autre batterie.
- Le freinage permet de générer de l’électricité pour recharger un peu la batterie.
L’électricité du réseau électrique étant en courant alternatif et une batterie ne pouvant se recharger qu’en courant continu, les voitures électriques sont équipées d’un chargeur embarqué, un transformateur qui passe le courant alternatif en courant continu pour ensuite alimenter la batterie.
Si une source de courant continu alimente la voiture électrique (ce qui peut être le cas, nous vous en disons plus ci-dessous), l’électricité peut alors alimenter quasi-directement la batterie.
Différents types de recharge à différentes puissances : courant alternatif et courant continu
Comme expliqué ci-dessus, une voiture électrique peut être alimentée en courant alternatif ou en courant continu pour recharger sa batterie.
En courant alternatif, l’électricité doit passer par le chargeur embarqué de la voiture pour recharger la batterie.
Ce chargeur embarqué est capable de prendre une puissance maximale d’énergie. À noter que plus le chargeur embarqué est capable de prendre une puissance importante, plus il est coûteux et volumineux.
Pour garder des prix abordables pour les véhicules électriques, dont le coût de production est déjà alourdi par celui de la batterie, les constructeurs automobiles cherchent à limiter la puissance des chargeurs embarqués des véhicules.
La puissance maximale de recharge d’une voiture électrique en courant alternatif est donc limitée par le chargeur embarqué de la voiture. Cet aspect est détaillé dans un paragraphe ci-dessous.
En courant continu, l’électricité peut quasi-directement alimenter la batterie du véhicule, elle n’est pas autant limitée par le chargeur embarqué.
Cependant, le courant alternatif du réseau électrique doit toujours être transformé en courant continu. Ça se passe alors dans les bornes de recharge. Les bornes de recharge rapides ou ultra-rapides, que l’on peut par exemple trouver sur les aires d’autoroutes, intègrent un transformateur AC/DC.
C’est pour cela que les bornes de recharge rapides en courant continu coûtent bien plus cher à l’installation que les bornes de recharge en courant alternatif. Elles intègrent un transformateur AC/DC de haute puissance, un matériel coûteux.
| Type de Borne | Puissance (kW) | Temps de Charge (à 80%) | Coût Moy. (€ par kWh) |
|---|---|---|---|
|
Borne de Recharge Lente (AC) |
3-22 |
4-8 heures |
0,15-0,20 |
|
Borne de Recharge Rapide (DC) |
50-100 |
30-60 min |
0,25-0,35 |
|
Borne de Recharge Ultra-Rapide (DC) |
150-350 |
10-20 min |
0,35-0,50 |
|
Borne de Recharge à Très Haute Puissance (DC) |
400-500 |
5-10 min |
0,50-0,70 |
|
Borne de Recharge Sans Fil (Inductive) |
7-22 |
4-8 heures |
0,20-0,30 |
Quelle puissance pour les bornes de recharge électrique ?
Les bornes de recharge normales, qui rechargent en courant alternatif, sont disponibles en 4 puissances standardisées :
- 3,7 kW
- 7,4 kW
- 11 kW
- 22 kW
Ces puissances n’ont pas été choisies au hasard, elles correspondent à des niveaux d’ampérages distincts et à deux types de réseaux électriques différents.
Les puissances 3,7 kW et 7,4 kW correspondent à de la recharge en courant alternatif sur un réseau électrique monophasé, c’est-à-dire qui a une seule phase. C’est le type de réseau électrique le plus courant en France, il équipe plus de 80% des installations des particuliers.
Les bornes 3,7 kW permettent de recharger à une intensité de 16 ampères maximum. La tension du réseau électrique en France étant de 230 volts, on retrouve bien 230 x 16 = 3680 watts, soit 3,7 kW.
Les bornes 7,4 kW prennent une intensité maximale de 32 A, 230 x 32 = 7360 watts, soit 7,4 kW.
Les bornes de recharge d’une puissance de 11 kW et 22 kW utilisent des réseaux électriques triphasés, autrement dit qui ont trois phases.
Les bornes 11 kW rechargent à une intensité maximale de 16 A sur les trois phases du réseau électrique, (16 x 230 x 3 = 11 040 W = 11 kW).
Les bornes 22 kW rechargent à une intensité maximale de 32 A sur les trois phases, (32 × 230 × 3 = 22 080 W = 22 kW).
Les bornes en courant alternatif sont pour les particuliers, en maison ou en copropriété, ainsi que pour les parkings d’entreprises pour recharger les véhicules des collaborateurs.
Les bornes de recharge rapides ou à haute puissance envoient du courant continu aux véhicules.
Les bornes de recharge en courant (DC) continu commencent à une puissance de 25 kW, mais les plus courantes sont celles d’une puissance de 50 kW et de 100 kW. Il existe des bornes de recharge ultra-rapides à une puissance allant jusqu’à 350 kW ou plus, mais très couteuses et sans véhicule adapté pour le moment, elles sont encore très rares.
IONITY, un réseau de recharge ultra-rapide en Europe, continue d’étendre son réseau en France. En 2024, des nouvelles stations ont été installées le long des autoroutes principales, notamment sur l’A7 (Autoroute du Soleil) et l’A1, reliant Paris au nord de la France.
Quelle puissance de recharge tolérée par la voiture électrique ?
La voiture électrique conditionne également la puissance de recharge possible, via son chargeur embarqué.
Le chargeur embarqué transforme le courant alternatif du réseau électrique en courant continu pour alimenter la borne. Il tolère une puissance maximale et peut prendre soit du courant monophasé ou triphasé. La borne de recharge et le véhicule communiquent pour que la bonne puissance soit envoyée à la voiture afin d’éviter tout problème technique.
Par exemple, la nouvelle génération de Jaguar I-Pace tolère une puissance de recharge de 11 kW en triphasé. Si on branche cette voiture à une borne de recharge 22 kW, alors elle ne rechargera qu’à 11 kW.
Dans un autre sens, si on branche cette même voiture à une borne 3,7 kW, elle ne rechargera qu’à 3,7 kW.
Quel est l’impact du câble de recharge type 2 sur la puissance de recharge ?
De la même manière, le câble de recharge type 2 utilisé pour connecter la borne à la voiture a un impact sur la puissance de recharge.
Chaque câble de recharge tolère une puissance maximale de charge.
Si on branche un câble 11 kW sur une borne 22 kW, alors une voiture qui peut tolérer 22 kW de puissance de charge, ensuite la recharge ne se fera qu’à 11 kW.
Cela permet d’éviter tout risque de surchauffe du câble lors de la recharge.
Quel impact de l’installation électrique sur la puissance de recharge ?
Enfin, dernière partie d’une infrastructure de recharge : le réseau électrique du site d’installation.
Il existe des bornes de recharge pour des réseaux électriques en monophasé ou en triphasé. Si le réseau électrique est en monophasé, alors il faut installer une borne en monophasé. Si le réseau électrique est en triphasé, on peut installer une borne triphasée ou une borne monophasée.
Les particuliers comme les entreprises choisissent la puissance souscrite de leur abonnement d’électricité lorsqu’ils souscrivent un contrat de fourniture d’énergie. La puissance souscrite est la puissance maximale que l’installation électrique peut soutirer du réseau électrique.
La puissance de recharge ne peut être supérieure à la puissance souscrite, sinon la borne fera disjoncter l’installation électrique à chaque utilisation. La puissance souscrite d’une installation électrique détermine donc la puissance maximale possible de recharge.
Les autres équipements branchés à l’installation électrique ont également une influence sur la puissance de la recharge. Si d’autres équipements consomment de l’électricité au sein de l’installation électrique, cela diminue la puissance de recharge possible pour la borne de recharge.
C’est pour ces raisons qu’un installateur de borne de recharge vérifie toujours la puissance disponible sur l’installation électrique avant de vous proposer une solution de recharge.
Quelles solutions pour recharger à la puissance la plus importante ?
Mettre en place une solution de pilotage énergétique permet d’optimiser la puissance de recharge.
Le pilotage énergétique signifie que la puissance de la borne est pilotée par un système intelligent pour l’adapter aux contraintes existantes, par exemple en fonction des autres appareils allumés dans la maison ou du tarif de l’électricité.
En assurant de ne jamais dépasser la puissance maximale tolérée par le réseau électrique, un système de pilotage énergétique permet d’éviter tout risque de disjonction.
En conclusion, de nombreux facteurs influencent la puissance de recharge maximale d’une voiture électrique. Faire appel à un installateur spécialisé permet de recharger à la bonne puissance pour son usage en toute sérénité.
Quelles sont les lois pour encourager l'installation de bornes de recharge ?
Depuis 2023, en France, de nouvelles lois et régulations ont été introduites pour favoriser l’installation de bornes de recharge :
- Loi Climat et Résilience : Elle impose l’installation de bornes de recharge dans les parkings des bâtiments non résidentiels, neufs ou rénovés, à partir de 2024 .
- Dispositif ADVENIR : Prolongé jusqu’en 2025, il offre des subventions pour l’installation de bornes de recharge dans les entreprises et les logements collectifs .
- Décret du 1er janvier 2023 : Il rend obligatoire l’installation de bornes de recharge dans les parkings des centres commerciaux et des immeubles de bureaux (Beev).
Si vous souhaitez en savoir plus sur l’aide à l’installation de borne de recharge pour particulier en 2024, n’hésitez pas à consulter notre article sur ce sujet.
