- Innovation créatrice de nouvelles compétences
- Oui
- Innovation génératrice de nouvelles activités
- Oui
- Phase de développement de l'innovation
- Commercialisé depuis plusieurs années
- Date de création
- Date de mise à jour
En bref
La recharge d'un véhicule électrique peut sembler compliquée en raison de la variété de cordons de charge disponibles.
Il y a une dizaine d'années, jusqu'à cinq types de prises coexistaient sur le marché.
A mesure que les véhicules électriques se popularisent, les prises se standardisent.
Par exemple, nous bénéficions aujourd'hui d'une norme européenne imposant l'utilisation d'un connecteur Combo CCS pour les bornes de charge rapide .
Vous allez maintenant découvrir les spécificités des prises, des connecteurs, des cordons, et l'impact sur le temps de charge.
Le saviez vous ?
Deux cordons de charge avec un connecteur identique peuvent présenter des performances différentes, nous allons voir pourquoi.
- Innovation créatrice de nouvelles compétences
- Oui
- Innovation génératrice de nouvelles activités
- Oui
- Phase de développement de l'innovation
- Commercialisé depuis plusieurs années
- Date de création
- Date de mise à jour
Description détaillée
Un peu de vocabulaire avant de démarrer...
Nous allons aborder les termes de cordons, fiches, prises, et connecteurs. Comment les situer ?
Introduction
Vue d'ensemble des prises encore en circulation en Europe.
Le connecteur de type 1
Ce connecteur permet une puissance de recharge jusqu’à 7,4kW.
Caractéristiques :
Tension : 230 Volts.
Intensité : 32 Ampères.
Courant : AC Alternatif monophasé.
Câble fixé à la borne de recharge : Non.
Développé par l'équipementier Japonais Yazaki. Ce connecteur est peu répandu en Europe.
En savoir plus
Les véhicules équipés d'une prise de type 1 :
- Renault Kangoo ZE 1ère génération
- Renault Fluence ZE
- Nissan Leaf
- Nissan e-NV200
- Mitsubishi IMiev
- Citroën C0
- Peugeot Ion
- Kia Soul EV
- Toyota Prius Plug-In
- Chevrolet Volt
- Opel Ampera
- Ford Focus Electric 1ère génération
- Mia Electric
Les véhicules en caractère gras, ne sont plus aujourd'hui équipés d'une prise de type 1. Ces constructeurs sont passés à une prise de type 2.
La prise de type 1 ne dispose pas de système de verrouillage, permettant d’empêcher tout individu malveillant de débrancher le câble de la voiture.
C'est une autre raison qui force ce connecteur à disparaître du paysage.
Ce standard reste très présent dans les zones géographiques équipées d'un réseau de 110 Volts comme l'Asie ou les Etats-unis.
L1 Phase 1 : Courant monophasé.
Neutre : Courant monophasé.
PE : Protective earth. Liaison à la terre de l'installation électrique de recharge. Cette voie est en liaison directe avec la masse du véhicule.
PP : Proximity Pilot ou présence prise. Informe de la connexion d'un câble de charge, dans la prise du véhicule.
CP : Control Pilot ou ligne de communication. Cette voie permet le dialogue entre la borne de recharge et le véhicule.
Le connecteur de type 2
Ce connecteur offre des puissances de recharge allant de 3.7 kW jusqu’à 43 kW.
Ce connecteur d'origine allemande, a été initialement proposé par Mennekes en 2009. il est devenu par la suite un standard Européen.
La quasi totalités des bornes disponibles en France en sont équipées.
Caractéristiques :
Tension : 230 à 450 Volts.
Intensité : 16 à 63 Ampères.
Courant : AC Alternatif monophasé ou triphasé.
Câble fixé à la borne de recharge : Oui, si la puissance de la borne dépasse les 22 kW.
En savoir plus
Il existe des cordons de charge de type 2 avec des puissances différentes, ce qui a un impact significatif sur le temps de charge.
- 3,7 kW (16A) AC 3,7 kW. (230 Volts monophasé : 230 X 16 = 3680 Watts).
- 7,4 kW (32A) AC 7,4 kW. (230 Volts monophasé : 230 X 32 = 7360 Watts).
- 11 kW (3x 16A) AC 11 kW. (400 Volts triphasé : 400 X 16 X racines de 3 = 11085 Watts).
- 22 kW (3x 32A) AC 22 kW. (400 Volts triphasé : 400 X 32 X racines de 3 = 22170 Watts).
- 43 kW (3x 63A) AC 43 kW. (400 Volts triphasé : 400 X 63 X racines de 3 = 43647 Watts)
Exemple d'écart de temps de charge entre deux cordons de type 2 :
- Un cordon monophasé supportant 16 Ampères, a besoin de plus de 13h pour recharger totalement une batterie de 50 kWh. (230x16=3680Watts, soit une recharge avec une puissance de 3,7 kW.) (50 kWh / 3,7 kW = 13,51 heures)
- Un cordon triphasé supportant 32 Ampères, n'aura besoin que de 2 h 30 pour faire le plein, de la même batterie, et avec le même connecteur (type 2). (400X32Xracines de 3=22170Watts soit une puissance de charge de 22 kW.) (50 kWh / 22 kW = 2,27 heures)
L1 Phase 1 : Courant phase 1.
L2 Phase 2 : Courant phase 2.
L3 Phase 3 : Courant phase 3.
Neutre : Courant monophasé.
PE : Protective earth, Liaison à la terre de l'installation électrique de recharge. Cette voie est en liaison directe avec la masse du véhicule.
PP : Proximity Pilot ou présence prise. Transmet au chargeur du véhicule, l'information de la connexion d'un câble de charge.(Identification du type de câble raccordé, et verrouillage du connecteur dans la prise).
CP : Control Pilot ou ligne de communication. Cette voie permet le dialogue entre la borne de recharge et le véhicule.
Le connecteur de type 2 n'est pas encore apte à la fonction V2G (Vehicle to grid). Du véhicule au réseau.
C'est à dire, la capacité du véhicule à redistribuer du courant électrique sur le réseau.
Ce principe de charge bi-directionnelle devrait voir le jour prochainement pour le connecteur de type 2 ou le combo CCS.
Il possède néanmoins une fonction V2L(Véhicle to load) sur certains véhicules, permettant d'être une source d'énergie pour des appareils électriques.( Recharger un vélo électrique, ou dépanner un autre véhicule électrique en panne d'énergie, etc..)
Lors du branchement/débranchement d'un cordon, les contacts ne sont pas tous branchés en même temps.
- En vert la voie PE (Protective earth).
- En bleu la voie CP.
- Lors d'un branchement c'est la terre qui est connecté en premier pour la sécurité.
- Lors d'un débranchement c'est la voie CP qui est déconnecté en premier. Cette coupure arrête le processus de charge de la batterie, avant que les contacts de puissance dans la prise soient déconnectés.
Cette séquence est normée (NF/EN 61851) extrait :
"Pour des raisons de sécurité, la séquence de mise en place des contacts pendant l'opération de connexion doit être telle que la connexion de la terre est effective la première et la connexion du fil pilote la dernière."
A noter
Lorsque la puissance du point de charge dépasse les 22kW le câble est attaché à la borne.
Extrait : Décret n° 2017-26 du 12 janvier 2017 relatif aux infrastructures de recharge pour véhicules électriques.
"Un point de recharge rapide en courant continu ouvert au public dispose au minimum d’un connecteur de type Combo2 tel que décrit dans la norme NF EN 62196-3.".
"Un point de recharge rapide en courant alternatif ouvert au public dispose au minimum d'un connecteur de type 2, tel que décrit dans la norme NF EN 62196-2."
Le connecteur Combo 2 CCS permet des puissances supérieures à 22 kW, ce qui signifie que vous rencontrerez ce type de connecteur au bout d'un cordon systématiquement attaché à une borne de recharge.
Le connecteur de type Combo 2/CCS
Ce connecteur permet une recharge à une puissance de 50 kW jusqu'à 350 kW.
CCS : Combined Charging System. Il est le fruit d'une coopération entre 7 constructeurs.(Audi, BMW, Daimler, Porsche, Volkswagen, Ford et General Motor).
Caractéristiques :
Tension : 150 à 920 Volts.
Intensité : jusqu'à 500 Ampères.
Courant : DC Continu.
Câble fixé à la borne de recharge : Oui, systématiquement, car la puissance dépasse les 22 kW.
En savoir plus
Jusqu'ici homologué pour 350 kW, plusieurs équipementiers (fabricant de bornes, et de connecteurs) font évoluer la puissance du connecteur combo CCS à 400kW en 2023, tout en respectant les températures normatives maximum pour les câbles et connecteurs.
Exemple :
- Borne de recharge EVBOX Troniq high power 400kW.
- Connecteur combo CCS PHOENIX contact HPC 500kW.
La société Phoenix contact à fait évoluer ce connecteur, afin qu'il accepte des courants jusqu'à 500A.
Un système de refroidissement est introduit dans le cordon de charge, ainsi que dans la borne de recharge et promet une puissance de 500kW sous une tension de 1000 Volts.
Phase 1 : Courant triphasé phase 1.
Phase 2 : Courant triphasé phase 2.
Phase 3 : Courant triphasé phase 3.
Neutre : Courant monophasé.
PE : Protective earth. Liaison à la terre de l'installation électrique de recharge. Cette voie est en liaison directe avec la masse du véhicule.
PP : Proximity Pilot ou présence prise. Transmet au chargeur du véhicule, l'information de la connexion d'un câble de charge, dans la prise du véhicule. (Identification du type de câble raccordé, et verrouillage du connecteur dans la prise).
CP : Control Pilot ou ligne de communication. Cette voie permet le dialogue entre la borne de recharge et le véhicule.
DC + : Courant de charge continu positif.
DC - : Courant de charge continu négatif.
Le connecteur de type 4 Chademo
Il permet des recharges de 50 kw jusqu'à 400 kW.
Ce connecteur a été développé par un consortium d'entreprises Japonaises (Mitsubishi, Subaru, Tepco, Nissan, Toyota, Hitachi, Honda et Panasonic).
Caractéristiques :
Tension : 150 à 1000 Volts.
Intensité : jusqu'à 600 Ampères.
Courant : DC Continu.
Câble fixé à la borne de recharge : Oui, systématiquement, car la puissance dépasse les 22 kW.
C'est le seul connecteur à ce jour, à avoir la capacité à réinjecter du courant sur le réseau électrique.
Fonction V2G (Vehicle to grid). Du véhicule au réseau.
En savoir plus
SS1 : Signal de charge 1.
SS2 : Signal de charge 2.
DCP : Control Pilot ou ligne de communication. Cette voie permet le dialogue entre la borne de recharge et le véhicule.
FG/PE : Liaison à la terre de l'installation électrique de recharge. Cette voie est en liaison directe avec la masse du véhicule.
N/C : Non utilisé.
PP : Proximity Pilot ou présence prise. Transmet au chargeur du véhicule, l'information de la connexion d'un câble de charge. (verrouillage du connecteur dans la prise).
CAN H : Réseau multiplexé canal haut.
CAN L : Réseau multiplexé canal bas.
DC + : Courant de charge continu positif.
DC - : Courant de charge continu négatif.
Le connecteur de type 3
Nous ne développerons pas les particularités du connecteur de type 3, car il est en voie de disparition.
Ce connecteur fait partie du passé, il s'est défendu pendant un temps (autour des années 2010), pour tenter de devenir le standard Européen. Mais vous le croiserez de moins en moins sur votre route, car les opérateurs sont obligés aujourd’hui de poser des bornes équipées, au minimum d’une prise de Type 2.
Il reste encore des connecteurs de type 3 présent sur certaines bornes publiques.
Rappel : Il permet une puissance de recharge jusqu'à 22 kW, lorsqu'il est branché sur une borne de recharge alimentée en 400 Volts triphasés.
Identification du cordon de charge
Lors du branchement d'un cordon de charge sur un véhicule, équipé d'une prise de type 2, le véhicule doit pouvoir identifier l'intensité maximum acceptable par ce cordon afin d'ajuster la puissance de recharge.
Ci-dessous la mesure réalisé par le chargeur du véhicule :
Chaque cordon possède une résistance interne entre les voies PP et PE (valeur défini par la norme IEC 61851). Cette résistance permet d'identifier le type de cordon branché sur le véhicule.
Le véhicule est alors capable d'identifier l'intensité maximum admissible par le câble.
Bien choisir son cordon de charge !
Lors de l'achat d'un véhicule électrique ou hybride rechargeable. Il peut-être livré avec un câble muni d'un boitier de contrôle.
- D'un côté du cordon, un connecteur de type 2.
- De l'autre côté, une fiche pour prise domestique classique.
Entre les deux, le boitier de contrôle qui effectue le contrôle de la ligne électrique et interdit la charge, si il ne détecte pas la terre par exemple. En résumé, il assure la sécurité et permettra la détection d'une prise renforcée.
Ce cordon vous permettra une puissance de charge de 3.2 kW maximum. C'est à dire qu'il faut plus de 15 heures pour charger totalement une batterie de 50 kWh.
Ceci dit, quand on considère que l'on charge rarement de 0 à 100% et que la majorité du temps, on recharge pendant la nuit ou au travail. Le temps de charge n'est pas le facteur le plus important. Ce cordon a l'avantage d'être polyvalent et de se brancher sur n'importe quelle prise domestique.
Néanmoins, lorsque l'on va se retrouver en itinérance avec le véhicule, ce cordon va très rapidement trouver ses limites.
Ainsi, il est essentiel d'acquérir un câble de charge, capable de gérer une puissance plus élevée afin de réduire le temps de charge. Il est tout aussi important de ne pas dépasser la puissance maximale acceptée par le véhicule, car dans ce cas, votre câble ne fournira pas de puissance supplémentaire.
Lorsqu'on veut imager la puissance de charge d'un véhicule, il faut penser à la loi du plus faible car ici, c'est lui qui remporte la bataille.
Exemple :
Sur l'illustration suivante, on retrouve sur chaque composant la puissance maximum qu'il peut fournir ou accepter. Dans cet exemple, même si le véhicule est branché avec un cordon acceptant 22kW, sur une borne de 11 kW, le véhicule ne rechargera qu'à 7,4kW. C'est bien le plus faible qui l'emporte, ici c'est le chargeur du véhicule qui va limiter la puissance de charge.
Autre exemple :
Dans ce cas, le véhicule ne chargera qu'à 3,7 kW, car le cordon de charge n'est pas adapté, là aussi c'est le plus faible qui va définir la puissance de charge.
Dernier exemple possible :
Limitation de la puissance de charge par la borne à 7,4 kW.
EN SYNTHESE :
Attention aux caractéristiques du véhicule. En effet, si celui embarque un chargeur de 7.4 kW, il sera inutile de choisir un cordon de charge de type 2 permettant une recharge à 22kW, car la puissance de charge maximum sera définit par le chargeur de votre véhicule.
- Se renseigner auprès du vendeur ou de la documentation technique, quelle puissance le chargeur de ce véhicule peut accepter ?
- Regarder sur la ou les bornes où vous souhaitez vous brancher, la puissance qu'elles délivrent.
- Relever les informations de votre cordon sur son étiquette.
Voyez-vous une différence entre ces deux connecteurs de type 2 ?
- Le premier possède des contacts sur l'ensemble des voies et notamment les voies, L1,L2,L3, qui correspondent à un cordon supportant le courant alternatif triphasé (400 Volts).
- Le second possède des contacts seulement sur L1 et N, qui correspond à un cordon monophasé (230 Volts). il passera donc beaucoup moins de puissance dans ce deuxième.
Ensuite il est nécessaire de regarder l'étiquette d’identification du câble pour voir quelle intensité maximum il accepte. Cela permet de connaître la puissance de charge qu'il pourra transmettre. (P=UxI)
Les caractéristiques de mon câble de charge
Le chargeur du véhicule préservera toujours le câble de recharge en ajustant la puissance délivrée. Le but est de ne pas dépasser la valeur maximum que le câble peut supporter.
Exemple 1 : Cordon avec connecteur type 2
Ce qu'on peut lire sur l'étiquette :
- 1 Phase.
- 20A.
- 250V.
Soit un cordon de charge permettant une puissance de charge de 3,7 kW.
- Alimenté par le réseau en 230 Volts.
- Identifié par le véhicule comme puissance acceptée par le câble 16 A.
- 230V x 16A = 3680 Watts 3,7 kW maximum.
Exemple 2 : Cordon avec connecteur type 2
Ce qu'on peut lire sur l'étiquette :
- 3 Phases.
- 32A.
- 480V.
Soit un cordon de charge permettant une puissance de charge de 22 kW.
- Alimenté par le réseau en 400 Volts.
- Identifié par le véhicule comme puissance acceptée par le câble 32 A.
- 400V x 32A x racines de 3 = 22170 Watts 22 kW maximum.
La division de puissance sur un point de recharge
Une borne de recharge peut avoir plusieurs points de charge.
Définition d'un point de charge
Un point de charge correspond à une place de stationnement pouvant recharger un véhicule, selon le décret sur les IRVE (Infrastructure de recharge pour véhicule électrique).
(Source : Décret n° 2017-26 du 12 janvier 2017).
Dans l'illustration ci-dessous, on constate :
- Un véhicule avec une puissance de recharge de 22 kW. (Chargeur embarqué 22kW)
- Un véhicule avec une puissance de recharge de 11 kW. (Chargeur embarqué 11kW)
Soit un total demandé à la borne de recharge de 33 kW.
Lorsque la puissance demandé par les véhicules raccordés à une même borne, est supérieure à celle que fournit la borne elle-même, alors la puissance est divisée de façon égale sur chacun des véhicules.
C'est ce genre de situation qui peut créer des désagréments client et amener à des entrées atelier, sans pour autant constater de dysfonctionnement sur le véhicule.
Le véhicule ayant un chargeur embarqué de 22kW, fera le plein de sa batterie de 50 kWh en 2h20, à condition qu'il soit raccordé seul à cette borne.
Dans le cas ci-dessous, il lui faudra quasiment le double de temps. Ce qui pourrait faire penser au client que son véhicule à un problème de recharge.
| Diffusion sur le marché | Présent sur l'ensemble du marché automobile. |
|---|---|
| Constructeurs concernés | Tous les constructeurs commercialisent des véhicules électrifiés. |
| Innovation engendrant des entretiens | Oui |
| Innovation engendrant des réparations | Oui |
| Dispositif législatif en rapport avec l'innovation | IEC NF EN 62196-1 : Fiches, socles de prise de courant, prises mobiles et socles de connecteur de véhicule et socle de connecteur de véhicule - Charge conductive des véhicules électriques - Partie 1 : règles générales. |
| Contrôle technique | Les cordons de recharge sont contrôlés comme l'ensemble du véhicule. On vérifie leur présence et leur intégrité. L'état de toutes les prises présentes sur le véhicule qu'elle permette la charge rapide ou lente est également contrôlée.
Ce contrôle permet de s'assurer de la continuité du circuit électrique entre la borne de « terre » du cordon d'alimentation et la masse du véhicule. Ainsi on vérifie que lors d'un contact entre la carrosserie de la voiture et l'utilisateur du véhicule, celui-ci est bien relié à la borne de terre de l'installation électrique de recharge. Ce qui permet de garantir la sécurité des utilisateurs. |
| Mots-clés | Prise de charge, cordon de charge, câble de charge, boitier EVSE, type 1, type 2, type 3, type 4 , Combo 2 CCS, Chademo. |
Méthodes et pratiques
Lors de l'entretien du véhicule. Les checklists constructeurs mentionnent :
- Le contrôle de l'état du câble de recharge.
- Prise de charge, contrôle visuel de l'encrassement et de l'état.
Aujourd'hui peu d'interventions sont réalisées sur les prises de recharges. Mais vous pouvez être amenés à remplacer la prise en cas d'arrachement ou en cas de surchauffe.
ATTENTION : En cas de défaillance du câble ou de la prise de recharge, Il n’y a pas de réparation possible.
Vous devez soit :
- Remplacer le câble de recharge
- Remplacer la prise de recharge du véhicule.
Pour des raisons de sécurité, la prise de charge est livrée complète (avec un bout de faisceau et un connecteur HT). Il sera donc nécessaire d'être habilité pour la remplacer.
Une consignation sera bien évidemment à réaliser.
Les habilitations
Avant d'intervenir, il est nécessaire de réaliser une analyse de risque.
En cas de défaillance, l'intervention devra être réalisée par une personne habilitée.
Rappel :
- En cas de détection d'une pièce nue sous tension, une habilitation sera nécessaire pour isoler l'élément (Exemple : B2VL).
- En cas de besoin de consigner le véhicule, une habilitation sera nécessaire (Exemple : BCL).
- Pour intervenir sur un élément de la chaine de traction (Exemple : La prise), une habilitation sera nécessaire (Exemple : B2L).
| Entreprises concernées aujourd'hui | Véhicules industriels, Carrosserie / Peinture, Centres auto, Spécialistes, MRA, RA2, RA1, Equipementiers |
|---|---|
| Métiers concernés | Carrossier et Peintre, Contrôleur technique, Démonteur automobile, Mécanicien technicien VI-VU, Mécanicien-Technicien Auto, Mécanicien-Technicien Moto |
Impact sur les compétences en atelier
Des nouvelles notions concernant la recharge d'un véhicule électrique, sont à acquérir par le personnel travaillant dans les ateliers.
Ceci afin de pouvoir identifier, si les plaintes client sur les temps de recharge sont justifiées. Mais aussi pour conseiller les clients dans cette transition et également résoudre les problèmes de recharge.
- Notion de puissance électrique.
- Notion de temps de recharge selon la capacité de batterie, le type de cordon, la puissance de la borne, le type de chargeur embarqué.
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