Les véhicules électriques (VE) sont de plus en plus populaires, grâce à leurs avantages environnementaux et économiques. Mais pour profiter pleinement de leur autonomie et de leur performance, il faut savoir comment les recharger efficacement et facilement. Les bornes de recharge sont des dispositifs qui permettent aux conducteurs de VE de recharger leur batterie lorsqu’ils sont en déplacement, que ce soit sur la route, dans un parking ou dans un lieu public.
Mais comment fonctionne une borne de recharge ? Quel est le principe de base d’une borne de recharge ? Quels sont les différents types de bornes de recharge, les différents standards de bornes de recharge et les différentes caractéristiques des bornes de recharge ? Cet article vous explique tout ce qu’il faut savoir sur le fonctionnement d’une borne de recharge.
Quel est le principe de base d’une borne de recharge ?
Le principe de base d’une borne de recharge est simple : il s’agit de fournir du courant électrique au VE pour recharger sa batterie. Pour cela, il faut trois éléments principaux : une alimentation électrique, une conversion du courant électrique et un transfert du courant électrique vers le véhicule.
L’alimentation électrique de la borne
L’alimentation électrique de la borne est la source d’énergie qui permet à la borne de fonctionner. Elle peut provenir de plusieurs origines, selon le type et l’emplacement de la borne. Il peut s’agir :
- D’une prise électrique standard, qui fournit du courant alternatif (AC) à basse tension (120 volts ou 230 volts, selon les pays). C’est le cas des bornes de niveau 1, qui sont les plus simples et les moins coûteuses, mais aussi les plus lentes.
- D’une prise électrique spéciale, qui fournit du courant alternatif (AC) à moyenne tension (240 volts ou 400 volts, selon les pays). C’est le cas des bornes de niveau 2, qui sont les plus courantes et les plus répandues dans les bornes publiques. Elles permettent une recharge plus rapide qu’avec le niveau 1, mais moins rapide qu’avec le niveau 3.
- D’un réseau électrique spécifique, qui fournit du courant continu (DC) à haute tension (jusqu’à 1000 volts). C’est le cas des bornes de niveau 3, aussi appelées bornes rapides ou DC Fast Charger. Elles permettent une recharge très rapide, mais nécessitent une infrastructure plus complexe et plus coûteuse.
Comment fonctionne la conversion du courant électrique dans une borne de recharge ?
La conversion du courant électrique est le processus qui permet d’adapter le courant fourni par la borne au courant nécessaire pour recharger la batterie du VE. En effet, la batterie ne peut être chargée qu’avec du courant continu (DC), alors que la plupart des sources d’énergie fournissent du courant alternatif (AC). Il faut donc convertir le courant AC en courant DC, ce qui nécessite un convertisseur. Il existe deux types de convertisseurs :
- Le convertisseur embarqué, qui est intégré au VE. Il permet de convertir le courant AC en courant DC à l’intérieur du véhicule. C’est le cas pour les bornes de niveau 1 et 2, qui fournissent du courant AC à la borne. Le convertisseur embarqué a l’avantage d’être universel, mais il a l’inconvénient d’être limité en puissance et en vitesse de recharge.
- Le convertisseur externe, qui est intégré à la borne. Il permet de convertir le courant AC en courant DC à l’extérieur du véhicule. C’est le cas pour les bornes de niveau 3, qui fournissent du courant DC à la borne. Le convertisseur externe a l’avantage d’être plus puissant et plus rapide, mais il a l’inconvénient d’être plus coûteux et moins compatible.
Le transfert du courant électrique vers le véhicule
Le transfert du courant électrique vers le véhicule est l’opération qui permet de relier la borne au VE pour recharger sa batterie. Pour cela, il faut deux éléments principaux : un câble et un connecteur.
- Le câble est le lien physique qui transporte le courant électrique de la borne au véhicule. Il peut être fixe ou amovible, selon le type et l’emplacement de la borne. Il peut être fourni avec la borne ou avec le véhicule, selon le cas.
- Le connecteur est l’interface qui permet de brancher le câble à la borne et au véhicule. Il assure la compatibilité entre la borne et le véhicule, ainsi que la sécurité du transfert. Il existe plusieurs types de connecteurs, selon le niveau de recharge, le type de courant et le standard utilisé.
Quels sont les différents types de bornes de recharge ?
Il existe différents types de bornes de recharge, qui se distinguent par leur niveau de recharge, leur type de courant et leur standard utilisé. Chaque type de borne a ses avantages et ses inconvénients, selon les besoins et les préférences des conducteurs de VE.
Les bornes de recharge AC ou alternatives
Les bornes de recharge AC ou alternatives sont des bornes qui fournissent du courant alternatif (AC) à la borne. Elles nécessitent un convertisseur embarqué dans le VE pour convertir le courant AC en courant DC. Elles correspondent aux bornes de niveau 1 et 2, qui sont les plus simples et les plus répandues dans les bornes publiques. Elles ont l’avantage d’être compatibles avec tous les VE, mais elles ont l’inconvénient d’être limitées en puissance et en vitesse de recharge.
Les bornes de recharge DC ou rapides
Les bornes de recharge DC ou rapides sont des bornes qui fournissent du courant continu (DC) à la borne. Elles disposent d’un convertisseur externe dans la borne pour convertir le courant AC en courant DC. Elles correspondent aux bornes de niveau 3, aussi appelées bornes rapides ou DC Fast Charger, qui sont les plus puissantes et les plus rapides dans les bornes publiques. Elles ont l’avantage d’offrir une recharge très rapide, mais elles ont l’inconvénient d’être plus coûteuses et moins compatibles.
Les bornes de recharge Tesla ou Superchargers
Les bornes de recharge Tesla ou Superchargers sont des bornes spécifiques aux véhicules Tesla, qui utilisent une technologie propriétaire développée par la marque américaine. Elles fournissent du courant continu (DC) à la borne, avec une puissance pouvant atteindre 250 kW. Elles correspondent à des bornes rapides ou DC Fast Charger, mais elles ne sont pas compatibles avec les autres standards. Elles ont l’avantage d’offrir une expérience premium aux clients Tesla, mais elles ont l’inconvénient d’être exclusives à cette marque.
Quels sont les différents standards de bornes de recharge ?
Il existe différents standards de bornes de recharge, qui définissent les caractéristiques techniques et fonctionnelles des bornes. Ces standards concernent notamment la nomenclature des bornes et des véhicules, la puissance et la vitesse des bornes, les connecteurs et les protocoles des bornes.
La nomenclature des bornes et des véhicules
La nomenclature des bornes et des véhicules est le système de terminologie qui permet de désigner les éléments qui composent une borne de recharge et un véhicule électrique. Il existe plusieurs nomenclatures, selon les pays et les organisations. Par exemple, en 2011, l’Association des Constructeurs Européens d’Automobiles (ACEA) a défini les termes suivants :
- Prise : le port sur l’équipement de recharge du véhicule électrique (ERVE) qui fournit la puissance de recharge au véhicule.
- Fiche : l’extrémité du câble flexible qui se branche sur la prise sur l’ERVE.
- Câble : le faisceau flexible de conducteurs qui relie l’ERVE au véhicule électrique.
- Connecteur : l’extrémité du câble flexible qui se branche sur l’orifice du véhicule.
La puissance et la vitesse des bornes
La puissance et la vitesse des bornes sont les caractéristiques qui déterminent la quantité d’énergie et le temps nécessaires pour recharger un véhicule électrique. Elles dépendent du niveau de recharge, du type de courant et du type de véhicule. Elles s’expriment en kilowatts (kW) pour la puissance et en kilomètres par heure (km/h) ou en pourcentage par heure (%) pour la vitesse. Par exemple, une borne de niveau 2 qui fournit 22 kW de puissance peut recharger un véhicule électrique à une vitesse de 100 km/h ou de 25 %/h, selon la capacité de sa batterie.
Les connecteurs et les protocoles des bornes
Les connecteurs et les protocoles des bornes sont les éléments qui assurent la compatibilité et la communication entre la borne et le véhicule. Ils dépendent du niveau de recharge, du type de courant et du standard utilisé. Il existe plusieurs types de connecteurs et plusieurs protocoles, selon les pays et les organisations. Par exemple, en Europe, on distingue les types suivants :
- Le type 1 ou J1772 : c’est un connecteur rond qui dispose de cinq broches. Il fonctionne pour les niveaux 1 et 2 de recharge avec du courant alternatif (AC). Il est compatible avec tous les véhicules électriques, y compris les Tesla (avec un adaptateur).
- Le type 2 ou SAE Combo CCS : c’est un connecteur rond qui dispose de sept broches. Il fonctionne pour les niveaux 1, 2 et 3 de recharge avec du courant alternatif (AC) ou continu (DC). Il est principalement utilisé par les constructeurs européens et américains, comme BMW, Volkswagen ou Ford.
- Le type 3 ou CHAdeMO : c’est un connecteur rectangulaire qui dispose de dix broches. Il fonctionne pour le niveau 3 de recharge avec du courant continu (DC). Il est principalement utilisé par les constructeurs japonais, comme Nissan, Mitsubishi ou Toyota.
- Le type 4 ou Tesla : c’est un connecteur spécifique aux véhicules Tesla, qui utilise une technologie propriétaire développée par la marque américaine. Il fonctionne pour les niveaux 1, 2 et 3 de recharge avec du courant alternatif (AC) ou continu (DC).
Conclusion
Les bornes de recharge sont des dispositifs indispensables pour les conducteurs de véhicules électriques qui souhaitent recharger leur batterie lorsqu’ils sont en déplacement. Elles fonctionnent selon un principe de base simple, mais elles se déclinent en différents types et différents standards, selon les besoins et les préférences des conducteurs. Il est donc important de connaître les caractéristiques de son véhicule électrique et les options disponibles sur les bornes publiques pour choisir la meilleure solution de recharge en fonction de ses besoins et de son budget. Les bornes de recharge sont amenées à se développer et à se diversifier dans les années à venir, pour accompagner la transition vers une mobilité plus durable et plus respectueuse de l’environnement.
