Recharge d’un véhicule électrique à domicile

La recharge à domicile est une question de planification énergétique et d’installation électrique. Le meilleur système remplace en toute sécurité l’énergie consommée chaque jour, respecte la capacité disponible du bâtiment et tient le véhicule prêt pour l’heure du départ.

Commencer par l’énergie, pas par la puissance maximale

Une grande batterie n’exige pas automatiquement une borne domestique de forte puissance. Ce qui compte, c’est l’énergie consommée entre deux périodes de stationnement.

Prenons l’exemple d’un conducteur parcourant 60 km par jour dans un véhicule électrique qui consomme 20 kWh/100 km :

Energy used by the vehicle = 60 km × 20 kWh/100 km
                           = 12 kWh

Si le rendement de l’ensemble du processus, de la prise murale à la batterie, était de 90%, restituer 12 kWh à la batterie prélèverait environ 13.3 kWh au compteur. Répartie sur dix heures de stationnement, cette recharge ne nécessite qu’environ 1.3 kW en moyenne. La consommation réelle, les pertes, la température et les tarifs varient, mais cet exemple montre pourquoi la durée de stationnement nocturne peut compter davantage que la capacité totale de la batterie.

Prévoyez une marge pour la consommation hivernale, les longues journées inhabituelles, les restrictions d’horaires de recharge et la récupération souhaitée après un trajet. Dans un foyer possédant deux véhicules électriques, le partage de charge peut être plus utile que deux circuits à puissance maximale.

La puissance de recharge utilisable correspond à la plus faible des limites suivantes :

Le raccordement du bâtiment et la capacité disponible restante
Le circuit terminal
Le réglage de l’EVSE
Le câble et le connecteur
Le chargeur AC embarqué du véhicule
Toute limite imposée par la gestion dynamique de la charge

Une wallbox de 11 kW ne peut pas fournir 11 kW à un véhicule limité à 7.4 kW, et une wallbox triphasée ne permet pas à un véhicule monophasé de se recharger sur trois phases.

Faire dimensionner l’installation pour une charge continue

La recharge d’un véhicule électrique peut maintenir un courant important pendant de nombreuses heures. Elle diffère en cela d’un appareil qui n’atteint sa puissance nominale que brièvement.

Un installateur qualifié doit évaluer :

La capacité du raccordement et du tableau électrique
Les pointes de consommation existantes et les futurs besoins liés à l’électrification
Le parcours du câble, la section des conducteurs, la chute de tension et la température ambiante
Le circuit dédié et la protection contre les surintensités
La protection contre les défauts à la terre ou par courant différentiel
La détection des courants de fuite DC lorsqu’elle est requise
Le dispositif de mise à la terre
La protection contre les surtensions et les exigences locales du gestionnaire de réseau
L’exposition extérieure, le risque de choc, le drainage et l’indice de protection de l’enveloppe
Les autorisations, les inspections, les notifications et les règles de raccordement au réseau

Les dispositifs de protection précis et la solution de mise à la terre dépendent de la juridiction. IEC 61851 définit les exigences relatives aux EVSE, mais les règles nationales de câblage et l’installation réelle du bâtiment restent déterminantes. Aux États-Unis, les recommandations officielles préconisent un circuit terminal dédié à l’EVSE ; les autres marchés appliquent leurs propres règles concernant le circuit, le courant différentiel et l’alimentation.

Le propriétaire doit recevoir le calibre du circuit, la configuration de l’EVSE, les résultats des essais, le procès-verbal de mise en service et les instructions permettant d’isoler l’équipement en toute sécurité.

EVSE raccordé en fixe, sur prise ou portable

Un EVSE sur prise correctement spécifié n’est pas dangereux par nature. Le problème tient au fait qu’une prise de courant ajoute des contacts susceptibles de se desserrer, de s’user, de se corroder ou d’être mal installés. La résistance d’un contact dégradé produit de la chaleur pendant une longue session à courant élevé.

Une wallbox raccordée en fixe élimine la connexion par fiche et prise de courant, décourage les déplacements occasionnels et constitue souvent la solution la plus simple pour une installation permanente à courant élevé. Une wallbox sur prise facilite le remplacement ou le démontage saisonnier, mais la prise, l’enveloppe, le circuit et le régime de service doivent tous convenir à une recharge prolongée du véhicule électrique. Les règles locales peuvent restreindre le type de raccordement autorisé.

L’image suivante montre les conséquences de connexions de prise surchauffées. Elle ne prouve pas que tous les EVSE sur prise finiront par tomber en panne ; elle illustre l’importance de la qualité des contacts, du couple de serrage, de l’usure, de la température et des inspections.

Un câble portable Mode 2 peut être utile en déplacement ou pour une recharge de secours, si la prise et le circuit sont adaptés. Il ne doit pas être associé à une rallonge ordinaire, à un adaptateur de voyage, à une prise endommagée ou à un circuit inconnu. Des déclenchements intempestifs répétés, une décoloration, une odeur, des crépitements ou une fiche brûlante justifient d’arrêter la recharge et de faire contrôler l’installation.

Choisir la puissance en fonction de la durée de stationnement

Une puissance supérieure est précieuse lorsque le véhicule revient presque vide tard le soir et doit repartir tôt, ou lorsque plusieurs véhicules partagent le même équipement. Elle l’est moins lorsque le véhicule reste habituellement douze heures à l’arrêt après un court trajet domicile-travail.

Questions utiles :

Combien de kilowattheures faut-il normalement restituer avant le départ ?
Quelle est la plus courte durée de stationnement habituelle ?
Quelle puissance AC et quel nombre de phases le véhicule peut-il accepter ?
Un second véhicule électrique, une pompe à chaleur, une plaque à induction, un chauffe-eau ou un onduleur solaire partageront-ils le raccordement ?
L’EVSE peut-il réduire dynamiquement le courant lorsque la charge du bâtiment augmente ?
Est-il moins coûteux de préparer dès la première installation une future mise à niveau du câble et du tableau ?

Une puissance AC résidentielle très élevée peut augmenter le coût sans raccourcir la recharge nocturne habituelle. Elle peut aussi accroître les frais liés à la puissance appelée ou imposer une mise à niveau du raccordement. La gestion dynamique de la charge permet souvent de préserver une vitesse de recharge utile tout en maintenant le courant total du site sous une limite configurée.

Câbles attachés, prises et facilité d’usage au quotidien

Un EVSE avec câble attaché conserve son câble côté véhicule fixé à l’équipement. Il est rapide à utiliser et garantit que le calibre du câble correspond à celui de l’équipement, mais le câble est exposé aux intempéries et aux dommages et peut coûter plus cher à remplacer.

Un EVSE sans câble attaché possède une prise. Le conducteur fournit son propre câble, qui peut être remplacé séparément et rangé à l’abri, mais chaque session nécessite une deuxième connexion manuelle et il est possible d’oublier le câble.

Vérifiez que la longueur du câble convient à l’emplacement de la prise du véhicule sans devoir le faire traverser un passage, le laisser étroitement enroulé sous charge, le frotter sur des arêtes vives ou suspendre son propre poids au connecteur. La hauteur de montage, la conception du support, l’éclairage, le dégagement de la neige, l’accessibilité et un chemin protégé entre l’équipement et le véhicule comptent au quotidien.

Les familles de connecteurs et les emplacements des prises sont présentés dans EV Charging Connectors and Inlets.

La recharge intelligente recouvre plusieurs notions

Une wallbox connectée peut proposer le démarrage à distance, un historique de l’énergie, le contrôle d’accès, la programmation en fonction du tarif, l’intégration solaire ou la participation aux services du réseau électrique. Il ne faut pas confondre ces fonctions :

La recharge programmée démarre ou s’arrête aux heures sélectionnées.
L’optimisation tarifaire réagit aux prix de l’électricité connus ou dynamiques.
Le partage de charge statique répartit un budget de courant fixe entre plusieurs points de recharge.
La gestion dynamique de la charge mesure la demande du site et modifie le courant du véhicule électrique afin de respecter une limite.
La recharge sur surplus solaire suit la production locale, sous réserve du courant de recharge stable minimal du véhicule et de son comportement selon le nombre de phases.
La recharge pilotée permet à un fournisseur d’énergie, un agrégateur ou un contrôleur de site d’ajuster la demande tout en préservant les besoins du conducteur pour son départ.

Un chargeur intelligent utile doit tout de même assurer une recharge de base sûre lorsque son service cloud, son application, le Wi-Fi ou le compte fournisseur sont indisponibles. Les acheteurs doivent vérifier la commande locale, la politique de support logiciel, les options d’exportation des données énergétiques, les mises à jour de cybersécurité et ce qui se passe si le fabricant cesse d’exploiter le service.

La Grande-Bretagne est un exemple de marché qui réglemente les fonctions intelligentes, l’activation par défaut en heures creuses, le délai aléatoire, la visibilité des mesures et la sécurité des appareils pour les points de recharge privés. Les exigences diffèrent ailleurs.

L’image de Nord Pool est un exemple de prix historique, et non un tarif actuel. Les prix dynamiques, les taxes, les frais de réseau et les marges du fournisseur doivent être vérifiés pour le contrat réel du conducteur.

Pertes de recharge et réglages de la batterie

L’énergie facturée au compteur est supérieure à celle stockée dans la batterie. Des pertes se produisent dans le câblage du bâtiment, l’électronique de l’EVSE, le chargeur embarqué, les auxiliaires du véhicule, le conditionnement thermique, les conducteurs et la batterie. À faible puissance, la recharge peut aussi consacrer une part plus importante de l’énergie d’entrée aux consommations fixes du véhicule.

Les limites de recharge, le comportement des cellules, la température de la batterie et les compromis liés à une recharge habituelle jusqu’à un niveau de charge élevé sont abordés dans How an EV Battery Charges. Le rôle du système domestique consiste à fournir une puissance sûre et contrôlable ; le véhicule décide comment l’utiliser.

Liste de contrôle pratique des spécifications

Avant l’installation, consignez :

Le connecteur du véhicule et la puissance d’entrée AC maximale
La prise en charge du monophasé ou du triphasé
L’énergie quotidienne habituelle et la plus courte durée de stationnement
La capacité disponible du raccordement et le circuit proposé
Le raccordement en fixe ou sur prise de courant
Le câble attaché ou amovible et la portée requise
L’indice de protection environnementale pour l’intérieur ou l’extérieur
Les protections, la mise à la terre, les autorisations et la notification au gestionnaire de réseau requises
La gestion statique ou dynamique de la charge
Les commandes liées au tarif, au solaire et à l’heure de départ
Le fonctionnement local en cas de panne du réseau de communication
La garantie de l’équipement et de l’installation

L’installation appropriée n’est pas nécessairement la plus puissante. C’est celle qui peut fournir de manière répétée l’énergie nécessaire sans dépasser les limites électriques du véhicule, du bâtiment ou de la réglementation locale. Pour comprendre les relations entre la recharge à domicile, publique, en AC, en DC et côté véhicule, consultez EV Charging: The Complete System.