Vademecum Guide pratique de la mobilité électrique en Wallonie
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Vademecum Guide pratique de la mobilité électrique en Wallonie
Table des matières
Préambule ................................................................................................................................................................................................................................. 4 2.10 Coût d’une borne de recharge pour véhicules électriques ...................................................................................................... 19
Liste des acronymes ......................................................................................................................................................................................................... 4 2.11 Liste non-exhaustive de fournisseurs des bornes électriques ................................................................................................ 20
2.12 Caractéristiques d’une borne électrique ................................................................................................................................................... 20
Partie 1 : Principe de fonctionnement 2.13
2.14
Où puis-je recharger mon véhicule électrique ? .................................................................................................................................
Comment recharger mon véhicule ? .............................................................................................................................................................
21
21
2.15 Raccordement de la borne en voirie publique par le gestionnaire de réseau de distribution ................ 21
1. Véhicules électriques 5 2.16 Types de connexion des bornes sur le réseau de distribution en voirie publique .............................................. 22
2.17 Questions générales préalables à l’installation de bornes de recharge en voirie publique ....................... 22
1.1 Véhicule rechargeable .................................................................................................................................................................................................... 5 2.17.1 Type de véhicules et prises ........................................................................................................................................................... 22
1.2 Véhicule électrique à quatre roues ..................................................................................................................................................................... 6 2.17.2 Type d’usages ........................................................................................................................................................................................... 22
1.2.1 Principe de fonctionnement d’un véhicule électrique quatre roues ............................................................ 6 2.17.3 Mode de recharge et protocole de communication ............................................................................................. 22
1.2.2 Conseils et état du marché des véhicules électriques quatre roues ............................................................ 7 2.17.4 Nombre de prises ................................................................................................................................................................................. 22
1.2.3 Recharge des batteries d’un véhicule quatre roues .................................................................................................... 7 2.17.5 Système d’identification .................................................................................................................................................................. 23
1.2.4 Types de recharge ..................................................................................................................................................................................... 8 2.17.6 Véhicule ventouse et durée de stationnement ........................................................................................................... 23
1.2.5 Conseils et informations pratiques .......................................................................................................................................... 10 2.17.7 Localisation ................................................................................................................................................................................................. 23
1.3 Vélo à assistance électrique ................................................................................................................................................................................... 11 2.17.8 Budget ............................................................................................................................................................................................................ 23
1.3.1 Principe de fonctionnement .......................................................................................................................................................... 11
1.3.2
1.3.3
Les différentes familles de moteur pour vélo à assistance électrique....................................................... 11
Batterie et type de charge du vélo à assistance électrique .............................................................................. 11
Partie 2 : Clauses techniques
Cahiers des charges 25
2. Bornes de recharge pour véhicules électriques 12
Annexe 1
2.1 Qu’est-ce qu’une borne de recharge ? ....................................................................................................................................................... 12 Cahier des charges : clauses techniques pour l’achat d’un véhicule électrique .......................................................................... 25
2.2 Glossaire technique ....................................................................................................................................................................................................... 12
Annexe 2
2.3 Types de socle de prise ............................................................................................................................................................................................. 12
Cahier des charges : clauses techniques pour l’achat d’un vélo à assistance électrique ..................................................... 27
2.4 Modes de rechargement des batteries ....................................................................................................................................................... 15
2.4.1 Mode 1 ............................................................................................................................................................................................................. 15 Annexe 3
2.4.2 Mode 2 ............................................................................................................................................................................................................. 15 Cahier des charges : clauses techniques pour la fourniture et le placement de bornes de recharge
2.4.3 Mode 3 ............................................................................................................................................................................................................. 15 pour véhicules électriques sur la voirie publique ..................................................................................................................................................... 28
2.4.4 Mode 4 ............................................................................................................................................................................................................. 15
2.5 Communication entre le véhicule électrique et la borne (fonction pilote) ................................................................. 16
2.6 Adaptateur - Cordon prolongateur ................................................................................................................................................................ 16
2.7 Types de connexion par câbles .......................................................................................................................................................................... 16
2.8 Outil de gestion des bornes .................................................................................................................................................................................. 17
2.9 Système de paiement et d’identification de l’utilisateur ............................................................................................................ 17
2.9.1 Système de badge RFID ................................................................................................................................................................. 17
2.9.2 Horodateurs ............................................................................................................................................................................................... 18
2.9.3 Système d’identification par SMS ........................................................................................................................................... 18
2.9.4 NFC (Near Field Communication) .......................................................................................................................................... 19
2 Mobilité électrique en Wallonie Guide pratique 3Partie 1
Préambule Principe de fonctionnement
Le choix de la mobilité électrique est au centre de beaucoup de discussions. Quelle pénétration dans le
parc automobile ? Quelle fiscalité ? « Quel impact » environnemental ?... Véhicules électriques
Prendre des mesures en faveur de la mobilité électrique est une décision qui n’appartient pas en soi au 1.1 Véhicule rechargeable
gestionnaire de réseau de distribution (GRD). Mais le GRD peut, en tant que distributeur d’énergie élec-
trique, informer ses actionnaires communaux sur les pré-requis des choix à opérer et sur les différentes À l’heure actuelle, deux types de véhicules peuvent utiliser un système de recharge électrique : le véhicule électrique (VE) et le
technologies existantes. C’est précisément l’objet du présent vademecum. véhicule hybride rechargeable (VHR).
Dans le cas du VHR, un moteur électrique et un moteur thermique sont prévus. Un VHR est pourvu d’un réservoir de carburant
Le GRD peut également fournir aux communes qui le souhaiteraient un service complet de rechargement (essence ou diesel) et d’une batterie de capacité de stockage beaucoup plus faible que dans le cas d’un VE. Lors des phases de
des véhicules électriques. Ce service comprendrait : l’acquisition et l’installation de bornes, la maintenance freinage, le véhicule électrique récupère de l’énergie, qui est stockée dans la batterie. Lors des phases d’accélération, le moteur
de ces bornes, leur supervision à distance (« dispatching ») et la mise à disposition d’aide au client utilisateur électrique assiste le moteur thermique pour diminuer la consommation de carburant. Le moteur thermique est utilisé uniquement
lorsque les batteries sont épuisées et/ou à partir d’une certaine vitesse. L’autonomie d’un VHR en mode « tout électrique » (c’est-
d’un véhicule électrique (call center).
à-dire lorsque seul le moteur électrique est utilisé) varie de 20 à 40 km selon les constructeurs. Ce type de véhicule ne sera pas
davantage détaillé dans le présent document.
Ce préambule ne serait pas complet s’il faisait abstraction de l’importance potentielle que pourraient avoir
à terme les véhicules électriques dans la gestion des réseaux, en particulier en tant que charges flexibles. Dans le cas du VE, l’entrainement des roues est assuré uniquement par le moteur électrique alimenté par une batterie d’une capa-
cité de 10 à 85 kWh. Celle-ci doit donc être rechargée au départ d’une prise de courant raccordée au réseau électrique.
Les véhicules électriques joueront probablement un rôle dans ce qui est communément appelé les « Smart
Grids », les réseaux intelligents – car ces derniers devront intégrer productions décentralisées et consomma-
VE
tions, dans le contexte du développement des énergies renouvelables.
Moteur
Ce vademecum est constitué de deux grandes parties : Batteries
électrique Roues
Partie 1 : Principe de fonctionnement des véhicules électriques et des bornes de recharge.
Partie 2 : Clauses techniques de cahiers des charges pour véhicules électriques et
bornes de recharge.
VHR
Nous vous en souhaitons une agréable lecture. Moteur
Batteries
électrique
Roues
Liste des acronymes Réservoir de Moteur
carburant thermique
Figure 1 : VE et VHR
A: Ampère
AC : Alternating Current
BMS : Battery Management System
CA : Courant Alternatif
CC : Courant Continu
DC : Direct Current
GRD : Gestionnaire de Réseau de Distribution d’électricité
kW : kiloWatt
NFC : Near Field Communication
OCPP : Open Charge Point Protocol
RFID : Radio Frequency IDentification
SAVE : Source d’Alimentation du Véhicule Électrique
V: Volt
VAE : Vélo à Assistance Électrique
VE : Véhicule Électrique
VHR : Véhicule Hybride Rechargeable
4 Mobilité électrique en Wallonie Guide pratique 51.2.2 Conseils et état du marché des véhicules électriques quatre roues
1.2 Véhicule électrique à quatre roues
Le marché des véhicules électriques est en pleine expansion ; une liste indicative des principaux véhicules électriques dispo-
1.2.1 Principe de fonctionnement d’un véhicule électrique quatre roues nibles sur le marché européen peut être consultée sur les sites internet suivants :
www.asbe.be,
Un véhicule électrique est composé d’un moteur électrique dont la puissance varie de 4 à 700 CV, en fonction de la taille et
www.avem.fr,
des performances souhaitées.
www.automobile-propre.com,
Le moteur électrique est alimenté en énergie électrique à partir d’une batterie dont la capacité1 varie de 10 à 85 kWh. www.voitureelectrique.net, …
Lors des phases de freinage, le véhicule électrique récupère de l’énergie qui est stockée dans la batterie. Lors du choix d’un véhicule électrique, il est nécessaire de bien identifier les besoins de l’utilisateur et d’en déduire les
caractéristiques de la voiture telles que :
le type de véhicule (utilitaire, berline, …) / le nombre de places dans le véhicule ;
Moteur
Batteries
électrique Roues son autonomie moyenne : elle peut varier de 80 à 400 km ;
sa puissance (de 4 à 700 CV) ;
Figure 2 : VE sa vitesse maximale (de 45 à 250 km/h) ;
le type de batterie (plomb, lithium, …) ;
« L’autonomie du véhicule dépendra de la capacité de la batterie, du type de conduite (accélération douce, …), du type de la durée de vie des batteries (soit en location, soit achat de la batterie) ;
trajet (forte pente, …), du nombre d’accessoires électriques utilisés (phares, essuie-glaces, chauffage, …) et des conditions
le budget pour l’achat du véhicule (il est possible d’obtenir une déductibilité fiscale) ;
météorologiques extérieures »2.
l’utilisation du véhicule (privé, utilitaire, autoroute/ville, …) ;
Les constructeurs automobiles annoncent une autonomie moyenne de 150 à 200 km. Pour les véhicules haut de gamme les infrastructures de recharge à domicile, sur le lieu de travail, sur le trajet ;
(ex : Tesla), elle peut atteindre 500 km.
le type de recharge (lente ou/et rapide) ; cette caractéristique est très souvent conditionnée au temps
de recharge désiré :
Les éléments principaux composant un véhicule électrique sont :
• temps de recharge sur une prise de courant standard en AC (230V-16A-3,7kW) de l’ordre de 7 à 8h ;
un moteur électrique (asynchrone, synchrone, continu, …) ; • temps de recharge semi-rapide sur une prise de courant triphasée en AC (400V-32A-22kW) de l’ordre de 3h ;
n redresseur (aussi appelé chargeur) qui permet de convertir le courant alternatif du réseau électrique en courant
u • temps de recharge rapide en DC (550V DC - 125A DC -50kW) – moins de 30 min.
continu utilisable par la batterie ;
une batterie de traction contenant l’énergie électrique nécessaire pour faire fonctionner le moteur électrique ; Il faut savoir que plus la capacité des batteries est élevée, plus l’autonomie du véhicule s’accroît. Cependant, cela
engendre une série d’inconvénients tels qu’un surpoids du véhicule, un prix global plus important ou encore un temps de
une batterie auxiliaire (petite batterie telle qu’on en retrouve dans les voitures thermiques).
recharge plus long.
Une grande partie des véhicules électriques sont dotés d’un système de gestion de la charge de la batterie de traction appelé
L’immaturité de ce nouveau marché est un point d’attention supplémentaire en cas d’achat d’un véhicule électrique.
« BMS » pour « Battery Management System ». Ce système permet de contrôler le statut de la charge et d’homogénéiser la
Il convient donc de vérifier quelques aspects moins évidents au premier abord, tels que :
tension de chaque cellule qui compose la batterie.
les coordonnées des garages pour l’entretien ou en cas de panne (les garagistes ne sont pas tous compétents pour
Il est parfois possible de visualiser la tension de la batterie de traction, ainsi que le courant de charge sur l’affichage élec- effectuer des réparations ou des entretiens sur un véhicule électrique) ;
tronique (tableau de bord) du véhicule. Ces informations sont importantes car le contrôle des valeurs de tension maximale la portée de la « garantie véhicule électrique » avec le détail de ce qui est couvert (ex : batterie, moteur, …).
et minimale recommandées par le constructeur permet de ne pas altérer la durée de vie et les performances de la batterie.
• C
ertains constructeurs proposent de vendre le véhicule sans les batteries. L’acheteur du véhicule doit alors
La batterie de traction (batterie qui alimente le moteur électrique) est rechargée lorsque le véhicule électrique est connecté louer les batteries (€/mois). Il est vivement conseillé de vérifier ce qui est prévu dans le contrat de location.
sur le réseau électrique (recharge du véhicule). De plus, le montant mensuel à payer est lié au nombre de kilomètres parcourus par an.
La batterie auxiliaire est, quant à elle, également rechargée lorsque le véhicule électrique est connecté sur le réseau électrique • Si
le véhicule est vendu avec les batteries, il est recommandé de vérifier les conditions de garantie du véhicule et
(recharge du véhicule) mais aussi lorsque le véhicule est mis en marche (moteur sous tension). des batteries (ex : performance garantie des batteries dans le temps, durée de vie, …).
Il est conseillé d’utiliser et de recharger le véhicule régulièrement (au moins une fois toutes les deux semaines) car certains Il est recommandé de contacter sa compagnie d’assurances afin de vérifier si elle accepte de couvrir le véhicule électrique.
composants électroniques puisent de l’énergie sur la batterie auxiliaire même lorsque le véhicule est à l’arrêt (hors tension).
Si la batterie auxiliaire est déchargée, l’utilisation du véhicule devient impossible même si la batterie de traction est correcte- Vous trouverez dans la Partie 2 de ce document, les clauses techniques d’un cahier des charges type pour l’achat d’un véhicule
ment chargée. électrique.
Remarque
Lors de la rédaction d’un cahier des charges visant à l’acquisition de véhicules électriques, il est fortement recommandé de
1.2.3 Recharge des batteries d’un véhicule électrique quatre roues
stipuler que les composants électroniques, qui fonctionnent lorsque le véhicule électrique n’est pas mis en marche, puisent
de préférence leur énergie directement sur la batterie de traction qui a une capacité plus grande que la batterie auxiliaire.
La plupart des constructeurs de véhicules vendent les batteries avec le véhicule ; ces batteries sont donc placées dans des
Cette disposition améliore le confort d’utilisation d’un véhicule électrique en réduisant sensiblement le nombre de « pannes »
endroits favorisant une bonne répartition des masses pour améliorer le comportement routier, ou optimisant l’occupation des
dues à un usage irrégulier du véhicule.
espaces moins accessibles. La recharge des batteries est alors réalisée au moyen d’une connexion à une source d’énergie
électrique via un câble équipé de fiches dont les différents types seront décrits au point 2.3.
D’autres constructeurs proposent un contrat de location des batteries ; l’acheteur achète le véhicule électrique mais loue les
batteries (« leasing »).
Cette formule peut présenter un intérêt dans la mesure où il est possible :
• d’étaler les coûts très élevés de la batterie électrique sur la durée de vie de la voiture ;
• de pouvoir disposer de la dernière génération de batteries ;
• d’avoir la garantie de remplacement des batteries en cas de défaillance.
1. L’énergie stockée dans la batterie.
2. Source : www.avem.fr et www.automobile-propre.com
6 Mobilité électrique en Wallonie Guide pratique 71.2.4. Types de recharge
L’utilisateur d’un véhicule électrique doit évidemment adopter un autre « comportement de recharge » que l’utilisateur d’un
véhicule thermique.
Dans le cas d’un véhicule thermique, le conducteur s’arrête à une station service lorsque l’indicateur de carburant indique qu’il
est nécessaire de faire le plein de carburant. Cette opération dure à peine quelques minutes et permet de disposer d’une
grande autonomie. Les stations services sont en général bien réparties sur le territoire.
A contrario, le conducteur d’un véhicule électrique doit saisir toutes les opportunités pour recharger son véhicule électrique,
car l’autonomie est limitée, la durée de la recharge lente est importante (8 heures) et le réseau de bornes encore peu dé-
Type 4
veloppé. Par conséquent, lorsque le véhicule est à l’arrêt, ce dernier devra idéalement être mis en charge pour garder une
autonomie maximum.
De ce fait, l’idée de base en matière de rechargement d’un véhicule électrique est la suivante : Figure 4 : Borne de recharge rapide en courant continu 6.
« Recharger lorsqu’on s’arrête et non s’arrêter pour recharger ».
La recharge lente est à privilégier dès que l’immobilisation du véhicule peut être de longue durée (ex : parkings d’entreprise,
Il existe différents types de recharge des batteries : nuits au domicile). Selon les experts, 90% des recharges existantes sont de type « lente ». La recharge lente est supportée par
tous les véhicules électriques présents sur le marché.
L ente (16A-230V) : c’est la moins complexe puisque cette recharge s’effectue sur une simple prise de courant domes-
tique ou via une prise de courant de type 2 ou de type 33 ([côté borne de recharge], voir figure 3, ci-après) et dure en Les recharges semi-rapides et rapides sont qualifiées « d’appoint ». Elles joueront un rôle assez important pour permettre
moyenne 8 heures4 pour une recharge complète ; le développement du marché des véhicules électriques car elles permettent de combattre le sentiment dit « d’angoisse de
emi-rapide (32A-400V) : simple aussi, cette recharge requiert un réseau 400V ; elle s’effectue via une prise de courant
S l’autonomie7 » (la peur de tomber en panne).
triphasée de type 2 ou de type 3 ([côté borne de recharge], voir figure 3, ci-dessous) et dure en moyenne 3 heures.
La recharge semi-rapide est typiquement le type de recharge à préférer pour les bornes placées en ville (artères commerçantes).
apide (puissance supérieure à 22 kW). Vu sa puissance, ce type de recharge est exclu chez les particuliers
R
(réseaux domestiques) et requiert une prise spécifique. Le flux d’énergie qui transite dans ce type de recharge est Les recharges rapides sont supportées par certains véhicules tels que Nissan, Citroën, Peugeot, Mitsubishi et Tesla. Ces
nettement plus important et requiert des dispositions particulières. véhicules sont équipés de 2 socles de connecteurs, une pour la recharge lente et une autre pour la recharge rapide.
Il existe deux types de recharge rapide :
• C
ourant continu : la recharge s’effectue en courant continu (100A CC5 – 500VCC) et nécessite une prise de courant bien
Durée d’une recharge 27
km
spécifique (type 4 : côté véhicule électrique, le câble de rechargement est attaché à la borne, voir figure 4, ci-après) ; 8
heures
le temps de recharge à 80% de l’autonomie totale est inférieur à 30 min. À l’heure actuelle, il n’existe qu’un seul protocole
de communication entre le véhicule électrique et la borne de recharge rapide permettant une recharge sécurisante. Ce
protocole, baptisé CHAdeMO (abréviation de Charge & Move), a été développé au Japon.
• C
ourant alternatif : certains acteurs sur le marché développent une recharge rapide en courant alternatif (43 kW), ce qui
nécessite un socle de prise de type 2 côté borne de recharge (voir figure 3, ci-dessous).
6 à7
km
2
heures
1à 2
km
30
minutes
Domestique
Type 2 Type 3 (type e/f) Recharge LENTE Recharge SEMI-RAPIDE Recharge RAPIDE
(3,7 kW) (22 kW) (43 kW)
n Durée pour une recharge complète (160 km), batterie vide au départ
n Autonomie (en km) après une recharge de 5 min
Graphique 1 : Durée de recharge
Figure 3 : Types de prise 6
3. Les types de prises sont décrits au point 2.3.
4. Dans le cas d’une recharge sur une prise située à domicile ; vu le type de charge et sa durée, il est recommandé à l’utilisateur du véhicule électrique de s’assurer que
son installation électrique est conforme au RGIE et qu’elle permet de supporter sans danger la recharge du véhicule électrique.
5. En français : Courant Continu (CC). En anglais : Direct Current (DC).
6. Source: www.borne-voiture-electrique.com. 7. En anglais : « Range anxiety ».
8 Mobilité électrique en Wallonie Guide pratique 9Pour être complet, il faut mentionner qu’il existe également un autre concept de recharge des véhicules électriques :
« la recharge par induction ». Dans ce cas, l’énergie est fournie au véhicule sans contact, à distance, par l’intermédiaire d’on- 1.3 Vélo à assistance électrique (VAE)
des électromagnétiques. Cependant, cette technologie n’est pas encore mature et ne présente pas de rendement élevé. La
figure ci-dessous illustre ce principe. 1.3.1 Principe de fonctionnement
Ce type de vélo est équipé d’un moteur électrique et d’une petite batterie. Le moteur électrique permet d’assister le cycliste
dans les portions de trajets difficiles, comme en côte ou lors du démarrage, et ainsi augmenter son confort.
Sur de petites distances, c’est indéniablement un moyen de locomotion intéressant. Le VAE peut donc être utilisé dans les
grandes villes, en remplacement d’un véhicule thermique, ce qui permet de réduire considérablement les émissions de CO2
et de particules fines.
Système
CA/CC de gestion BATTERIE Un VAE n’est pas qu’un simple vélo auquel ont été ajoutés un moteur électrique et une batterie ; une gestion de l‘ensemble
d’énergie
moteur-batterie est également intégrée pour tenir compte de l’utilisation du vélo ; à titre d’exemple, la vitesse de déplace-
ment influence l’assistance apportée par le moteur ou la recharge de la batterie lors des décélérations (freinage ou descente).
Conducteur de charge 2
Transfert d’énergie
Conducteur de charge 1
1.3.2 Les différentes familles de moteur électrique du vélo à assistance électrique
Réseau électrique
Figure 5 : Recharge par induction 8 Il existe plusieurs familles de moteurs équipant les vélos à assistance électrique.
Moteur roue
Un autre type de charge nommé « quickdrop », consiste à échanger, dans des stations spécialisées, les batteries affaiblies Le moteur se trouve généralement sur l’axe de la roue arrière du vélo. Il n’est habituellement pas possible de changer les
contre des batteries chargées. L’avantage de cette formule réside dans la rapidité de l’opération d’échange (5-10 min). vitesses, ceci afin d’éviter le déraillement de la chaîne.
Cependant, il subsiste de nombreux inconvénients : stock de batteries très élevé, batteries non standards, …
Si le moteur se trouve sur l’axe avant du vélo, les changements de vitesse sont possibles. Cependant, ce système présente des
La standardisation des batteries sera probablement difficile – voire impossible - à obtenir dans la mesure où les constructeurs risques en cas d’utilisation sur terrain meuble ou en montée ; la roue avant risque de patiner.
considèrent celles-ci comme un facteur de différentiation.
Moteur pédalier
Il offre de bonnes performances en termes de consommation d’énergie et au démarrage. Cependant, à faible vitesse,
il peut présenter un manque de souplesse (manœuvre, …).
1.2.5 Conseils et informations pratiques Moteur déporté
Le moteur se trouve au niveau du cadre, près de l’axe de la roue arrière. La transmission est assurée par une chaîne ou par
1.2.5.1 Comment laver un véhicule électrique ? une courroie.
Il présente un bon rendement, mais est difficile à intégrer discrètement dans la géométrie du vélo.
A priori, il n’y a pas de souci pour laver le véhicule électrique avec une lance sous pression ou dans un « carwash automatisé ».
Néanmoins, il est prudent de s’en référer aux prescriptions du constructeur du véhicule électrique.
1.3.3 Batterie et type de charge du vélo à assistance électrique (VAE)
1.2.5.2 Batterie
Les batteries au Lithium (Li) remplacent de plus en plus les batteries au plomb (Pb). Les batteries Li ont une capacité de
La grande majorité des constructeurs automobiles ont adopté les batteries de type Lithium-ion car elles possèdent une den- stockage plus grande et offrent donc une meilleure autonomie.
sité d’énergie plus importante et elles n’ont pas d’effet mémoire.
L’autonomie d’un VAE varie de 30 à 70 km. Suivant l’état de charge de la batterie, la durée de recharge s’étale de 1 à 4 heures.
L’effet mémoire consiste en une diminution de la quantité d’énergie que la batterie peut restituer au fur et à mesure de son
vieillissement. Pour recharger la batterie, il suffit de la retirer du VAE et de la placer sur le chargeur qui est connecté au réseau électrique.
Attention, il faut s’assurer que le chargeur n’est pas connecté au réseau électrique avant de placer la batterie sur le
Exemple : si une batterie est régulièrement déchargée jusqu’à 25 % de sa capacité totale et est ensuite rechargée à partir de chargeur, au risque de détériorer la batterie et le chargeur (« branchement à chaud »).
ce seuil, la batterie « retiendra » que son seuil d’épuisement d’énergie est à 25 % (et non à 0%) de sa capacité totale ; l’énergie
disponible en dessous de ce seuil de 25% ne sera plus exploitable. Le type de chargeur dépend des caractéristiques de la batterie du vélo (plomb, lithium, …). Il n’y a pas de chargeur universel.
Remarque
100% 100% 100% Pour limiter l’échauffement des batteries, il est préférable que les vélos électriques soient équipés de batteries dont les ten-
sions sont supérieures ou égales à 36 V.
DÉCHARGE RECHARGE
Récupération d’énergie
25% 0%
La majorité des VAE récupèrent de l’énergie électrique lors du freinage ou d’une descente. La récupération d’énergie est
0% 0%
assurée par un contrôle électronique de recharge.
Energie Energie
disponible non disponible
Figure 6 : Effet mémoire
Lorsque le véhicule électrique est « complètement » rechargé, il peut rester raccordé sur le réseau électrique sans présenter au-
cun problème pour la batterie du véhicule. Il est même conseillé de laisser le véhicule raccordé sur le réseau électrique pendant
près de 24 heures pour permettre au chargeur du véhicule d’homogénéiser les tensions des cellules qui composent la batterie.
8. www.technologicvehicles.com
10 Mobilité électrique en Wallonie Guide pratique 112. Bornes de recharge pour véhicules électriques Type 1
Recharge lente
l
Recharge semi-rapide Recharge rapide Disponible en Europe
Type 2 l l l (CA10) l
2.1 Qu’est-ce qu’une borne de recharge ? Type 3 l l l
Type 4 l (CC11) l
Une borne de recharge est un élément équipé d’un ou plusieurs socles de prise permettant de recharger le véhicule électrique
Domestique l l
en toute sécurité. Il en existe deux grands types : la borne murale ou la borne posée sur sol.
Combo coupler l en développement
Certaines bornes ne permettent qu’une recharge lente (« un socle de prise ») et d’autres ont la possibilité de pouvoir rechar-
ger le véhicule de manière lente et semi-rapide, voire rapide (la borne comporte dans ce dernier cas deux socles de prise). Tableau 1 : Types de socle de prise.
Une borne de recharge est définie selon trois critères :
Types de prises (décrit au point 2.3) : à l’heure actuelle, il existe plusieurs types de prises. Le tableau ci-dessous représente les différents types de prises présentes sur le marché actuel.
odes de rechargement (décrit au point 2.4) qui se différencient selon la présence ou non de dispositifs de contrôle et
M
de protection de la recharge d’un véhicule. T1 T2 T3 T4 Do Combo
Type 1 Type 2 Type 3 Type 4 Domestique Coupler
as de recharge (décrit au point 2.7) qui aborde les différentes combinaisons possibles de rechargement, selon que le
C
câble est fixé ou non à la borne et/ou au véhicule électrique.
Socle de prise
2.2 Glossaire technique
Les termes désignant les différentes parties composant le système de recharge sont les suivants (norme IEC 61851-1) : YAZAKI MENNEKES EV Plug Alliance CHADEMO
3 à 43 kW AC
3 à 7 kW AC 3 à 43 kW AC 3 à 22 kW AC 3 kW AC
Puissance 50 kW DC (triphasé)
(monophasé) (triphasé) (triphasé) (monophasé)
150 kW DC
CONNECTEUR
Mode de charge Mode 3 Mode 3 Mode 3 Mode 4 Mode 1 et 2 Mode 3 (AC)
Socle du connecteur Prise mobile
Véhicule
PRISE DE COURANT Application Véhicule Infrastructure Véhicule Infrastructure Véhicule
& infrastructure
Obturateurs Non Non Oui Non Oui Non
Socle de prise
Fiche Tableau 2 : Types de prise Tableau.
Les modes (1, 2, 3 et 4) sont définis au point 2.4, ci-après.
Actuellement, il n’existe pas d’adaptateur pour passer d’une fiche « Mennekes » vers une fiche « Maréchal » ou « Yazaki » et
Figure 7 : Termes techniques - VE inversément.
Prise de courant : ensemble permettant la connexion manuelle d’un câble souple à une canalisation fixe. La figure ci-dessous illustre les choix de prise : le type 2 est présent partout en Europe. Seule la France utilise la prise de cou-
Fiche : partie de la prise de courant intégrée ou destinée à être fixée au câble souple qui se raccorde sur le socle de prise. rant de type 3.
Socle de prise : partie de la prise de courant destinée à être installée dans l’installation fixe.
Connecteur : moyen de réaliser la connexion manuelle entre un câble souple et un véhicule électrique dans le but de charger
les batteries de traction.
Prise mobile : partie de connecteur intégrée ou destinée à être fixée au câble souple raccordé au réseau d’alimentation à
courant alternatif. TYPE TYPE
Socle du connecteur : partie de connecteur intégrée ou fixée dans un véhicule électrique ou destinée à être fixée dessus. 2 3
2.3 Types de socle de prise
Il existe de nombreux types de socles de prises sur les bornes de recharge. Bien qu’une normalisation européenne9 existe
en cette matière, il n’y a pas de standardisation contraignante même si le communiqué de presse IP/13/40 de la Commission
européenne, daté du 24 janvier 2013, préconise le type 2 comme standard.
Les bornes de recharge peuvent être équipées des socles de prise suivants :
• T1 : Yazaki ;
• T2 : Mennekes ;
• T3 : Maréchal ;
• T4 : Recharge rapide DC (type CHAdeMO) ;
• DO : Domestique (« classique ») ;
• Combo coupler.
Ces différents types de socle de prise ont été développés pour différents types de recharge (puissances de recharge différentes) Figure 8 : Cartographie – types de prise 12.
et pour permettre la transmission d’informations entre le véhicule électrique et la borne de recharge (décrit au point 2.5).
10. CA : Courant Alternatif
11. CC : Courant Continu
9. IEC 62196-2 « Prises et socles de prises pour véhicules électriques à recharge conductive ». 12. Eurelectric : position paper. Electric vehicle charging infrastructure
12 Mobilité électrique en Wallonie Guide pratique 132.4 Modes de rechargement des batteries
L’Association des constructeurs européens d’automobiles (ACEA ), recommande l’adoption d’une prise de courant et d’un
13
connecteur de type 2. Cependant, rien n’est encore imposé de manière formelle et des études de standardisation sont en cours. Différents modes de rechargement existent : ils se différencient selon le type de pilotage de la recharge. À cette fin, une
« fonction de pilote » a été normalisée 15.
Les points suivants décrivent les modes de rechargement ainsi que la fonction pilote.
PP CP
Les différents modes de charge (Norme IEC 61851)
L1 PE N
AC AC
L2 L3
M1 M2
Mode 1 Mode 2 COM
• Prise non dédiée • Prise non dédiée
• Pas de contrôle de charge • Dispositif de contrôle et de protection intégré au câble
Figure 9 : Prise de courant type 2 14.
AC AC DC
M3 M4
La principale différence entre les prises de courant de type 2 et 3 réside dans le fait que la type 3 est munie d’obturateurs (voir Mode 3 COM Mode 4
image ci-contre) à l’entrée de la fiche et du socle de connecteur éliminant tout risque électrique par contact direct avec les
éléments sous tension. • Prise spécifique • Charge de VE en DC - Prise spécifique VE
• Dispositif de contrôle et protection intégré à l’infrastructure • Convertisseur AC/DC externe au VE (off board)
Ce risque électrique est aussi inexistant dans le cas de la prise de courant de type 2 lorsque la borne fonctionne en mode 3 (les • Dispositif de contrôle et protection intégré à l’infrastructure
différents modes sont décrits en page 28). En effet, en mode 3, la mise sous tension n’est effectuée que lorsque l’intelligence Figure 12 : Modes de rechargement.
de la borne a vérifié la continuité du conducteur de mise à la terre de protection du câble de recharge et le raccordement
correct du véhicule avec la borne. 2.4.1 Mode 1
Le véhicule est branché à une prise électrique domestique monophasée ou triphasée (avec conducteur de terre).
Le mode 1 ne comporte aucun échange d’informations entre le véhicule et la borne.
Selon la norme européenne IEC 61851-1, le mode 1 est défini comme suit : « raccordement du VE au réseau d’alimentation
(secteur) en utilisant les prises normalisées jusqu’à 16 A, et 250 V en courant alternatif monophasé ou bien 400 V à courant
alternatif triphasé, côté alimentation en utilisant les conducteurs d’alimentation et de mise à la terre de protection ».
2.4.2 Mode 2
Le véhicule est branché à une prise électrique domestique monophasée ou triphasée (avec conducteur de terre). À la diffé-
Figure 10 : Prise de courant type 3.
rence du mode 1, des fonctions de contrôle et de protection sont intégrées au câble.
Selon la norme IEC 61851-1, le mode 2 est défini comme : « raccordement du VE au réseau d’alimentation à courant alter-
L’IEE (Institute of Electrical and Electronics) et la SAE (Society of Automotive Engineers) ont développé un nouveau type de natif (secteur) inférieur ou égal à 32 A et 250 V à courant alternatif monophasé ou bien 400 V à courant alternatif triphasé
prise de courant appelé « combo coupler - SAE J17722 » ; cette prise de courant supporterait une puissance de recharge en en utilisant les prises normalisées de type monophasé ou triphasé et en utilisant les conducteurs d’alimentation et de mise
courant alternatif (CA) de 43 kW et une recharge en courant continu (CC) de 150 kW. à la terre de protection avec une fonction pilote de commande, et le système de protection des personnes contre les chocs
électriques (DDR) entre le VE et la fiche ou le boîtier de contrôle intégré au câble. Le boîtier de contrôle intégré au câble
doit être situé à 0,3 m de la fiche ou du SAVE 16 ou bien à l’intérieur de la fiche ».
PP CP
L1 PE N Partie 2.4.3 Mode 3
AC
L2 L3
Le véhicule est branché à une borne de recharge munie de prises de courant spécifiques. Cette borne électrique se trouve
sur un circuit électrique dédié à la recharge du véhicule électrique et les dispositifs de contrôle et de protection sont intégrés
à l’infrastructure 17.
Partie
DC+ DC-
DC
Selon la norme IEC 61851-1, le mode 3 est défini comme suit : « raccordement direct du VE au réseau d’alimentation à cou-
rant alternatif (secteur) en utilisant le SAVE dédié où la fonction pilote de commande s’étend aux appareils de contrôle situés
dans le SAVE, connectés en permanence au réseau d’alimentation en courant alternatif (secteur) ».
Figure 11 : Prise de courant combo coupler.
2.4.4 Mode 4
Le véhicule électrique est branché sur une borne de recharge rapide. Cette borne intègre un chargeur/redresseur externe
au véhicule et est équipée d’un câble fixe délivrant du courant continu (CC) à destination de la batterie. Les dispositifs de
contrôle et de protection sont intégrés au chargeur/redresseur.
Selon la norme IEC 61851-1, le mode 4 est défini comme suit : « raccordement indirect du VE au réseau d’alimentation à cou-
rant alternatif (secteur) en utilisant un chargeur externe où la fonction pilote de commande s’étend aux appareils connectés
en permanence à l’alimentation en courant alternatif ».
À ce stade, seul le raccordement du véhicule électrique à la borne de recharge via un câble attaché en permanence à la borne
de recharge est autorisé pour le mode de charge 4.
15. Norme européenne IEC 61851-1.
13. ACEA : European Automobile Manufacturers’ Association - http://www.acea.be/ 16. SAVE : Source d’Alimentation du Véhicule électrique.
14. Cartech.fr 17. Borne de recharge pour véhicule électrique.
14 Mobilité électrique en Wallonie Guide pratique 152.5 Communication entre le véhicule électrique et la borne (fonction pilote) 2.8 Outil de gestion des bornes
Le transfert de l’électricité est assuré par le câble reliant le VE à la borne. La gestion des bornes de recharge à distance est possible grâce à des outils informatiques et à une infrastructure de télé-
communications adéquate. L’outil de gestion permet, généralement via une interface web, de mettre à disposition des infor-
Dans le cas des modes 2, 3 et 4 (décrits ci-avant), le câble permet aussi un transfert d’informations assurant le bon déroule- mations relatives à la borne, telles que :
ment de la recharge en toute sécurité. Cette fonction se nomme « fonction pilote ».
son statut : en charge / pas en charge / hors service ;
Échange sa consommation d’énergie ;
d’informations
des alarmes relatives à des défauts divers, la durée de charge, le nombre de charges, l’économie de CO2, etc.
Mode de recharge :
2, 3 et 4 L’activation et la désactivation (partielle) de la charge peuvent également être gérées à distance.
Afin de pouvoir intégrer et gérer des bornes de constructeurs différents, il est important de faire le choix d’un protocole de
communication ouvert et standard, appelé « Open Charge Point Protocol » (OCPP).
Outil de gestion
Communication standard
Figure 13 : Mode de rechargement. (protocole OCPP)
La transmission des informations respecte le protocole défini par la norme IEC-61851-1.
Mode de recharge :
La fonction pilote permet de : vérifier si le véhicule est correctement raccordé à la borne ; 2, 3 et 4
vérifier la continuité du conducteur de la mise à la terre ;
assurer le démarrage et l’arrêt de la recharge ;
vérifier l’intensité du courant lors de la recharge ;
vérifier la puissance disponible à la borne.
Dans le futur, des informations supplémentaires pourraient être échangées entre le véhicule et la borne dans le cadre de la
gestion intelligente des réseaux ; des travaux de normalisation sont en cours. Figure 15 : Outil de gestion.
Généralement, des frais de télécommunication entre la borne électrique et le système de gestion sont à prévoir. Dans le
cas particulier mais très important de la communication via GPRS, ces frais sont calculés sur base des volumes mensuels de
2.6 Adaptateur - Cordon prolongateur données échangées.
Selon la norme IEC 61851-1, « les adaptateurs ne doivent pas être utilisés pour connecter une prise mobile au connecteur
du véhicule. Un adaptateur à partir du socle de prise de la SAVE 18 ne doit uniquement être utilisé que s’il est explicitement
destiné à cet usage et approuvé par le constructeur du véhicule ou par le fabricant de la SAVE … »
2.9 Système de paiement et d’identification de l’utilisateur
Selon la norme IEC 61851-1 « Il ne faut pas utiliser un cordon prolongateur ou un deuxième câble de charge en plus du câble Le conducteur d’un véhicule électrique doit pouvoir recharger ses batteries de manière simple et rapide sur toutes les bornes
de charge de raccordement du VE à la SAVE. » qui sont présentes au niveau national dans un premier temps, et au niveau européen dans un deuxième temps.
L’utilisation d’un adaptateur et/ou d’un cordon prolongateur non approuvé(s) par le constructeur peut déboucher sur une Il existe différents modes de paiement et d’identification permettant d’utiliser une borne de recharge :
surchauffe, voire un incendie.
Système de prépaiement (via code barre, achat en ligne sur la plateforme, abonnement, …) ;
SMS surtaxé, Smartphone (avec ou sans « NFC 19 ») ;
2.7 Types de connexion par câbles Paiement a posteriori comme pour les abonnements de télécommunication (GSM, téléphone, …) ;
Cartes/badges RFID 20. Dans le cas d’une utilisation en domaine privé, un système de clé peut être envisagé.
Plusieurs types de connexion entre le véhicule et la borne existent selon que le câble est fixé ou non à la borne et/ou au véhi-
cule. La figure ci-dessous illustre les différents cas envisageables. Différents systèmes pourraient être applicables à la voirie publique. lls sont décrits dans les points suivants.
2.9.1 Système de badge RFID
Description du système
Le système RFID présente l’avantage d’être simple d’utilisation. Cependant, pour garantir l’interopérabilité entre les bornes
qui seront installées au niveau national dans un premier temps, il est nécessaire de mettre en place un système de « clearing ».
Cas A Cas B Cas C En effet, s’il existe plusieurs gestionnaires de bornes21 de recharge en Belgique, chaque gestionnaire proposera sa carte RFID
pour accéder à ses bornes. Il sera donc impossible d’accéder avec une seule carte RFID à toutes les bornes appartenant à
Figure 14 : Types de connexion par câbles. gestionnaires différents.
Cas A : r accordement du véhicule électrique à la borne de recharge à l’aide d’un câble attaché en permanence au véhicule
électrique. Ce cas n’est plus d’actualité aujourd’hui et est présenté pour information.
Cas B : raccordement du véhicule électrique à la borne de recharge à l’aide d’un « câble mobile ».
Cas C : r accordement du véhicule électrique à la borne de recharge à l’aide d’un câble attaché en permanence à la borne de
recharge (obligatoire pour la recharge rapide).
19. Near Field Communication: circuit électronique intégré dans un GSM par exemple et fonctionnant comme un badge classique.
20. RFID : Radio Frequency Identification. En français, Identification par Radio Fréquence.
18. SAVE : Source d’Alimentation du Véhicule Electrique. 21. Un gestionnaire de bornes est un opérateur qui gère son réseau de bornes de rechargement.
16 Mobilité électrique en Wallonie Guide pratique 17Vous pouvez aussi lire
