Différences (et conséquences) entre charge lente AC et charge rapide DC
Plan de l'article :
Si les possesseurs de voiture électrique sont désormais à l'aise avec les charges lentes et rapides, les conducteurs de thermiques qui hésitent de passer à l'électrique le sont quant à eux beaucoup moins ... Cet article vise donc à les éclairer sur le sujet afin qu'ils aient des repères et des connaissances qui leur permettent de bien appréhender les tenants et les aboutissants de ce sujet. Alors, quelles sont les différences, avantages et problématiques entre charge lente et charge rapide ?
A lire aussi : les notions essentielles liées aux voitures électriques
Charge lente (dite AC)
Niveaux de puissance disponibles
La charge lente s'étale sur un éventail de puissance qui va de 2.1 (1.7 kW si le câble est limité en calibrage) à 22 kW de puissance (à lire : différence entre kW et kWh), c'est à dire que les véhicules ne sortiront jamais de ce bornage.
Alors certes, il y a eu la Zoe de première génération qui a poussé la chose jusqu'à 43 kW, mais c'est une exception qu'il ne faut pas vraiment prendre en compte ... Ayez donc à l'esprit que ça va de 2.1 à 22 kW.
Sur une prise domestique standard nous serons donc sur une valeur plancher de 2.1 kW, à savoir qu'en une (1) heure je recharge 2.1 kWh (une batterie de voiture électrique se situe entre 50 et 80 kWh pour le coeur de gamme). Si vous avez une prise renforcée vous serez alors plutôt sur une valeur de 3 kW de puissance (s'installe facilement et sans contrainte particulière au niveau de l'installation électrique ... Ce qui permet d'avoir quand même près de 30% de vitesse de chargement en plus).
Au delà de 3 kW de puissance on passe sur des bornes de recharge "publiques" ou des wallbox destinées à être installées chez vous par un électricien qualifié (avec possiblement un changement d'abonnement côté opérateur).
Le temps affiché peut faire peur mais il est ici en mode très lent, à savoir 2.1 kW sur prise classique. En 3 kW (avec une banale prise renforcée), je recharge par exemple un peu plus de 10% de ma batterie en 3 heures. Ca peut paraître très lent et j'étais d'ailleurs le premier à m'en moquer, mais en pratique ça suffit largement même quand on roule un peu (une soirée + une nuit ça fait long et ça recharge beaucoup ...). A ce rythme je pourrais rouler environ 150/200 km par jour, ce qui est au delà de mes besoins. Besoins qui seraient de toute manière comblés par les superchargeurs si je devais dépasser cette valeur.
Notez que les autos qui se limitent à la charge lente AC sont généralement dotées de valeurs élevées pour compenser le fait qu'il n'y ait pas de charge rapide disponible. La Zoe 1 citée plus haut est un bon exemple avec 43 kW (en AC !), la Zoe 2 se limite à 22 kW (AC) car on peut avoir de la charge rapide en DC (en option ...) à 50 kW. Une Model 3/Y de Tesla se limite à 11 kW (AC) par exemple, une valeur très commune qui montre surtout que la charge lente n'a pas besoin d'être très élevée à partir du moment où on peut avoir de la charge rapide avec une deuxième prise.
Charge lente et spécifications techniques
La charge lente est forcément employée avec un courant alternatif, à savoir un courant qui fait du va-et-vient (avant/arrière) contrairement au courant continu qui ne fait que filer dans le même sens.
Cela induit alors l'apparition d'un chargeur embarqué (redresseur) qui va devoir convertir ce courant alternatif en courant continu, car la batterie se recharge en courant continu.
Le type de prise utilisé est de Type 2 (Type 1 sur les plus vieilles autos électriques).
Le charge lente ne se cantonne pas à la maison, toutes les petites bornes de charges sont généralement en alternatif et limitées à 22 kW
Charge lente sur hybrides et électriques
La charge lente s'invite sur les deux types de véhicules. La petite taille des batteries de voitures hybrides n'impose pas vraiment d'avoir une charge rapide (pas besoin d'une lance à incendie pour remplir un verre d'eau ...), et dans les faits 99.9% des voitures hybrides ne peuvent se charger qu'en courant alternatif (lent). La seule exception que je connaisse se situe chez Land Rover / Jaguar, dont les hybrides peuvent se ravitailler en charge rapide jusqu'à 32 kW. Mais l'utilité est tellement limitée et anecdotique (et ça ajoute un surcoût) que l'ensemble de la concurrence préfère éviter cela. Notons quand même que certaines hybrides récentes de gros calibre accueillent des batteries allant jusqu'à environ 30 kWh, ce qui pourrait le justifier un peu plus ... Mais avec 22 kW en alternatif c'est déjà très correct.
Avantages de la charge lente
La charge lente a deux avantages. Le premier est de favoriser l'intégrité de la batterie en limitant son usure, car plus la charge est intense plus les cellules de l'accumulateur souffrent en raison de la chaleur induite.
A lire : l'influence de la température sur les batteries
Le deuxième avantage se situe au niveau des pertes qui sont ici moins importantes. D'un point de vue financier et environnemental, la charge lente se révèle donc plus intéressante.
A lire : quelles sont les pertes lors d'une recharge ?
Charge rapide (dite DC)
La charge rapide se situe sur des niveaux bien plus importants que les charges lentes à courant alternatif. On est ici sur une fourchette qui va de 50 à 350 kW de puissance (certaines sont à 30 kW mais c'est très rare).
Dans les faits, et même si certaines peuvent culminer à 350 kW, la charge se limite généralement aux alentours de 100/150 kW, les chargeurs étant eux aussi limités pour le moment en terme de débit de puissance. Il faut aussi savoir que la puissance est encore plus abaissée quand il y a du monde aux superchargeurs. Les niveaux de puissance dépasseront les 200 kW quand le monde affluera sur les chargeurs, car il faudra bien que le rythme de passages des automobilistes soit accéléré pour éviter les encombrements.
La puissance est aussi abaissée quand la batterie est trop froide (d'où le pré-conditionnement des batteries quand on indique à sa Tesla qu'on va à un chargeur) ou quand elle est trop chaude. C'est pour cela qu'on aura des vitesses généralement supérieures sur les véhicules dont la gestion thermique des batteries est active (un dispositif permet de contrôler la température) et donc avec un refroidissement liquide (et idéalement une pompe à chaleur qui peut influer sur ce circuit de refroidissement). Une Leaf sera par exemple rarement sur ses niveaux de charge maximum car quand on vient de rouler la batterie est chaude et quand on vient de partir elle est froide ... Les autos plus évoluées seront donc bien plus fiables en terme de débit de courant, car leur gestion active permet de limiter les surchauffes et donc la bride en terme de puissance (kW).
Notez que le voltage a une incidence directe sur la vitesse de charge. La majorité est à environ 400V et culmine à 250 kW de puissance. Il y a toutefois certaines autos qui poussent jusqu'à 800V, comme chez Hyundai / Kia par exemple. Ils ne peuvent toutefois pas dépasser les 350 kW car la forme de leurs batteries (des poches et non des cellules cylindriques) ne permet pas un bon refroidissement, l'électronique de puissance bride alors la chose à cette valeur pour éviter toute surchauffe (ce qui induirait le gonflement des cellules avec risque d'explosion et d'incendie).
Charge rapide et spécifications techniques
Il s'agit ici de courant continu, qui ne fait qu'aller dans le même sens. Il n'y a donc pas besoin d'un redresseur, le jus peut "directement" aller dans la batterie de traction puisqu'il faut logiquement du courant continu pour l'alimenter.
La prise n'est évidemment pas la même qu'avec la charge lente, bien que sur la majorité des véhicules il faut savoir que la prise pour charge rapide inclut en partie la prise lente (en gros, la prise rapide est l'addition de la prise lente et d'un supplément). On a au choix la prise CCS (le standard européen, 90% des véhicules) et du Chademo pour certaines exceptions (pas génial car la majorité des bornes ont du CCS).
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Une image vaut mille mots, et ici elle vous éclairera sur mon explication du haut ...
Le Chademo en haut (blanc) et le CCS en bas
Pour les électriques
Les voitures hybrides n'ont pas de prise de charge rapide en courant continu, à part quelques exceptions et potentiellement les futures hybrides à très grosse batterie. C'est donc une manière de charger qui se destine presque exclusivement aux voitures électriques ...
Avantages ?
A part le gain de temps, la charge rapide n'a que des inconvénients ... Elle dégrade plus vite la batterie et les pertes énergétiques sont plus conséquentes (la différence entre kWh injectés et kWh disponibles évolue à la hausse).
Il faut donc se passer le plus possible de cette méthode de recharge et privilégier la prise domestique de votre domicile ou parking. Etant personnellement propriétaire d'une voiture électrique, sachez qu'on ne voit que rarement les superchargeurs ... Seulement quand on effectue de longs trajets (dépendra donc de votre mode de vie et de votre propension à être plus ou moins casanier !)
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