Vous regardez les voitures électriques de loin, sans tout comprendre entre la consommation (en kWh/100 km), l’autonomie « WLTP », la puissance et les temps de recharge, etc. ? On débroussaille le terrain pour vous permettre d’y voir plus clair. La courbe de recharge est la représentation graphique du processus de charge d’une voiture électrique. Elle est différente pour chaque modèle et illustre la manière dont évolue la recharge en fonction du niveau de charge de la batterie.
Contrairement au plein de carburant d’une voiture essence ou diesel, la charge d’une voiture électrique n’est pas réalisée à un débit constant. Selon le type de bornes utilisé et le niveau de charge de la batterie, le logiciel de la voiture va adapter la puissance délivrée.
Recharger une batterie, c’est un peu comme si vous deviez remplir un verre d’eau à ras bord (ou de champagne puisque nous sommes le 25 décembre). Au départ, vous commencez par ouvrir le robinet en grand puis ne laissez passer à la fin qu’un petit filet d’eau pour ne pas déborder. Lorsque l’on recharge une voiture électrique sur une borne rapide, le principe est le même.
Qu'est-ce qu'une courbe de recharge et comment la lire ?
La courbe de recharge d’une voiture électrique réplique sous la forme d’un graphique les variations de la puissance de recharge au cours d’une session entre une borne et votre batterie. La puissance (qui détermine la rapidité) est exprimée en kW (kilowatt) et le niveau de charge en pourcentage. Avec une courbe de recharge, on cherche à visualiser à quel point la batterie d’un véhicule est rechargée à une puissance importante à chaque niveau de recharge. Car la puissance n’est pas la même à 20 % qu’à 80 %. Tous les modèles régissent en effet d’une même règle : plus la batterie est pleine plus la recharge est lente.
Comment comprendre le rapport entre la courbe et la puissance de recharge
Souvent, on explique la réduction de la puissance de recharge à l’approche des 100 % de charge par une analogie : celle du verre vide et de la bouteille d’eau. D’abord, à mesure que la batterie se remplie, la différence de voltage du chargeur et de la batterie se réduit. Cela se présente aux alentours de 70 à 80 %. Comme il faut un voltage important pour que la puissance de charge soit élevée, il est de plus en plus difficile de fournir une puissance élevée à mesure que le voltage baisse entre le chargeur et la batterie.
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Illustrons cela par un exemple. Prenons un conducteur qui s’arrête sur une borne rapide disposant d’un chargeur de 400 V. Il souhaite recharger sa batterie de 400 V, qui ne dispose alors plus que de 50 V avant de débuter la charge. La différence entre le voltage dans le chargeur et celle dans la batterie est alors de 350 V. L’intensité est forte, et il est alors possible d’augmenter la puissance de recharge sans problème.
Ainsi, tous les modèles de voiture électrique suivent cette logique de baisse de la puissance de recharge à mesure que la batterie est pleine. La courbe de recharge vient répondre à la question : à quel point la puissance baisse. Cela se détermine ainsi par la courbe, qui possède une pente plus ou moins importante. Celle-ci peut aussi avoir deux formes différentes : une pente régulière ou sous la forme de paliers.
Différents dans leurs niveaux de puissance, les profils de charge de ces deux modèles sont aussi à l’opposé dans leur courbe de recharge et la façon dont la puissance ralentie à l’approche des 100 %. La forme de recharge en paliers est à l’avantage de la Ioniq 5, qui tient ainsi sa puissance maximale sur une plus large part de la session de recharge que la Model 3 : de 0 à 55 % contre de 0 à 28 % respectivement.
Des courbes plus ou moins belles selon les batteries
La puissance maximale, que l’on appelle plus spécifiquement puissance-crête, est donc plus ou moins tenue au cours de la recharge d’une voiture électrique et cela dépend en partie de la courbe de recharge.
Pourquoi la courbe de recharge est-elle importante ?
En analysant la courbe de recharge, les conducteurs peuvent déterminer le temps nécessaire pour recharger la batterie, qu’il s’agisse d’une recharge complète ou d’une recharge partielle.
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Avant l’achat
Tout d’abord, vous aurez compris qu’il est un critère important à prendre en compte dans l’achat d’une voiture électrique. Il ne faut pas se cantonner à regarder la puissance maximale de recharge, sans quoi vous risquez de passer à côté de modèles qui vous permettront, avec une puissance de recharge plus faible, de recharger plus rapidement votre voiture.
Après l’achat
Heureusement, désormais, les constructeurs parlent beaucoup plus de temps de recharge, souvent entre 10 et 80 %. Mais là encore, il peut s’avérer en pratique très intéressant de connaître la courbe de recharge de son modèle pour gagner du temps lors des recharges. Vous n’allez peut-être pas le croire sur le coup, mais dans le domaine de la recharge pour voiture électrique, moins veut parfois dire plus ! En effet, si l’on garde bien à l’esprit qu’un point de bascule existe lors de la recharge de notre voiture après quoi la puissance de recharge est beaucoup plus faible, on comprend bien qu’il est disproportionnellement long de recharger sa voiture.
S’arrêter de recharger à temps permet de gagner du temps. Tout comme il est plus intéressant d’arriver suffisamment déchargé sur une borne pour y passer moins de temps. Reprenons notre courbe de recharge pour le comprendre : si la puissance maximale de recharge est, pour la plupart des modèles, comprise entre 0 et 40 %, alors il est préférable d’exploiter cette plage de niveau de batterie sur son trajet pour réaliser des recharges plus longues.
On préfèrera donc recharger entre 0 et 40 % plutôt qu’entre 60 et 100 %.
Où trouver la courbe de recharge d’une voiture électrique ?
Un réseau de bornes ultra-rapide, capable de recharger jusqu’à 300 kW, a mis à disposition les données de recharge sur certains modèles pour permettre à tous de disposer des courbes de recharge. Ce réseau s’appelle Fastned, et son idée est particulièrement intelligente.
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Si Fastned ne propose pas de document, nous vous conseillons alors de rechercher sur Google l’information. Certains sites communautaires par exemple peuvent proposer des mesures. On constate bien le manque en la matière et il serait pertinent que les marques soient dans l’obligation de proposer un tel affichage.
L’un des plateformes de données les plus pertinentes pour la voiture électrique est le site anglais ev-database, qui propose par exemple des mesures sur l’autonomie réelle des voitures selon ses propres critères, loin du cycle WLTP. Grâce à ces données, vous pourrez notamment trouver la puissance moyenne de recharge de la plupart des modèles.
Facteurs influençant la courbe de recharge
Plusieurs facteurs peuvent influencer la courbe de recharge d'un véhicule électrique :
- Type de borne de recharge: La puissance de la borne de recharge est un facteur déterminant.
- Niveau de charge de la batterie: La puissance absorbée diminue généralement à mesure que la batterie se charge.
- Température de la batterie: Les basses températures peuvent réduire la vitesse de recharge.
- Logiciel de gestion de la batterie: Le système de gestion de la batterie adapte la puissance pour optimiser la durée de vie de la batterie.
Courant alternatif (AC) vs. Courant continu (DC)
Il est essentiel de comprendre la différence entre la recharge en courant alternatif (AC) et en courant continu (DC).
- Courant alternatif (AC): Utilisé principalement pour la recharge à domicile et sur les bornes publiques standard. Le chargeur embarqué du véhicule convertit le courant AC en DC pour charger la batterie.
- Courant continu (DC): Utilisé pour la recharge rapide. Le transformateur est intégré à la borne, permettant une puissance de recharge plus élevée.
Recharge rapide (DC): Avantages et Inconvénients
La recharge rapide en courant continu offre plusieurs avantages :
- Rapidité: Permet de recharger rapidement la batterie, idéal pour les longs trajets.
- Efficacité: Le convertisseur se trouve dans la borne, ce qui permet une meilleure gestion de la puissance.
Cependant, elle présente aussi des inconvénients :
- Coût: Les bornes de recharge rapide sont plus coûteuses à installer et à utiliser.
- Impact sur la batterie: La recharge rapide peut potentiellement réduire la durée de vie de la batterie à long terme.
Tableau Comparatif des Puissances de Recharge Rapide pour Différents Modèles
| Modèle | Puissance Maximale de Recharge DC |
|---|---|
| Renault Zoé | 50 kW |
| Tesla Model 3 | 120 kW |
| Peugeot e-208 | 100 kW |
| Dacia Spring | 30 kW (avec option Combo CCS) |
| Fiat 500e | 85 kW |
Où trouver des bornes publiques de recharge rapide ?
Il n’est donc pas possible d’installer une borne DC chez soi. En revanche, on peut facilement trouver des bornes de recharge rapide publique et gratuites, qui vous permettent de vite recharger votre batterie. Elles se trouvent en bord d’autoroute, dans les parkings de centres commerciaux, de cinémas, de supermarchés et autres. Des bornes DC sont de plus en plus souvent accessibles au sein des villes. Pour les trouver, appuyez vous sur le site ChargeMap, qui répertorie les bornes publiques, gratuites ou payantes. Le site indique également le nombre et le type de prises présentes ainsi que la puissance de charge de la borne.
En effet, les bornes en courant continu publiques payantes se trouvent devant des restaurants, des hôtels, des sites touristiques et d’autres lieux publics. La facturation de la recharge se fait à la minute ou au kWh. Afin d’aider ces entreprises à facturer la recharge à la bonne personne, certaines utilisent des badges pour identifier le véhicule rechargé, qui peuvent être également utilisés sur d’autres bornes. Ce concept s’appelle l’interopérabilité.
Les pertes énergétiques lors de la charge d'une voiture électrique
Plusieurs causes sont liées aux pertes énergétiques au moment de la charge d'une voiture électrique. Précisons que nous allons nous limiter ici aux pertes entre la prise et l'auto, car il faut savoir qu'en amont de votre maison (du lieu de charge plus généralement) il y a environ 10% de perte (en incluant toutes les variables, notamment aussi les vols et le climat ...
Tout d'abord, faire circuler de l'électricité dans un métal va induire une perte énergétique. En effet, une partie de l'énergie se perd par l'échauffement du métal, exactement comme un moteur thermique qui cède environ 60% de son énergie (ou plutôt celle du carburant) en chaleur. Et comme "rien ne se perd et tout se transforme", si j'ai de l'énergie thermique générée au niveau de mon câble électrique (puisqu'il est chaud), c'est donc qu'elle a été prise quelque part ...
La chimie de la batterie induit que plus on charge à un pourcentage élevé, plus la perte sera importante. Idem quand la batterie est froide, elle induira plus de pertes car elle arrive moins bien à emmagasiner les électrons qui lui sont offerts.
Contrairement à ce que l’on pourrait penser les pertes à la recharge ne dépendent pas uniquement de la température ambiante ou du modèle de voiture, mais aussi, et surtout, de la vitesse de charge.
Une étude de l’ADAC montre clairement que plus la puissance de charge est faible, plus les pertes sont importantes. Pourquoi ? Parce que plus la charge est lente, plus les systèmes auxiliaires restent longtemps en activité (électronique de bord, refroidissement, etc.), consommant de l’énergie sans qu’elle n’atteigne la batterie. Le pire des cas : recharger longtemps, lentement, en hiver.
L’électricité du réseau arrive en courant alternatif (AC) et doit être convertie en courant continu (DC) par la borne rapide. Ce composant est contourné lors d'une recharge DC, car la conversion AC/DC est déjà effectuée par la borne.
Toutefois, après recherche et retours d'expériences on peut tabler en moyenne sur une perte de 10-12%, avec un éventail qui va de 5 à 15% selon le contexte de charge et de l'auto (du simple au triple). Dans l'ensemble du processus menant aux pertes énergétiques (dont le total est ici estimé à environ 12% du jus reçu depuis la prise), on attribuera grosso modo 80% à l'effet Joule (qui se produit donc partout où le courant circule, câble ou organes de types redresseur/onduleur).
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