Une borne de recharge ne transforme pas le courant. La borne autorise le courant, le limite, le mesure et le coupe. La conversion du courant alternatif venu du réseau vers le courant continu que la batterie accepte se fait à bord du véhicule, dans un organe appelé chargeur embarqué. Cette confusion entre la borne et le chargeur est l'erreur la plus répandue sur le sujet, et elle fausse tout ce qui suit : elle laisse croire qu'une borne plus puissante charge toujours plus vite, alors que le plafond peut se trouver ailleurs.
Ce qui se passe entre le branchement et l'arrêt de la charge tient en cinq étapes : détection, négociation, fermeture, régulation et fin. Une norme règle ces étapes, et deux fils du connecteur les portent. Cette page suit la séquence dans l'ordre, en nommant les organes, puis traite la question qui explique la plupart des déceptions : pourquoi une charge est plus lente que prévu. Le guide se termine par la seule information qu'une borne, aussi connectée soit-elle, ne reçoit jamais.
Ce que la borne fait, et ce qu'elle laisse faire au véhicule
Une borne remplit quatre fonctions : commuter, dialoguer, mesurer et protéger. Une seule de ces quatre fonctions concerne la puissance. Le guide complet de la borne de recharge reprend l'ensemble des équipements dans lesquels celle-ci s'inscrit.
| Fonction | Ce qu'elle fait | L'organe qui l'assure |
|---|---|---|
| Commuter | Ferme et ouvre le circuit de puissance | Le contacteur |
| Dialoguer | Annonce au véhicule l'intensité disponible | Le fil control pilot |
| Mesurer | Compte l'énergie livrée pendant la session | Le compteur intégré |
| Protéger | Coupe en cas de défaut d'isolement | La détection de courant de fuite |
Le contacteur est l'organe qui sépare une borne d'une prise. Une prise reste sous tension en permanence : le courant est disponible dès qu'un appareil est branché. Une borne reste hors tension tant que le dialogue avec le véhicule n'a pas abouti. Cette attente explique pourquoi rien ne se produit dans la seconde qui suit le branchement, et ce silence n'est pas une panne.
La conversion du courant décide de tout le reste, car le réseau distribue du courant alternatif alors qu'une batterie ne stocke que du courant continu.
À domicile, le véhicule convertit. La borne délivre du courant alternatif, le chargeur embarqué le redresse et alimente la batterie. La puissance maximale n'est donc pas décidée par la borne seule : elle est plafonnée par ce que ce chargeur embarqué accepte, valeur qui se lit sur la fiche technique du véhicule et pas sur celle de la borne.
En recharge rapide, la borne convertit. Cette conversion explique le volume de ces installations et leur coût : elles embarquent le convertisseur que la voiture ne pourrait pas porter à cette puissance. Elles alimentent la batterie en courant continu directement, en contournant le chargeur embarqué.
Cette différence est la ligne de partage entre les deux mondes de la recharge. Le lieu de la conversion explique pourquoi une borne domestique de 7,4 kW et une borne d'autoroute de 150 kW ne sont pas le même objet à deux tailles.
Sur une borne publique, ce qui change et comment on paie
Le mécanisme décrit ici est identique sur une borne publique en courant alternatif : même norme, même dialogue, mêmes protections. Deux choses s'ajoutent sur une borne publique : l'identification et le paiement direct, qui font l'essentiel des questions.
L'identification. Avant de fermer le contacteur, la borne publique doit savoir qui charge, pour facturer. L'usager se présente avec un badge sans contact, avec une application mobile, ou avec un code affiché sur la borne. L'identification s'intercale entre le branchement et la négociation, elle ne la remplace pas.
Le paiement direct. La réglementation européenne sur les infrastructures pour carburants alternatifs impose un terminal de paiement par carte bancaire sur les nouveaux points de charge rapide. Recharger ne suppose donc plus d'être abonné quelque part. Le parc installé avant cette obligation, lui, reste dépendant du badge ou de l'application.
Entre borne publique et recharge à domicile, rien ne change du côté technique, et tout change du côté du prix. Sur une borne publique, le kilowattheure est vendu par un opérateur qui fixe son tarif, auquel peuvent s'ajouter un abonnement mensuel et une facturation au temps passé. À domicile, le prix du kilowattheure est celui de votre contrat de fourniture, et c'est là que la différence se joue sur l'année.
La séquence d'une session, du branchement à l'arrêt
Chaque session suit cinq étapes, dans cet ordre : détection, négociation, fermeture, régulation et fin.
1. Détection. Le connecteur est inséré. Un fil dédié, le proximity pilot, informe la borne qu'un câble est présent et lui indique le calibre que ce câble supporte. Le verrouillage du connecteur s'enclenche. Aucun courant ne circule encore. 2. Négociation. La borne émet sur le control pilot un signal dont la forme code l'intensité maximale qu'elle autorise. Le véhicule lit cette valeur, vérifie qu'il est prêt et répond. Ce que le conducteur observe pendant ces quelques secondes : une diode qui clignote et aucun bruit. 3. Fermeture. Le contacteur se ferme, le courant circule. Cette fermeture produit le déclic audible sur la plupart des bornes. Le véhicule appelle la puissance qu'il veut, dans la limite annoncée, jamais au-delà. 4. Régulation. La borne peut modifier l'intensité annoncée pendant la session, sans jamais couper. Le véhicule s'aligne en quelques secondes. Le plancher normatif est de 6 A : en dessous, la session s'arrête plutôt que de continuer à un débit qui n'a plus de sens. 5. Fin. La session prend fin pour l'une de trois causes, qui ne se ressemblent pas : le véhicule signale qu'il a terminé, une programmation fait couper la borne, ou l'usager déverrouille. Le déverrouillage déclenche l'ouverture du contacteur avant le retrait du connecteur, dans cet ordre et jamais l'inverse.
L'étape 4 mérite qu'on s'y arrête, parce qu'elle est ce qui rend une borne pilotable. Une borne capable de faire varier son intensité en cours de route peut céder de la puissance au chauffe-eau qui vient de démarrer, au lieu de laisser l'installation disjoncter. Cette cession de puissance s'appelle le délestage. Une prise, qui ne dialogue pas, ne sait pas délester.
Le control pilot, le fil qui porte la négociation
Le control pilot est un fil du connecteur Type 2, distinct des conducteurs de puissance. La borne y émet un signal carré dont le rapport cyclique, c'est à dire la proportion de temps pendant laquelle il est haut, code l'intensité maximale autorisée. Un rapport de 50 % annonce ainsi 30 A. Le véhicule mesure cette proportion et en déduit ce qu'il a le droit de tirer.
Le même fil sert dans l'autre sens. En modifiant la tension qu'il y applique, le véhicule fait passer la borne d'un état à l'autre : véhicule absent, véhicule présent, véhicule prêt à charger, ventilation requise, défaut. Cette machine à états est ce qui permet à la borne de savoir, à chaque instant, ce qu'elle a le droit de faire.
Cette machine à états explique aussi une observation courante : la charge s'interrompt et reprend seule. Le véhicule est repassé un instant par un état intermédiaire, la borne a ouvert le contacteur, puis la séquence a recommencé. Le rôle des sept contacts du Type 2 détaille le brochage complet du connecteur.
Pourquoi une charge est plus lente que prévu
Une charge plus lente que prévu est la question la plus fréquente une fois la borne posée. Ses quatre causes sont, dans l'ordre où il faut les vérifier : le chargeur embarqué, le câble, le raccordement du logement et la température de la batterie. Chaque cause se trahit par un symptôme propre.
Le chargeur embarqué du véhicule. Le chargeur embarqué est la cause la plus fréquente et la plus définitive. Une voiture dont le chargeur accepte 7,4 kW en courant alternatif chargera à 7,4 kW sur une borne de 11 kW comme sur une borne de 22 kW. Le symptôme : la puissance est stable, identique à chaque session, et correspond exactement à une valeur du catalogue constructeur. Seul un changement de véhicule corrigera cette limite.
Le câble. Le proximity pilot annonce à la borne le calibre du câble branché. Si ce câble est prévu pour 16 A et la borne pour 32 A, la borne s'aligne sur 16 A. Le symptôme : la puissance change quand vous changez de câble. Le câble est le seul des quatre cas qui se règle pour le prix d'un accessoire.
Le raccordement du logement. Une borne de 22 kW exige du triphasé. Installée sur un logement monophasé, elle délivre 7,4 kW. Le symptôme : la valeur observée correspond à un plafond de raccordement, lisible au compteur, et non à une caractéristique du véhicule.
La température de la batterie. Le système de gestion de la batterie réduit le courant accepté quand elle est froide, pour la protéger. Le symptôme : la puissance est basse au démarrage puis remonte progressivement. L'effet est marqué en recharge rapide, plus discret sur une borne domestique où la puissance appelée reste modérée.
Une cinquième cause n'en est pas une : la fin de charge. Au delà d'un certain niveau de remplissage, le véhicule réduit lui même le courant qu'il demande. Cette baisse n'est pas un défaut : c'est le fonctionnement normal d'une batterie qui approche de sa capacité.
Ce qui se passe quand quelque chose ne va pas
Quand quelque chose ne va pas, la borne coupe : cette protection est sa quatrième fonction et elle prime sur les trois autres.
Le défaut d'isolement. Un courant qui s'échappe vers la terre est détecté par une protection différentielle de 30 mA, imposée par la norme d'installation. Le circuit s'ouvre en une fraction de seconde. Le type de cette protection dépend d'une caractéristique de la borne, la détection des courants de défaut continus. Si la borne intègre cette détection, généralement à 6 mA, un différentiel de type A suffit. Sans cette détection, le type B devient obligatoire, et il coûte sensiblement plus cher. Ce point se lit sur la fiche technique et se retrouve sur le devis. Les cinq critères pour choisir une borne le traitent comme un critère de sélection à part entière, ce qu'il est.
La coupure de courant. Quand le réseau revient, une borne peut reprendre la charge immédiatement. Cette reprise est utile la nuit, et devient un piège quand une programmation horaire avait été posée : la reprise l'ignore et la session redémarre en pleine heure pleine. Le comportement après coupure est décrit dans la notice, sous une mention du type reprise automatique, et il est configurable sur une partie des modèles. Ce comportement se vérifie avant d'en avoir besoin.
Le défaut de dialogue. Si le signal du control pilot devient incohérent, câble mal inséré, connecteur humide, contact encrassé, la borne ouvre le contacteur et n'essaie pas d'insister. Débrancher, inspecter le connecteur, rebrancher franchement suffit dans la plupart des cas. Une session qui échoue sur trois véhicules différents désigne la borne ; une session qui n'échoue que sur un véhicule désigne le véhicule ou son câble.
Ce qu'une borne ne sait pas faire
Une borne connaît l'intensité qu'elle peut délivrer, l'énergie qu'elle a livrée, l'état du dialogue avec le véhicule et l'état de ses propres protections. Sur les modèles pilotables, elle sait aussi exécuter un horaire ou obéir à un signal extérieur.
Le prix de l'électricité lui échappe. Aucune information tarifaire ne circule sur le connecteur. Le control pilot transporte une intensité maximale, rien d'autre. La norme ISO 15118, qui ouvre la voie à un échange plus riche entre le véhicule et le point de charge, reste partiellement déployée des deux côtés.
Seul point de cette page qui touche à votre facture, la décision tarifaire se prend donc en amont de la borne, jamais dedans. Trois chemins transmettent cette décision à la borne : la programmation horaire, le signal du compteur et l'interface de programmation.
- La programmation horaire. Les horaires sont saisis à la main dans l'application de la borne ou dans le véhicule. La programmation horaire fonctionne sur un contrat dont les heures creuses sont fixes. Sur un contrat indexé au marché, où les heures basses se déplacent chaque jour, un horaire figé passe à côté.
- Le signal du compteur. Un contact sec relie le compteur communicant à la borne, qui suit alors le calendrier du fournisseur. Ce calendrier désigne des créneaux, pas des prix.
- L'interface de programmation. Une box domotique ou un service lit le prix horaire réel et commande la borne en conséquence. Cette interface est le seul chemin qui réagit à ce que l'énergie coûte au moment où elle est consommée.
Une borne dite intelligente exécute donc une décision qu'elle n'a pas prise. Le calcul de ce que cela représente sur une année figure dans ce que coûte un plein à domicile, avec la réserve qui va avec : sur un contrat à prix fixe, décaler une charge ne change rien, puisque le kilowattheure y vaut le même montant à 3 heures du matin et à 19 heures.
Les trois mentions à chercher dans la notice de votre borne
Ouvrez la documentation technique et cherchez trois mentions :
- la détection de courant de défaut continu, qui décide du type de différentiel et donc d'une ligne du devis ;
- la programmation horaire, qui décide de la capacité à décaler une charge ;
- une entrée de commande externe ou une interface de programmation, qui décide de la capacité à suivre un prix plutôt qu'un horaire.
La détection de courant de défaut continu relève de la sécurité, et une borne qui n'a qu'elle fait correctement son travail. La programmation horaire et la commande externe décident de ce que la charge vous coûtera chaque mois, à condition que votre contrat de fourniture rende cet écart accessible. Une borne pilotable sur un contrat à prix fixe pilote dans le vide.
