La recharge 2/3 : Les différents modes de charge des véhicul

[Kratus]

La semaine dernière, nous passions en revue les différentes prises pour la recharge des véhicules électriques. Cette semaine, nous parlons des quatres modes de charge qui existent actuellement.Les quatre modes de chargeNous avons vu précédemment que les prises pour véhicules électriques sont conçues pour pouvoir communiquer avec les points de charge. Un tel protocole de communication, c'est très bien pour la sécurité, mais alors comment gérer le cas de la prise domestique ? Une prise "ordinaire" ne peut pas communiquer.
C'est là qu'interviennent ce que l'on appelle les modes de charge. Le standard définit quatre modes de charge différents. Je les détaillerai dans le désordre, pour faciliter la compréhension.Précisons tout d'abord que le temps de recharge de la batterie dépendra directement de l'intensité du courant de charge. Plus l'intensité sera grande et plus cela ira vite. Pensez aux stations-service sur les autoroutes :il y a des pompes pour poids lourds dont les tuyaux sont plus gros et qui permettent de faire le plein plus vite.
Pour fixer les idées, une batterie d'Ampera /Volt complètement déchargée se rechargera : en 3h45 à 16 ampèresen 6 heures à 10 ampèresen 10 heures à 6 ampères
 Mode 3Le mode 3 est celui des bornes publiques qui sont munies de prises type 2 ou type 3 (pas celles avec une prise de type "domestique"). C'est en mode 3 que le protocole de communication prend tout son sens.Voici un exemple imagé de dialogue :la borne: "Bonjour, je peux délivrer 32 Ampères. Pour l'instant, aucun courant n'est présent sur mes contacts de charge."la voiture: "Bonjour, je peux recevoir 16 Ampères. Je demande à ce que la charge commence immédiatement."le câble: "Bonjour, je peux transporter 16 Ampères."la borne : "Bien, j'envoie donc immédiatement 16 Ampères sur mes contacts de charge."Après un certain temps...la voiture: "On débranche ma prise!"la borne: "Ok, je coupe le courant."En mode 3, même le câble communique ses caractéristiques : outre les deux prises situées à ses extrémités, une résistance sert à indiquer quel courant maximum il supporte. On ne peut donc pas confectionner soi-même un câble mode 3 simplement en connectant deux prises sur un câble, comme on le ferait pour une rallonge électrique.
 
Exemple de charge en mode 3Une Wallbox opère en mode 3. En effet, elle est installée par un électricien sur une ligne dédiée, et câblée en fonction du courant à fournir. Elle "sait" donc qu'elle peut délivrer 16 Ampères en toute sécurité. Sur la Wallbox Opel/Chevrolet le câble est solidaire du boîtier mural, façon "station service", et on raccroche la prise véhicule après utilisation. Sur d'autres modèles, comme ceux de Renault par exemple, il y a une prise (en général de type 2 ou type 3) sur la Wallbox et on utilise un câble mode 3 que l'on branche d'un côté sur le boîtier mural et de l'autre côté sur le véhicule.
La Wallbox Opel/Chevrolet fonctionne en mode 3Mode 2Le mode 2 est celui qui permet de charger une voiture sur une simple prise domestique ordinaire. C'est le mode de fonctionnement des chargeurs mobiles (aussi appelé câbles de recharge occasionnels).Comme une prise domestique ne sait pas communiquer avec la voiture, car elle ne dispose ni des contacts supplémentaires ni de l'électronique nécessaires, il faut interposer un boîtier de contrôle dans le câble. Un chargeur mobile est donc composé :d'une fiche secteur, à brancher dans une prise domestique  d'un boîtier de contrôle intégré au câble, situé tout près de la fiche secteurd'un câble qui se termine par une prise véhiculeC'est le boîtier de contrôle qui est responsable de la sécurité des opérations. Ce boîtier ne sait rien de la qualité de la prise de courant dans laquelle il sera branché, ni de la qualité ou de la vétusté de l'installation électrique domestique qui se trouve derrière. Au contraire, son concepteur est conscient des risques potentiels, et que ce chargeur est susceptible d'être utilisé par n'importe qui et n'importe où.Voilà pourquoi les chargeurs mobiles livrés avec les véhicules ne dépassent jamais une intensité de 10 ampères. Le boîtier peut être muni de boutons pour permettre à l'utilisateur de sélectionner une intensité de charge plus faible, s'il est branché chez des amis qui ont une maison de 1950 et qu'il n'est pas pressé car il va passer la nuit chez eux. Suivant le zèle de ses concepteurs, le boîtier de contrôle fera des vérifications de qualité de la terre, de chute de tension qui pourrait indiquer un échauffement anormal dans l'installation domestique, etc. En cas de doute, les boîtiers de contrôle appliquent le principe de précaution et interrompent la charge.En mode 2, le dialogue imagé entre le boîtier et la voiture pourrait être le suivant :le boîtier: "Bonjour, je peux délivrer 10 ampères au maximum. Pour l'instant, aucun courant n'est présent sur mes contacts de charge."la voiture: "Bonjour, je peux recevoir 16 Ampères. Je demande à ce que la charge commence immédiatement."le boîtier: "Ok, j'envoie 10 ampères sur mes contacts de charge."Après un certain temps, le boîtier détecte une chute de tension supérieure à la tolérance pour laquelle il a été programmé.  le boîtier: "Désolé, j'interromps la charge !" 
Le chargeur mobile fonctionne en mode 2 
Étudions le cas des chargeurs mobiles livrés avec les Ampera /Volt. Les chargeurs et les comportements des véhicules sont différents, suivant les années-modèles:Modèles 2012 : le chargeur comporte un bouton qui permet de charger à 6 A ou à 10 A.Modèles 2013 : le chargeur n'a aucun bouton. Le réglage se fait par logiciel, sur l'écran central du véhicule, où l'on peut choisir entre 6 A et 10 A. Par précaution supplémentaire, les concepteurs ont conçu le logiciel pour qu'il revienne systématiquement sur le réglage à 6 A à chaque démarrage du véhicule. Pour charger à 10 ampères, le conducteur doit donc le demander explicitement à chaque fois, sur l'écran central.Voici un exemple de dialogue imagé, dans le cas d'une Ampera 2012 dont le chargeur a été réglé sur 6 ampères par pression sur son bouton:le boîtier: "Bonjour, je suis autorisé à délivrer 6 ampères au maximum. Pour l'instant, aucun courant n'est présent sur mes contacts de charge."la voiture: "Bonjour, je peux recevoir 16 Ampères. Je demande à ce que la charge commence immédiatement."le boîtier: "Ok, j'envoie 6 ampères."Après un certain temps...la voiture: "On débranche ma prise!"le boitier: "Ok, je coupe le courant." 
Le chargeur modèle 2013 est dépourvu de bouton 
Et (pour s'amuser un peu) un exemple de dialogue dans le cas d'une Ampera 2013 :Le boîtier: "Bonjour, je peux délivrer 10 ampères au maximum." (de toutes façons, il ne sait dire que ça!)La voiture réfléchit à la réponse à apporter: le chargeur indique une intensité inférieure ou égale à 10 A, il ne s'agit donc pas d'une Wallbox. (Si le chargeur avait parlé de 16 A, la voiture aurait répondu 16 A). Elle considère donc qu'elle est reliée à un chargeur mobile. Dans ce cas, ses concepteurs l'ont programmée pour répondre qu'elle peut recevoir 6 A, sauf si le conducteur a sélectionné 10 A sur son écran central au moment où il a quitté le véhicule. L'a-t-il fait? Dans notre exemple, non.La voiture: "Bonjour, je peux recevoir 6 Ampères. Je demande à ce que la charge commence immédiatement."Le boîtier: "Ok, j'envoie 6 ampères."Après un certain temps...La voiture: "On débranche ma prise!"Le boîtier: "Ok, je coupe le courant."Le conducteur: "Sapristi, la batterie est beaucoup moins chargée que je ne m'y attendais! #&!£@#!!! J'ai encore oublié de faire ce (biiiiiiiiip) de réglage à 10 ampères avant de brancher le chargeur!" Mode 1Ce mode de charge concerne uniquement la charge sur une prise domestique pour les véhicules demandant une faible intensité de courant.
Il n'y a aucune communication. Le câble est attaché au véhicule, on le déroule et on le branche sur la prise, comme on le ferait pour un aspirateur. C'est le mode de charge des Renault Twizy, par exemple.  
Le Twizy de Renault se charge en mode 1Mode 4Le mode 4 concerne la charge rapide.Contrairement aux modes 1 à 3 qui utilisent du courant alternatif, tel qu'il est distribué par le réseau électrique, le mode 4 utilise du courant continu.
En effet, c'est du courant continu qu'il faut envoyer sur les bornes d'une batterie de voiture pour la charger. Les modes 1 à 3 nécessitent donc une étape de conversion, que l'on évite en mode 4. De plus, les courants continus utilisés en charge rapide sont d'une tension plus élevée, et de très forte intensité. Ce n'est plus une station-service pour poids lourds, c'est un pipeline sous haute pression! (On est dans la centaine d'ampères). On peut en juger en regardant la grosseur de la prise, des câbles et la taille des stations de charge rapide.Si les Ampera /Volt disposaient d'un tel mode, une recharge complète ne prendrait probablement que 15 minutes.
Ce n'est qu'une vue de l'esprit car une charge rapide ne doit pas dépasser 80% de la capacité de de la batterie.
Par ailleurs (en raison du courant de charge très élevé) les charges rapides se font au détriment de la durée de vie de cette dernière.
 
Les bornes de charge rapide sont imposantesLa semaine prochaine, nous évoquerons la standardisation des prises et modes de recharge.Lire sur le site

[Magnus]

S'il est logique de brancher le chargeur mobile d'abord sur la prise 220V avant de brancher la voiture, je me suis posé la question, depuis que certains ont eu des pannes sur leur chargeur mobile, dans quel sens faut-il débrancher?
Un jour en débranchant la voiture en premier, mon disjoncteur principal de la maison a sauté. Je pense que le système de refroidissement de la batterie était en route, car j'entendais une ventilation avant de débrancher. Ceci me fait penser qu'il y a eu un fort appel de courant.
Est-ce que cela peut endommager le chargeur mobile?

[pao]

Perso, pour charger la voiture, je verrouille la voiture, je branche la prise 230V du chargeur mobile en premier, en général j'attends que les témoins passent au vert, puis je branche la voiture et attends le poêt ou le poêt-poêt.
Pour déconnecter la voiture, je déverrouille la voiture, Je débranche la voiture en appuyant sur la gâchette, et je débranche la prise 230V.
Je suis obligé de déverrouiller la voiture en premier car j'ai volontairement laissé l'alarme.
J'utilise le chargeur mobile (je n'ai pas la wallbox), tout les jours depuis bientôt 2 mois, et pour le moment, aucun soucis.
Le chargeur ne reste pas sous tension si la voiture n'est pas en charge.
Même si je n'utilise pas la voiture le w-e, elle reste en charge.
Cet été, lorsque je ferai mes trajets en scooter, je pense que je ne laisserai pas la voiture en permanence en charge (elle dort dans un garage sous-terrain)

Normalement la prise coté voiture, coupe le courant dès que l'on presse la gâchette, ça évite de déconnecter pendant un courant de 10A.
Perso. j'éviterais de tirer la prise 230V lorsqu'elle laisse passer 10A, je pense que ça doit abimer les fiches.
Une fois la charge terminée, ca ne doit plus avoir une grande importance.

[flo18]

idem pao pour le branchement / debranchement et aucun pb à ce jour.

[Kratus]

Perso. j'éviterais de tirer la prise 230V lorsqu'elle laisse passer 10A, je pense que ça doit abimer les fiches.

Oui, il faut toujours débrancher côté véhicule en premier.
Sinon, bonjour les étincelles !

[frank]

@PAO, ej te rappelle que chez nous (en Suisse) tous nos circuits sont de base à 13 Ampères. Comme posté dans un blog il y a plusieurs mois mes mesures montrent que le chargeur d'origine tire 11 A. C'est la raison principale pour laquelle nous n'avons pas de problèmes, alors qu'en France les circuits sont souvent vraiment limités à 10A.
Or je crois qu'en France les disjoncteurs "standards" sont calibrés à 10 A.
Français : Est-ce que je me trompe?

[Herto]

En France, les disjoncteurs sont aussi bien à 6A (éclairage), 10A ou 16A (même sur des lignes où il n'y a que des prises de courant)...voire plus. Chez moi (immeuble de 2000), les lignes d'éclairage sont en disjoncteur 10A, celles des prises en 16A, le four, le chauffe-eau, le lave-vaisselle en 20A et la plaque de cuisson en 32A.

[Kratus]

Oui, mais la norme NF C 15-100 autorise à mettre jusqu'à 6 prises de courant sur un même circuit câblé en 1,5 mm2.
Si on branche une voiture là dessus à 10 ampères pendant 6 heures, je ne réponds de rien.

[Herto]

Qui a dit que les normes de construction étaient trop restrictives?

[Lel]

Merci Kratus pour ces articles intéressants.
Mais à première vue, je trouve tout cela assez complexe. Sans doute une question d'habitude pour le proprio d'une rechargeable...