Quelles bornes de recharge rapide pour voitures électriques vont s’imposer?

Pour un chargement en courant continu (CC), le chargeur est intégré à la borne de recharge et alimente directement la batterie en courant électrique. Il peut donc être beaucoup plus grand et performant que lorsqu’il est monté dans le véhicule. Les superchargeurs Tesla en fournissent l’exemple: une douzaine de chargeurs tels que ceux utilisés pour le modèle S sont montés en parallèle pour mettre à disposition le courant de recharge.

Outre le raccordement électrique et la puissance de la borne de recharge, la batterie, qui ne peut recevoir de courants élevés de manière illimitée sans subir de dommages, constitue souvent un facteur limitatif. La voiture indique à la borne de recharge, au moyen d’une interface ad hoc, la quantité de courant et la tension que celle-ci doit fournir.

Actuellement, divers systèmes CC coexistent. Alors que les colonnes de recharge avec CHAdeMO et CCS qui ont une puissance d’environ 50 kW sont souvent combinées en une seule colonne, le constructeur automobile Tesla Motors prend lui-même en main le développement de son infrastructure avec ses superchargeurs. Pour l’heure, on ne peut dire quel système l’emportera. Des discussions de coopération en ce qui concerne l’infrastructure de recharge ont déjà eu lieu en 2014 entre Nissan, BMW et Tesla. A l’avenir, on trouvera plus fréquemment le système le plus apprécié, tandis que les autres systèmes seront peu à peu supplantés. «The winner takes it all». Voici un bref descriptif des trois systèmes les plus importants et de leurs avantages:

CHAdeMO, développé au Japon, a été le premier standard pour le chargement des voitures en courant continu. La colonne de recharge communique avec la batterie du véhicule et échange ainsi les informations nécessaires pour effectuer un chargement correct. Le connecteur CHAdeMO a la dimension d’un tuyau moyen utilisé par les pompiers. Les voitures électriques des constructeurs japonais Nissan, Mitsubishi et Kia utilisent CHAdeMO de manière standard en plus du raccordement de mode 2; pour le Tesla Model S, il existe un adaptateur. En 2014, environ 70% de toutes les voitures pouvant se recharger rapidement étaient équipées de CHAdeMO (source: electrive.net).

C’est au Japon que CHAdeMO est le plus répandu (environ 5500 bornes de recharge). On trouve également aux Etats-Unis (environ 1300 bornes sur la côte ouest) et en Europe des bornes de recharge correspondantes aux hot-spots ainsi que le long des autoroutes. Une capacité de 50 kW est installée à la borne de recharge de BKW sur l’aire d’autoroute Grauholz, ce qui correspond à une autonomie de 250 km en une heure de recharge.

CCS est plus récent que CHAdeMO et le connecteur présente à peu près les mêmes dimensions. Il représente le système de recharge rapide préféré des constructeurs automobiles Audi, BMW, Mercedes, Ford, General Motors, Porsche et Volkswagen, qui l’ont développé et promu. CCS est installé par ces constructeurs dans les voitures électriques moyennant un surcoût; environ 7% des voitures pouvant se recharger rapidement étaient équipées en 2014 du CCS (source: electrive.net). CSS présente l’avantage d’utiliser le même connecteur femelle sur la voiture pour le courant continu et le courant alternatif, alors que CHAdeMO nécessite sur la voiture un connecteur femelle séparé. Il existe également pour CSS une communication entre colonne de recharge et batterie du véhicule, si bien qu’il est possible de fixer les paramètres pour le chargement. A Grauholz, BKW fait fonctionner sa borne de recharge CCS jusqu’à 50 kW (250 km/heure).

Tesla Motors installe ses bornes de recharge rapide à sa propre initiative aux Etats-Unis, en Europe et sur les autres marchés où elle développe son activité. L’entreprise américaine ne veut pas se rendre dépendante ou se laisser freiner par des processus de décision relevant de consortiums ou par des difficultés de financement. L’objectif de l’entreprise est de transformer l’automobilité d’une «drill and burn economy» en un approvisionnement durable avec des énergies renouvelables. Et ce, rapidement.

Ses bornes de recharge sont sensiblement plus performantes que celles des autres fournisseurs: la puissance CC s’élève à 120 kW et donc à plus du double des colonnes CCS et CHAdeMO. De plus, Tesla installe à chaque fois plusieurs colonnes sur le même site afin de constituer des réserves pour d’autres clients.

Malgré leur puissance supérieure, les connecteurs mâle et femelle de Tesla sont sensiblement plus compacts que CHAdeMO et CCS et paraissent presque élégants en comparaison. Le véhicule prend en compte, avec cet unique connecteur femelle, l’ensemble des types de chargement possibles (actuellement): du mode 2 avec 2 kW à la prise domestique au chargement en courant continu mode 4 par superchargeur avec ses impressionnants 120 kW ou 500 km d’augmentation de l’autonomie par heure.

Les bornes de recharge et les véhicules de Tesla forment une classe à part. Les packs de batterie, dotés d’une capacité de 70 à 90 kWh, ont une puissance et une autonomie trois à quatre fois supérieures à celles de leurs plus proches concurrents. Aux Etats-Unis, la limousine modèle S est depuis 2015 le leader sur son segment de marché, évinçant même les voitures traditionnelles des constructeurs européens de véhicules de luxe.

Sortir le câble et le brancher le soir, le débrancher à nouveau le matin, l’enrouler, le ranger. Quand il pleut, le câble est mouillé et on se salit les mains, en hiver, on a les mains gelées. Où mettre le câble pour qu’il ne dérange pas, ne se coince pas, ne constitue pas un obstacle?

Il est évident que la recharge conductive avec connecteur mâle et femelle va être remplacée dans un avenir proche par une recharge sans contact. Au lieu de manipuler câble et connecteurs, nous (pardon, Elon Musk, «la voiture elle-même…») nous positionnerons au-dessus d’une boucle à induction et démarrerons le processus de recharge. De premiers produits allant dans cette direction sont déjà proposés.

Comme les véhicules passent plus de 95% de leur temps dans des parkings, cette infrastructure s’y trouvera également et les voitures (en pratique) toujours complètement rechargées disposeront de réserves d’énergie suffisantes (quand nous en aurons besoin). Connecteur et câble seront bien sûr encore utilisés pendant une période transitoire, mais à long terme, ils disparaîtront.