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Electromobilité : Comprendre les recommandations du Livre Vert pour les infrastructures avec les problématiques de prises type 3, « combo »...

Le Livre Vert sur les infrastructures de recharge ouvertes au public pour les véhicules ’décarbonés’ a été rédigé à partir d’échanges avec des organismes publics, parapublics et la contribution d’acteurs professionnels du secteur. Avec le recul, il est possible de reconstituer les réflexions qui ont mené l’Etat à privilégier les solutions techniques retenues dans ce document. Voici un résumé de la logique qui y est défendue. Certaines annonces d’autres organismes ont par la suite fait l’effet d’une bombe... en tout cas, dans le microcosme de la voiture électrique ! Essayons de clarifier les choses !

samedi 8 septembre 2012
Mis à jour le mercredi 26 décembre 2012

Alors que les véhicules électriques sont au catalogue de (presque) tous les constructeurs, l’Union Européenne n’a pas encore adopté de norme concernant les prises, tant côté véhicules qu’infrastructures. Déterminer quel matériel choisir si on souhaite développer un réseau de points de charge accessible au public devient alors complexe...

Pour comprendre le problème, il faut penser aux deux angles d’approche possible :

  • avoir un câble attaché à la borne -> on se préoccupe de la prise sur le véhicule
  • avoir un câble attaché au véhicule -> on se préoccupe de la prise sur la borne
    ... alors que la puissance de la charge joue les trouble-fêtes ! Ce qui est acceptable pour la charge "lente" à "normale" (c’est-à-dire, grosso modo, le maximum théorique qu’on puisse obtenir avec une prise classique) ne l’est plus nécessairement quand la puissance augmente !

Le Livre Vert de l’État et la prise type 3 - description de la recommandation et sa logique

Un des enjeux du véhicule électrique est l’inscription dans le cadre d’un réseau intelligent, le “smart grid”. Il faut privilégier les matériels contribuant à la mise en place de ce réseau, notamment les prises, les modes de charge...

Un véhicule électrique ne sera soutenable que si sa recharge est faite de façon rationnelle et raisonnable : il faut privilégier la charge dite “normale” car elle n’imposera pas à court terme le renforcement des réseaux et assurer cette recharge la nuit, là où actuellement la production d’électricité est généralement excédentaire (à tout le moins, lorsque l’électricité peut être fournie sans recourir à des centrales d’ajustement qui reposent sur des énergies fossiles).

Pour ce qui est des prises du côté des infrastructures, les constats sont les suivants :

  • Le câble attaché ne rend l’infrastructure compatible qu’avec un seul type de prise du côté du véhicule. Il doit donc être limité aux situations où il n’y a qu’une prise possible côté véhicule. C’est le cas pour la recharge rapide en mode ChaDeMo, par exemple.
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    Câble attaché Twizy
    Photo du câble attaché de la Renault Twizy
  • La prise classique (type E/F ou "Schuko") permet la compatibilité avec les véhicules de toutes les générations... mais n’autorise que la charge normale et n’offre pas tous les avantages d’autres prises dans la perspective du “smart grid”. Par ailleurs, le GIMELEC indique qu’elle présenterait des risques de surchauffe en utilisation intensive régulière et qu’il faudrait en limiter l’ampérage... et donc réduire la vitesse de recharge [1] !
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    Prise type F « Schuko »
    Une prise type F, standard européen pour prise domestique.
  • La prise type 2 permet le passage au “smart grid” et des charges rapides. Elle a été adoptée côté véhicule par les constructeurs européens pour les véhicules à venir (ex. Zoé). En revanche, elle n’est pas compatible côté infrastructure avec les normes françaises car elle ne possède pas d’obturateurs (voir norme NF C-15-100 et ce lien pour comprendre le principe des obturateurs). Cependant, une version disposant d’un "add-on" (ajout) a été annoncée. On va y revenir.
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    Prise Type 2
    La prise type 2 de Mennekes côté câble et côté infrastructure (sans « add-on »)
  • La prise type 3 est compatible avec la réglementation française et comme la prise type 2, elle permet le passage au “smart grid” et est compatible avec des charges dites “accélérées” [2]. Elle n’est pas compatible avec la charge rapide mais, dans ce cas, les câbles sont attachés à la borne. On va également y revenir.
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    Prise type 3
    Un socle de prise type 3 (3C)

Dans ce contexte, il est recommandé :

  • que la recharge sur le lieu principal de stationnement (domicile, parking du pool de l’établissement...) se fasse grâce à une infrastructure de type “boîte murale” (ou Wall Box") avec prise permettant la communication (donc forcément type 3 en France)
  • que la charge rapide ne soit proposée qu’occasionnellement et sur des infrastructures équipées d’un câble par type de charge rapide : câble attaché qui va se brancher sur une prise type 4/Yazaki ChaDeMo pour la charge rapide en courant continu (50 kW) et câble attaché qui va se brancher sur une prise type 2 pour la charge rapide “européenne” (courant alternatif triphasé - 43 kVA).
  • que pour des raisons de compatibilité avec les véhicules d’anciennes générations notamment, la charge normale soit proposée avec des câbles non attachés et des socles de prises classiques et type 3
  • que lorsque la charge accélérée est proposée, de la charge normale soit aussi possible et donc que les bornes soient dans les mêmes configurations que les bornes de charge normale ci-dessus

Les recommandations au niveau européen

En septembre 2011, on apprenait que l’ACEA (Association des Constructeurs Européens d’Automobiles - liste des membres) faisait connaitre son choix en faveur de la prise type 2.

Certains commentateurs commençaient alors à mélanger les informations et confondaient les prises côté véhicule et infrastructure en annonçant avec pertes et fracas que Renault abandonnerait la prise type 3 pour la prise type 2[Cet article mélange bien les prises côté véhicule et infrastructure puisque les Fluence et Kangoo ont une prise type 1 alors que la Zoé aura une prise type 2. Mais Renault continue à livrer un câble débouchant sur une prise type 3 (qu’il s’agisse de type 1<] Voir également un autre article où l’auteur se félicite d’une décision qui n’a pourtant aucun impact sur ce qui est décrit : quelle que soit la prise côté véhicule, en dehors de la charge rapide où le câble est attaché à la borne, ce qui facilite l’usage de sa voiture à l’étranger, c’est le câble dont on dispose, pas la prise du véhicule... Et pour les véhicules japonais, le standard ChaDeMo demeure : une association de prise type 1 pour le courant alternatif en charge normale et type 4 pour le courant continu en charge rapide [3]...

En mai 2012, on apprenait que ce choix s’étendait à d’autres acteurs du secteur de l’électricité.

Cette annonce n’avait pourtant rien de surprenant ! Côté véhicule, la prise type 2 faisait l’unanimité : compatible avec le courant alternatif monophasé ou triphasé et permettant des charges standard comme rapides, elle constituait un moyen idéal d’éviter d’avoir plusieurs prises sur le véhicule contrairement à ce qui a été adopté pour les véhicules japonais tels que Nissan Leaf, Mitsubihi i-Miev (et dérivés : Citroën C-Zéro, Peugeot iOn...) avec les deux prises Yazaki : type 1 pour la charge normale et type 4/ChaDeMo pour la charge rapide.

Côté infrastructure de recharge, c’est en revanche plus surprenant ! Même si la prise type 2 présentait un avantage indéniable sur le papier en rassemblant tous les besoins techniques de communication véhicules/infrastructure et autorisant la charge normale à rapide (alors que la prise type 3, du fait de ses caractéristiques, ne permet que la charge normale à accélérée), elle ne restait pas compatible avec la norme française NF C-15-100, du fait de l’absence d’obturateurs. D’autres pays seraient concernés par la même contrainte : Belgique, Chypre, Danemark, Espagne, Finlande, France, Italie, Malte, Portugal, Suède, Norvège, Royaume-Uni.

Certains insinuent que rien n’empêcherait sur le papier que les normes actent la présence d’autres sécurités et notamment le déclenchement de la charge conditionné par la connexion sécurisée aux deux extrémités par verrouillage (dialogue permis par la présence du fil de communication). Dès lors, les sécurités seraient suffisantes et n’imposeraient pas la présence des obturateurs. N’étant aucunement spécialiste ou même connaisseur sur le sujet, je ne m’avancerai pas sur ce plan ! L’EV Plug Alliance défend la présence de protections physiques en plus de la protection électronique pour les cas où le système électronique serait défaillant.

L’annonce de la prise "Type 2" avec obturateur (novembre 2012)

Le constructeur Mennekes a donc travaillé sur une évolution de sa prise type 2 avec obturateurs. L’annonce a été faite au salon eCarTec de Munich en novembre 2012 (voir http://www.avem.fr/actualite-prise-type-2-avec-obturateur-la-solution-pour-un-standard-europeen-3659.html).

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Prise type 2 avec obturateur
Prise type 2 de Mennekes avec obturateur

Cette prise est censée posséder les qualités de la prise type 2 (permettre la charge rapide) tout en respectant les réglementations imposant la présence d’obturateurs "physiques" en plus des sécurités électroniques. Elle présente alors des atouts non négligeables... qui ne sont peut-être pas techniquement justifiée ! En effet, l’intérêt de la prise type 2 par rapport à la type 3 se situe essentiellement dans sa capacité à permettre de faire transiter la charge rapide (au-delà de 22 kVA) du côté de la borne (puisqu’elle a d’ores et déjà été adoptée en Europe du côté de la voiture). Dans les faits, les charges de ce type sont, par principe, fournies avec un câble attaché à la borne...

La prise type 2 fait donc l’unanimité en Europe côté véhicule mais pas côté infrastructure de recharge.

L’annonce de la prise "combo" côté véhicules (mai 2012)

A l’occasion de la 26e édition de l’Electric Vehicle Symposium (EVS 26), organisé par l’EDTA (association de promotion du véhicule électrique, équivalent de "l’AVERE France" aux États-Unis) qui se déroulait à Los Angeles du 6 au 9 mai 2012, des constructeurs (essentiellement américains et allemands) ont proposé un nouveau format de prise sous le nom de prise « combo » côté véhicule. Attention, cependant ! Contrairement à ce que cette phrase pourrait laisser penser, il faut se concentrer sur le terme "combo" ! Il s’agit en effet d’une prise combinant une prise de charge pour courant continu et :

  • soit la prise type 1 -> combo 1
  • soit la prise type 2 -> combo 2
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    Prise combo 1
    Prise combo 1. La combo 2 diffère pour la partie du haut qui est alors une prise type 2 classique, la partie du bas est inchangée.

Les constructeurs japonais ont choisi une charge rapide sur courant continu (norme ChaDeMo). Les constructeurs américains ont adopté cette norme en attendant de définir leur propre standard mais pas les constructeurs européens. Plusieurs stratégies se rencontrent :

  • La stratégie ChaDeMo pour ceux qui importent des véhicules japonais en les relookant (ex. PSA)
  • la stratégie du chargeur embarqué capable de s’adapter à la puissance du courant alternatif fourni, qu’il soit monophasé ou triphasé (Renault)
  • la stratégie allemande et américaine visant à permettre les deux types de charge avec la prise combo (compatible avec la stratégie du chargeur embarqué de Renault mais pas avec la norme ChaDeMo) Ainsi, la prise "combo 2" européenne (type 2 + DC) peut permettre d’avoir sur une seule prise des charges "normale", "accélérée" ou "rapide" en courant alternatif mais aussi "rapide" en courant continu ! [4]

Du côté de l’infrastructure de charge, cette orientation ne change pas grand chose... sauf pour la charge rapide en courant continu ! En effet, si une borne propose :

  • de la charge rapide en courant alternatif triphasé avec prise type 2
    - > Elle sera compatible avec les véhicules qui sortent actuellement (Renault Zoé...)
  • la même charge sur prise combo 2
    - > elle ne sera compatible qu’avec les véhicules disposant de la prise combo (donc socle de prise à changer côté Zoé)
  • de la charge rapide en courant continu ChaDeMo
    - > elle sera compatible avec tous les véhicules au standard ChaDeMo déjà sortis ou à venir (Nissan Leaf, Mitsubihi i-Miev et dérivés : Citroën C-Zéro, Peugeot iOn...)
  • la même charge mais au standard américano/européen sur prise combo2 (apparemment jusqu’à 100 kVA)
    - > elle ne sera compatible qu’avec les véhicules disposant de la prise combo et compatible avec la charge en courant continu (ce qui n’est pas le cas de la Zoé)

On peut cependant rassurer ceux qui sont perdus et mélangent les prises côté infrastructure et véhicule : le prise combo2 ne concerne que les véhicules et n’implique aucune modification sur des bornes, tant pour leur prise (ça dépend du câble) que si elles ont un câble attaché (puisque l’embout type 2 se branche sur le combo2) !

Conclusion au 8 décembre 2012

La problématique de recharge du véhicule électrique ne peut pas être résolue à court terme autrement qu’en choisissant des infrastructures sans câble attaché sauf pour la charge rapide.

Avec plusieurs configurations côté véhicule [5] qui vont se côtoyer d’ici 2017 sur le sol européen (et jusqu’à disparition du marché des véhicules mis en service jusque là !), le câble attaché va devenir problématique.

Même s’il semble acquis qu’il faut prévoir des charges sur "mode 3" (c’est-à-dire "intelligente", offrant notamment la possibilité de développer le "smart grid" ou "réseau intelligent"), il reste des véhicules qui ne seront pas compatibles (véhicules d’ancienne génération type Saxo, 106, AX, Clio, etc. ou encore Twizy, scooters, vélos à assistance électrique...). Pour l’instant, seule la prise classique répond aux besoins de charge de ces véhicules (à moins de développer des adaptateurs...).

Dans l’état actuel des choses, le plus prudent semble de respecter les recommandations du Livre Vert, tout en prévoyant dans les différents marchés le remplacement éventuel du socle de prises des infrastructures installées, ne serait-ce que pour passer ensuite à des socles de prise "combo"...

Lieu et usageStatut de l’espace concernéType d’espaceType de charge recommandéeType d’infraPrise(s) recommandée(s) en France au 08/12/2012
Lieu de stationnement principal (domicile, parking de la flotte...) Espace privé ouvert ou non au public Extérieur ou semi-ouvert Normale Prise renforcée, boîtier mural ou borne Type 3 sur boîtier mural ou si véhicule plus ancien : prise E/F renforcée avec disjoncteur différentiel
Couvert Boîtier mural et préconisations à prendre en compte Type 3 ou si véhicule plus ancien : prise E/F
Stationnement longue durée (parking-relais...) Espace public ou privé ouvert au public Extérieur ou semi-ouvert Normale Borne Point de charge avec double socle : type 3 et E/F
Couvert Boîtier mural et préconisations à prendre en compte Type 3 ou si véhicule plus ancien : prise E/F
Stationnement de moyenne durée avec charge d’appoint (voirie, parking public...) Espace public ou privé ouvert au public Extérieur ou semi-ouvert Normale avec éventuellement charge accélérée Borne Point de charge avec double socle : type 3 et E/F
Couvert Boîtier mural et préconisations à prendre en compte Type 3 ou si véhicule plus ancien : prise E/F
Charge exceptionnelle ou itinérance ou flotte de véhicules avec utilisation intensive (taxis...) Espace public ou privé Extérieur ou semi-ouvert Rapide Borne Câbles attachés pour charge rapide courant alternatif avec prise type 2 + charge courant continu sur type 4 ChaDeMo
Couvert Largement déconseillé X
Charge de véhicules en autopartage Espace public ou privé ouvert au public Extérieur ou semi-ouvert Normale avec éventuellement charge accélérée voire rapide [6] Borne Câble attaché [7]
Couvert Normale avec éventuellement charge accélérée Boîtier mural

Télécharger Le Livre Vert sur les infrastructures de recharge ouvertes au public pour les véhicules ’décarbonés’ sur le site de la documentation française.

Lien vers l’article sur la problématique du côté des véhicules

Notes

[1Depuis l’été 2012, les Citroën C-Zéro et Peugeot iOn sont livrées avec des câbles qui limitent l’ampérage à 10A, soit une charge « lente ». On parle même, à terme, de 8A...

[2Pour être précis, il s’agit de la prise « type 3C » créée par SOBEM-SCAME pour l’Italie dont la problématique règlementaire semble être similaire à la française

[3Il faudra voir si les véhicules japonais vendus sur le sol européen adoptent le futur standard combo2 comme le feront les véhicules américains vendus sur le vieux continent. Mais on y arrive !

[4Notons tout de même que cela dépend au moins de la batterie et du chargeur du véhicule...

[5type 1 ou type 1 et type 4 ou type 2 ou combo2 européen

[6La modulation intelligente de la charge en fonction des besoins du service et des niveaux de sollicitation du réseau est à prévoir

[7Des évaluations du vandalisme et incidents d’utilisation sont à prévoir du côté des agglomérations ayant fait ce choix technique (Paris avec Autolib’, Nice avec Autos Bleues...).