Pour fonctionner, les véhicules électriques et hybrides rechargeables utilisent un moteur de traction électrique alimenté par une batterie d’une capacité de stockage plus ou moins élevée.
Le véhicule recharge sa batterie via un chargeur embarqué appelé OBC. Cet équipement est essentiel pour le système de recharge du véhicule. Pour un automobiliste, il est utile d’en comprendre le fonctionnement et l’utilité.
Véhicules électriques : principe de fonctionnement
Économiques et moins polluants, les véhicules électriques sont sur le point de gagner du terrain sur leurs homologues à combustion en Europe. Sans émission, le véhicule utilise une énergie moins chère que le gazole ou l’essence. La simplicité du moteur électrique réduit le nombre d’éléments à entretenir et minimise les risques de pannes. La voiture électrique garantit un confort de conduite très appréciable.
Le véhicule électrique fonctionne grâce à l’électricité stockée dans sa batterie haute tension. La capacité de celle-ci détermine l’autonomie de la voiture. Plus elle est grande, plus le véhicule peut parcourir des kilomètres en une seule charge. Le conducteur n’a plus besoin de faire le plein auprès d’une station-service. Il lui suffit de brancher son véhicule sur un point de charge spécifique à la maison. Idéalement, ce sera une borne de recharge murale fournissant une puissance suffisamment élevée tout en assurant la sécurité de la recharge et des utilisateurs. L’automobiliste peut également utiliser la charge rapide sur une borne publique. Ce type d’infrastructure permet souvent de remplir sa batterie de 20 à 80% en 30 minutes à peine.
Distinction entre charge AC et charge DC
La charge d’un véhicule électrique se fait par une source d’énergie externe. Dans cette optique, il faut distinguer 2 formes de courant : le courant alternatif (AC) et le courant continu (DC). Le courant fourni par le réseau électrique prend la forme de courant alternatif. Cependant, l’électricité ne peut être stockée dans la batterie du véhicule que sous sa forme continue. Une conversion sera donc nécessaire au moment de recharger la voiture.
La charge AC est la méthode la plus utilisée actuellement. Pour y accéder, le conducteur branche directement sa voiture sur une prise domestique, sur une prise renforcée ou sur une borne de recharge murale AC. La puissance de charge est de 3,7 à 22 kW et autorise la pleine charge en une durée de 4 à 8 h. Concernant la charge DC, elle fournit directement un courant continu lui permettant de délivrer une puissance de charge allant jusqu’à 250 kW. Ce type de borne s’utilise surtout pour les trajets longues distances, car elle est trop agressive pour les cellules des batteries. La charge de 20 à 80% se réalise souvent en quelques dizaines de minutes. Malgré cette performance, les constructeurs conseillent la borne AC pour la recharge quotidienne.
Chargeur embarqué ou OBC : qu’est-ce que c’est ?
Le chargeur embarqué ou OBC est un dispositif qui permet de recharger la batterie de la voiture électrique en courant continu. En termes techniques, il s’agit d’un convertisseur AC-DC situé au niveau de la prise de recharge de la voiture. Son rôle est de convertir le courant alternatif du réseau en courant continu afin qu’il puisse être stocké par la batterie implantée sur le véhicule. Le chargeur embarqué a aussi pour fonction de gérer la puissance de charge suivant la tension, l’intensité et le type de courant disponibles. Il assure la sécurité du véhicule en arrêtant l’alimentation en cas d’anomalie.
Le chargeur embarqué définit la vitesse de chargement de la voiture électrique. Plus le chargeur est puissant, plus la recharge est rapide en AC. Les valeurs sont actuellement comprises entre 3,7 et 22 kW. Lors de l’usage d’une borne de recharge, la voiture communique avec le point de recharge pour assurer la compatibilité de puissance avec le chargeur embarqué. Si la capacité de ce dernier est inférieure à celle de la borne, la puissance sera bridée. Mais si elle est supérieure, la voiture ne recevra que la puissance maximale délivrée par le point d’alimentation.
Quels sont les différents types de chargeurs embarqués ?
Les chargeurs embarqués se distinguent principalement par leur capacité de conversion. On retrouve notamment les chargeurs monophasés de 3,7 et de 7,4 kW et les chargeurs triphasés de 11 à 22 kW. La capacité de charge varie suivant le modèle de véhicule électrique. Actuellement, la majorité des véhicules proposés sur le marché proposent des chargeurs de 7,4 kW ou de 11 kW. Néanmoins, il existe de rares modèles offrant le chargeur de 22 kW de série ou en option. En principe, la puissance du convertisseur est proportionnelle à la capacité de stockage de la batterie. Une voiture dotée d’un accumulateur de 120 kWh est plus susceptible de recevoir un chargeur de 22 kW qu’un véhicule avec 50 kWh.
La capacité de charge d’une voiture électrique conditionnera le choix de la borne de recharge. L’automobiliste devra se référer entre autres à cette donnée pour sélectionner la wallbox adaptée à sa voiture. En revanche, le convertisseur est inutile en ce qui concerne la charge DC. Les bornes de recharge DC convertissent elles-mêmes le courant alternatif avant de déverser le courant continu vers les batteries. C’est la raison pour laquelle les voitures acceptent une puissance au-delà de 22 kW en DC. Le pic maximal de puissance en DC dépend de chaque modèle. Une Renault Zoe est limitée à 50 kW tandis qu’une Porsche Taycan va jusqu’à 350 kW.
Quels sont les avantages du chargeur embarqué ?
Le chargeur embarqué est un dispositif indispensable pour les véhicules électriques. C’est lui qui autorise la recharge sur une prise domestique ou une borne de recharge murale. Le chargeur OBC est aussi applicable aux véhicules hybrides rechargeables. Il limite la puissance de charge de ces véhicules. Les plages de tension de sortie vont de 400 V à 800 V. En ce qui concerne le rendement, le chargeur OBC se montre efficace, car il bénéficie d’un taux supérieur à 90%. Le chargeur embarqué propose diverses caractéristiques de communication en fonction des modèles : CAN, IEC 61851, SAE J1772, ISO 15118 ou encore CHAdeMO. Les dispositifs compatibles avec le standard CHAdeMO acceptent un flux d’énergie bidirectionnel.
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