Conception du tableau d’alimentation d’une station de recharge de véhicules électriques

Conception du tableau d’alimentation d’une station de recharge de véhicules électriques

Une borne de recharge présente un profil de charge très différent d’une prise ordinaire : elle absorbe pendant des heures un courant proche de sa valeur assignée. Le dimensionnement thermique comme l’approche de protection différentielle d’un tableau de recharge s’écartent donc de ceux d’un tableau de distribution classique. Cet article expose les règles de conception d’un tableau d’alimentation de bornes dans le cadre des normes CEI 61851 et CEI 60364-7-722.

Profil de charge et effet du service continu

Pour le choix des câbles et des appareils, un point de charge est traité comme une charge continue : le circuit doit pouvoir transporter son courant assigné pendant des heures. Les facteurs de simultanéité utilisés en distribution classique ne s’appliquent pas seuls aux circuits de recharge, même si la puissance totale peut être limitée lorsque plusieurs points sont supervisés par une gestion dynamique. Le courant permanent élevant la température des bornes et des appareils, le bilan thermique interne doit être établi et une ventilation ajoutée si nécessaire. Il convient également de vérifier le tableau de déclassement du disjoncteur en fonction de la température ambiante.

Protection par circuit : disjoncteur et différentiel

En règle générale, chaque point de charge doit disposer de son propre circuit et de ses propres protections afin qu’un défaut sur un point n’affecte pas les autres. La protection différentielle exige au minimum un appareil 30 mA de type A, mais comme l’électronique de puissance embarquée peut produire une fuite de courant continu lisse supérieure à 6 mA, une mesure spécifique est obligatoire : soit un appareil de type B, soit la démonstration que la détection 6 mA continu est intégrée à la borne. Pour la protection contre les surintensités, un disjoncteur à courbe C constitue le choix habituel, à coordonner avec le courant de court-circuit maximal admis par la borne.

Mise à la terre, rupture du PEN et parafoudres

En schéma TN-C-S, la rupture du conducteur PEN peut porter la carrosserie d’un véhicule à un potentiel dangereux : une détection de défaut PEN doit donc être assurée soit dans la borne, soit par un relais de contrôle de tension dans le tableau. Certains pays admettent en alternative la réalisation d’une prise de terre dédiée au point de charge. Les bornes extérieures étant exposées à la foudre et aux surtensions de manœuvre, un parafoudre de type 1 ou 2 doit être prévu dans le tableau général et un type 2 au point de charge. Un parafoudre de signal distinct mérite également d’être envisagé pour les liaisons de communication et de paiement.

Sections, chute de tension et cheminements

Les points de charge se situent généralement loin du tableau, aux différents coins d’un parking, ce qui fait de la chute de tension la contrainte dimensionnante ; une limite comprise entre 3 et 5 pour cent à pleine charge continue doit être visée. Pour les parcours enterrés, le type de câble et la profondeur d’enfouissement s’évaluent avec les facteurs de correction liés au mode de pose. Le compartiment câbles doit prévoir des fourreaux et une capacité de bornes en réserve pour les points futurs. Avec des câbles en aluminium, la compatibilité des cosses et des bornes ainsi que les couples de serrage demandent une attention particulière.

Gestion de charge, comptage et évolutivité

Il est rare que dix bornes d’un parking fonctionnent simultanément à pleine puissance : la gestion dynamique mesure la consommation instantanée du bâtiment et réduit automatiquement la puissance de recharge, ce qui évite d’augmenter la puissance souscrite. Cela suppose un analyseur de réseau en tête et un contrôleur dans le tableau communiquant avec les bornes. Si une facturation est requise, des compteurs certifiés MID doivent être utilisés et les données transmises au système de supervision par Modbus ou OCPP. Concevoir le tableau avec des emplacements de réserve pour au moins le double du nombre initial de points réduit nettement le coût de la seconde phase.

Points clés: tableau d’alimentation de borne de recharge

• Attribuer un circuit propre à chaque point — Un défaut sur un point ne doit pas interrompre la recharge des autres véhicules.
• Vérifier la détection 6 mA continu — Retenir un différentiel type B ou documenter la fonction intégrée à la borne.
• Dimensionner en charge continue — Le courant de recharge dure des heures : les facteurs de simultanéité ne s’appliquent pas seuls.
• Préserver la puissance souscrite par la gestion de charge — Mesurer la demande instantanée et réduire la puissance évite un renforcement du raccordement.
• Source normative — catalogue des publications IEC: iec.ch.

Questions fréquentes

Pourquoi parle-t-on de différentiel de type B pour les bornes de recharge ?

L’électronique de recharge embarquée peut produire, en défaut, une fuite comportant une composante continue lisse. Cette composante peut saturer et aveugler un appareil de type A, supprimant totalement la fonction de protection. La norme impose donc une mesure contre les fuites continues lisses supérieures à 6 mA, qui peut être soit un appareil de type B, soit un module de détection intégré à la borne.

Quelle puissance de raccordement pour un nombre donné de bornes ?

En approche statique, le total est le nombre de bornes multiplié par la puissance de chacune, ce qui croît vite : dix bornes de 22 kilowatts représentent 220 kilowatts. Avec une gestion dynamique, la puissance de raccordement est limitée à celle dont le bâtiment dispose déjà et la puissance de recharge se partage automatiquement. Dans la plupart des parkings, cela permet d’installer deux à trois fois plus de bornes sans renforcer l’alimentation.

Un tableau de recharge peut-il être installé en extérieur ?

Oui, à condition de choisir le degré de protection et la résistance mécanique en conséquence : l’extérieur impose typiquement au moins IP54 et IK08 ou plus selon le risque de choc. Les enveloppes exposées au soleil s’échauffent rapidement, ce qui exige un ombrage ou une ventilation. En raison du risque de condensation, un chauffage associé à un hygrostat constitue une mesure précieuse pour la durée de vie des cartes électroniques en hiver.

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