Recharge de la batterie

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La batterie de la Tesla Model S accepte une grande variété de sources de courant électrique sur différentes prises.

Un document d'information synthétique est disponible ici (PDF): ☛ Mode de recharge de la Model S (France) V2.7

À propos de la recharge

Une batterie est toujours alimentée en courant continu

Un pack batterie ne peut-être rechargé qu'en courant continu (DC). Le réseau ne fournit que du courant alternatif (AC). Il est donc nécessaire de convertir, au moyen d'un ou plusieurs chargeurs, ce courant alternatif en provenance du réseau en courant continu pour recharger la batterie. Il existe deux façons de le faire :

  1. au moyen d'un chargeur embarqué à bord de la voiture :
    La Model S loge, sous la banquette des passagers arrière, un ou deux chargeurs (anciennement option « double chargeurs », désormais montés en série). La voiture, alors alimentée en courant alternatif (AC) monophasé ou triphasé, fabrique donc elle-même son courant continu (DC). Pour la version européenne, la puissance d'un chargeur est de 11 kW, portée à 22 kW pour un double chargeur.
    Le rendement d'une recharge de ce type n'est pas égal à 100%. D'une part les chargeurs eux mêmes convertissent une partie de l'énergie électrique qui les alimentent en chaleur qui se dissipe dans l'habitable. D'autre part une partie de l'énergie électrique fournie est dissipée en chaleur dans le pack lui-même par effet Joule, contribuant également à réchauffer le pack batterie. Le rendement global de la recharge a été mesuré empiriquement à 86% pour une recharge en triphasé à 11 kW[1] et à 89% pour une recharge en monophasé à 7,4 kW[2]. Mais ces résultats sont basés sur la vitesse moyenne de recharge indiquée par la voiture, indication moins fiable que le nombre de kilomètres effectivement rechargés. Ils restent donc à confirmer.
  2. au moyen d'un ou plusieurs chargeurs externes :
    Les chargeurs sont alors logés à l'extérieur, directement dans la borne qui alimente la voiture. Dans ce type de recharge, on peut donc installer des chargeurs plus volumineux et plus puissants, puisqu'ils restent à demeure dans une installation fixe. La voiture est alors alimentée directement en courant continu (DC) et les chargeurs embarqués ne sont pas utilisés. Une voiture avec un simple chargeur rechargera donc à la même vitesse qu'une voiture avec un chargeur double.
    Les Model S et X acceptent la recharge en courant continu sur les prises CHAdeMO jusqu'à 125 A (soit environ 50 kW) (avec l'adaptateur fourni en option), et directement sur les superchargeurs jusqu'à 370 A (soit 135 kW).

La vitesse de recharge maximale théorique diminue au cours de la recharge

Lors de la recharge, les ions Lithium migrent dans l'électrolyte et viennent s'intercaler dans l'électrode. À mesure de la progression de la charge, il y a de moins en moins d'emplacements disponibles pour ces ions. Le 29 janvier 2016, lors de sa venue en France, Elon Musk a choisi d'illustrer ce phénomène par l'image de voitures pénétrant dans un parking et se garant sur la première place disponible. Plus le parking se remplit, moins il y a de places disponibles, et moins vite les voitures peuvent continuer à pénétrer dans le parking. Ce phénomène est appelé « tapering » en anglais.

Pour les recharges à faible puissance, le tapering n'est pas sensible, sauf dans les dernières minutes en cas de recharge complète. Par exemple, en se limitant à une recharge à 90%, la puissance pourra être maintenue pendant toute la charge à 22 kW sans aucune diminution. Par contre, pour les superchargeurs, ce phénomène est sensible dès 25% de niveau de charge.

Voir ☛ Superchargeurs : « Tapering »

Prise électrique côté voiture

En Amérique du nord (pour information)

En Amérique du nord la Model S et la Model X sont équipées d'un connecteur propriétaire spécifique à deux contacts. Ces véhicules acceptent :

  • La recharge en courant alternatif monophasé jusqu'à 80 A;
  • La recharge en courant continu (Superchargeurs) jusqu'à 360 A.

En Europe

Prise Mennekes Type 2 européenne.

Contexte réglementaire

En Europe la situation était différente : un draft de la Commission Européenne du 24 janvier 2013 proposait que la future Directive sur le déploiement de l'infrastructure retienne la prise type 2 (norme EN62196-2:2012) comme connecteur standard[3]. À cette époque, les équipes de TeslaMotors® ont donc fait le choix de retenir ce format de prise pour la future Model S européenne (sortie prévue au printemps 2013 en Norvège).

Ce choix s'est trouvé confirmé le 15 avril 2014 par l'adoption[4] de la Directive 2014/94/UE promulguée le 22 octobre 2014 [5]. L'annexe 2 impose aux États Membres d'adopter la prise type 2 et de transcrire en droit interne cette obligation avant le 18 novembre 2016.

Remarques :

  • On continue encore aujourd'hui en France à installer des prises type 3 non conformes à la Directive Européenne 2014/94/UE. À terme, ceci obligera malheureusement les propriétaires français de véhicules électriques à se procurer un deuxième câble Type 2 — Type 2 (Zoé, Tesla, etc.) ou Type 2 — Type 1 (Nissan, Mitsubishi, Bolloré Bluecar, Peugeot, Citroën, etc.) ;
  • Plusieurs constructeurs, d'origine asiatique pour la plupart, vendent des véhicules en Europe non conformes à cette Directive en vigueur  : pour la recharge rapide, ils sont équipés de prises CHAdeMO d'origine japonaise ;

Concernant la recharge rapide en courant continu (DC) Teslamotors® se trouvait dans une impasse. La Commission proposait le connecteur type 2 combo (DC-HIGH) mais, au surplus d'être particulièrement encombrante, sa limitation à 200 A était très pénalisante par rapport aux performances de son réseau de Superchargeurs. Sur la base du connecteur Type 2, Teslamotors® a donc développé un protocole propriétaire basé sur le connecteur type 2 en configuration DC-MID. Malgré l'absence des deux broches supplémentaires (DC) de la prise combo, le connecteur développé par Tesla accepte un courant maximal de 370 A. Les performances du type 2 Combo allemand sont quasiment doublées.

La prise des Tesla Model S et Model X européennes

Prise type 2 des Tesla S et X européennes

La Model S et la Model X européennes sont donc équipées du connecteur européen officiel Type 2 Mennekes, ce qui leur permet de se raccorder quasiment partout. Ces véhicules acceptent :

  • La recharge en courant alternatif monophasé (AC) jusqu'à 32 A (7 kW);
  • La recharge en courant alternatif triphasé (AC) jusqu'à 32 A, soit 22 kW (les véhicules équipés de simple chargeur sont limités à 16 A, soit 11 kW);
  • La recharge en courant continu (DC-Mid) jusqu'à 370 A (135 kW).

Modes de recharge officiels TeslaMotors® (en Europe)

Il s'agit des modes de recharge approuvés par le constructeur[6].

Avec le connecteur mobile universel (UMC)

UMC (Universal Mobile Connector) avec adaptateur Schuko et adaptateur rouge

Ce connecteur est fourni en standard avec la voiture. En France il peut fonctionner avec trois adaptateurs.

Adaptateurs

  • l'adaptateur « pour prise domestique » ;
  • l'adaptateur « bleu » ;
  • l'adaptateur « rouge » (en option).
Adaptateurs UMC (Europe)
Adaptateurs Schuko (x2)[7]
Prises domestiques E/F
Adaptateur Bleu Adaptateur Rouge (option)
UMC Tesla Schuko adapters.JPG Adapateur bleu.png Adaptateur rouge.png
230V monophasé 13 A[8] 230V monophasé 32 A 400 V triphasé 16 A
Recharge à 13 km/h[9][8] Recharge à 35 km/h[9] Recharge à 50 km/h[9]

Prises utilisables

Muni de ces adaptateurs, on peut se raccorder aux prises suivantes :

CEE7-5 socket.jpg Habitations individuelles Monophasé
230 V / 13 A
3 kW Recharge à 13 km/h[8]
P17 P+N+T 16 femelle.png Ports de plaisance
Campings
Places du marché
Restaurants
Monophasé
230 V / 32 A
7,4 kW Recharge à 35 km/h
P17 IEC 60309 tétra 16A.png Ports de plaisance
Industries
Commerces
Restaurants
Triphasé + N
400 V / 16 A
11 kW Recharge à 50 km/h

Avec le câble type 3c

Ce câble est disponible en option auprès de Tesla ou de tout autre fournisseur de câble. Il permet de se brancher sur les bornes publiques en France. Prix : environ 340 €.

Note: la prise 3c ne concerne que les bornes. Côté véhicule, il n'y a jamais de prise 3c.

EV plug type 3.jpg (En France)
Voie publique
Borne dédiée
Particuliers
Concessionnaires
Hôtels
Triphasé + N
400 V
32 A max
22 kW Recharge à 100 km/h
(double chargeur)[10]
Recharge à 50 km/h
(simple chargeur)

Avec le câble type 2

Ce câble est disponible en option auprès de Tesla ou de tout autre fournisseur de câble. Il permet de se brancher sur les bornes publiques en Europe.

Il est pour l'instant très peu répandu en France, mais cela devrait évoluer peu à peu. Prix Tesla : 190 €

Prise type-2 MENNEKES.jpg (En Europe)
Voie publique
Borne dédiée
Particuliers
Concessionnaires
Hôtels
Triphasé + N
400 V
63 A max
43 kW Recharge à 100 km/h
(double chargeur)[10]
Recharge à 50 km/h
(simple chargeur)

Avec l'adaptateur CHAdeMO

Cet adaptateur est un accessoire disponible auprès de Tesla pour 450 €.

Attention: Il ne peut être utilisé que si l'option Superchargeur est activée (voir Superchargeurs).

CHAdeMO Plug VacavilleDavisStDC2.jpg Voie publique
Borne dédiée
Concessionnaires NISSAN
Continu
[350 V ; 400 V ]
125 A max[11]
50 kW max[12] Recharge à 250 km/h maxi

Superchargeurs Tesla

Le réseau des Superchargeurs Tesla est accessible librement et gratuitement pour toutes les Model S, exceptés les anciens modèles 60 kWh n'ayant pas souscrit l'option d'accès au réseau de superchargeurs.

Classiquement, pour une autonomie « typique » de 400 km (pack 85 kWh), les premiers 200 km sont chargés en 20 mn, et les 200 km suivants en 45 mn environ.

Photo Superchargeur Tesla Rennes.jpg Voie publique Continu
[350 V ; 400 V ]
370 A max
120 kW max Recharge à 600 km/h max

Article détaillé dans ce wiki ☛ Superchargeur

Prises et modes non officiellement approuvés par TeslaMotors®

AVERTISSEMENT

Sur la base des adaptateurs fournis par Tesla en standard ou en option, il est théoriquement possible de se connecter aux prises suivantes en utilisant des adaptateurs spécifiques.

Ces adaptateurs doivent être confectionnés par un professionnel dans les règles de l'art et font l'objet, le cas échéant, de consignes d'utilisation spécifiques. D'une manière générale, leur utilisation doit être réservée à un public averti et expérimenté.

  • Vérifiez toujours la conformité de l'installation à laquelle vous vous raccordez !
  • Commencez toujours la charge à la moitié du courant maximum théorique et observez (chute de tension, chauffe anormale,etc.) !
  • La surveillance du véhicule en charge et de l'installation doit être constante et effective !

Les risques d'atteinte aux personnes, d'incendie, de dommages au véhicule ou à l'installation électrique fixe sont réels et l'auteur de ce document décline toute responsabilité quant aux conséquences éventuelles de l'utilisation des montages qui suivent. En aucun cas ce document, purement informatif, ne constitue une incitation à se raccorder aux prises ci-dessous. Le manuel du propriétaire Tesla interdit explicitement l'usage de prolongateurs ou d'adaptateurs non approuvés.

☛ Si vous ne comprenez pas ce que vous faites, abstenez-vous !

Sur base UMC + Adaptateur bleu

P17 P+N+T 16 femelle.png Campings
Places du marché
Parkings
Monophasé
230 V
16A
3,7 kW 16 km/h
Impératif ! Réduire manuellement le courant à 16 A maximum depuis l'écran de contrôle du véhicule
Avec adaptateur P17 32A mono femelle vers P17 16A mono mâle
DSC07833.JPG Industries
Commerces
Habitations
Hôtels
Monophasé
230 V
20 A
4,6 kW 20 km/h
Impératif ! Réduire manuellement le courant à 20 A maximum depuis l'écran de contrôle du véhicule
Avec adaptateur P17 32A mono femelle vers Plexo 2P+T 20 A mâle
DSC07834.JPG Campings
Places du marché
Parkings
Monophasé
230 V
32 A
7,4 kW 32 km/h
Avec adaptateur P17 32A mono femelle vers Plexo 2P+T 32 A mâle

Sur base UMC + Adaptateur rouge

Bien que la puissance à la prise soit théoriquement de 22 kW, on ne peut dépasser 11 kW, y compris sur les véhicules équipés de double-chargeurs. La limitation est due à l'UMC. Il existe néanmoins sur le marché des adapteurs tiers capable de dépasser cette limitation.

P17 IEC 60309 tétra 16A.png Industries
Commerces
Hôtels
Triphasé + N +T
400 V
32 A
22 kW dispo
(11 kW utilisé)
50 km/h
Avec adaptateur P17 32A mono femelle vers P17 32 A Tétra (3P+N+T) mâle
DSC07831.JPG Industries
Commerces
Hôtels
Triphasé + N +T
400 V
32 A
22 kW dispo
11 kW utlisé
50 km/h
Avec adaptateur P17 32A mono femelle vers Plexo 32 A Tétra (3P+N+T) mâle

Notes et références

  1. Bjørn Nyland : Charging efficiency 400V/16A 3-phase (11 kW)
  2. Bjørn Nyland : Tesla Model S charging efficiency for 230V/32A (7.4 kW)
  3. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM%3A2013%3A0018%3AFIN%3AFR%3APDF cf Annexe III)
  4. http://www.espo.be/index.php?option=com_content&view=article&id=511%3Athe-european-parliament-approves-new-rules-on-the-deployment-of-alternative-fuels-infrastructures&catid=34%3Aespo-press&Itemid=109
  5. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/?uri=celex%3A32014L0094
  6. Rechargez votre Model S (sur le site officiel de TeslaMotors®)
  7. En fait il y a deux adaptateurs pour prises domestiques, livrés sans supplément. Le deuxième permet de résoudre les problèmes liés à l'inversion entre la phase et le neutre dans certaines prises.
  8. 8,0, 8,1 et 8,2 Sur une prise domestique non vérifiée, il est préférable de ne pas dépasser 10 A en charge longue sans surveillance. Cette opération est réalisée en abaissant manuellement l'intensité depuis l'écran dédié dans la voiture. On charge alors à 2,3 kW, soit 10 km/h.
  9. 9,0, 9,1 et 9,2 Une recharge à 13 km/h signifie que l'autonomie récupérée est de 13 km par heure de charge.
  10. 10,0 et 10,1 Remarque : À compter de mai 2015, toutes les Model S sont équipées de double chargeurs.
  11. Sur les bornes DBT / NISSAN QC (modèles répandus en France), la recharge est limitée à 107A maximum durant les 20 premières minutes, puis passe à 75A ensuite.
  12. Sur les bornes DBT / NISSAN QC (modèles répandus en France), la recharge est limitée à 43 kW durant les 20 premières minutes, puis passe à 25 kW ensuite.