Au début, on se demande simplement à quelle vitesse on va pouvoir recharger sa 225xe, et si ça vaut la peine d’installer une borne de recharge pour gagner du temps. C’est simple: pour la 225xe, compter 3h30 sur prise domestique et 2h30 avec une borne. Mais au-delà de ça, le sujet de la recharge de la batterie est vaste et il vaut mieux en connaître certains aspects. Explorons…

Temps de charge

Le chargeur mobile livré avec la voiture se branche sur une prise domestique, ce qui permet de recharger la batterie à toute prise de courant habituelle; c’est très pratique. Avec ce dispositif réglé sur « courant maximum » depuis la console du véhicule, j’ai régulièrement constaté des temps de charge de 3h30 à partir d’une batterie complètement déchargée. Si on a accès à une borne de recharge dédiée, la puissance de charge peut être augmentée et le temps de charge est alors réduit à 2h20. La puissance admissible par la 225xe reste toutefois limitée, et on ne peut pas profiter des puissances élevées délivrées notamment par les bornes de recharge dites rapides. 2h20 est le minimum possible pour une charge pleine, obtenue avec une borne de 3.7 kW à peine; n’espérez pas réduire ce temps de moitié en doublant la puissance: ça restera 2h20 pour une batterie complètement déchargée, pas moins.

Pour rappel, une batterie « complètement déchargée » sur une 225xe (indiquant 0% de charge sur l’ordinateur de bord) est une batterie qui dispose encore de 25% de sa capacité nominale de 7.7 kWh. C’est à dire qu’il faut lui permettre de stocker 5.8 kWh de plus (75% de 7.7.kWh) pour revenir à 100% de charge; cela demande environ 6.5 kWh d’énergie à la prise (parce qu’il y a des pertes dans le chargeur et dans la voiture pour obtenir l’énergie stockée sous forme chimique dans la batterie). Or une prise domestique est capable de fournir une puissance de 3.7 kW (voir plus bas), c’est à dire que l’on devrait pouvoir obtenir une charge complète en 6.5 / 3.7 = 1h45 environ. Ce n’est manifestement pas le cas. La vitesse de charge de la batterie dépend en effet de plusieurs facteurs: la puissance électrique disponible, bien sûr, mais celle-ci sera modulée par le constructeur en fonction de l’équipement, des caractéristiques de la batterie et de son état de charge notamment pour optimiser la performance de la batterie et sa durée de vie.

Chargeur mobile

BMW livre la 225xe avec un chargeur mobile qui se branche directement sur une prise électrique domestique classique. Une telle prise est capable de fournir un courant alternatif de 16 A, mais si vous avez des doutes, faites-la contrôler: section des câbles appropriée, disjoncteur divisionnaire de 16 A, disjoncteur différentiel de 30 mA, terre efficace… Sous 230 V de tension, une intensité de 16 A équivaut à une puissance de 16 x 230 soit 3.7 kVA (si cette unité ne vous convient pas, remplacez par kW – dans le cadre de cet article, la différence n’est pas critique). Il se trouve que la puissance maximale admissible par la batterie de la 225xe correspond à une alimentation de 3.7 kVA.

En théorie, on devrait donc pouvoir charger la 225xe à la vitesse maximale à partir d’une simple prise domestique, mais le chargeur standard limite lui-même le courant à une dizaine d’ampères pour un certain nombre de raisons. L’une d’elle est certainement d’ordre sécuritaire, afin d’éviter une surchauffe des câbles d’alimentation qui ne seraient pas au standard moderne et dont l’intégrité ne serait pas irréprochable. On peut aussi imaginer que le constructeur cherche à éviter que le disjoncteur saute à cause d’un appel de puissance supplémentaire sur une ligne qui ne serait pas dédiée à la seule prise utilisée pour la charge (il est fréquent de regrouper quelques prises sur le même disjoncteur). Mais il y a aussi des facteurs d’ordre économique: à partir de 16 A, on inclut dans le dispositif de charge des systèmes de contrôle, de régulation et de sécurité dont on peut en partie se dispenser à 10 A. Le chargeur standard est donc moins cher à la production qu’une borne de charge, et moins encombrant aussi.

Le chargeur mobile de la 225xe limite donc le courant de charge, en principe à 10 A, soit une puissance maximale de 2.3 kVA (230 V x 10 A). J’ai l’impression que ce chargeur fonctionne plutôt sous 8 ampères, c’est à dire que la puissance de charge réelle serait de 1.9 kW (230 V x 8 A). C’est effectivement la puissance que j’ai pu mesurer ponctuellement à domicile. Le manuel de la voiture précise d’ailleurs différentes combinaisons d’intensités maximale, réduite et faible (on choisit l’un des trois niveaux à partir de l’écran de contrôle de la voiture), sans que l’on puisse savoir la ligne qui correspond à la France. On note que la dernière ligne donne un courant maximum de 15 A – j’aimerais bien avoir accès à ce réglage puisque je suis sûr de la qualité de ma ligne d’alimentation. J’ajoute la demande dans « Cher BMW« …

Profil de charge

En plus de la puissance maximale réduite, le constructeur intègre le comportement de la batterie en cours de charge en ralentissant notamment la charge à partir de 80%. Il faut ainsi moins de 40 minutes pour chaque tranche de 20% de capacité jusqu’à 80%, soit 2h20 environ pour atteindre ce niveau. Par contre, la vitesse de charge diminue ensuite, et il faut plus d’une heure pour les derniers 20%. Ce ralentissement de la charge permet d’équilibrer le niveau de charge des cellules individuelles qui composent la batterie. C’est la raison pour laquelle les constructeurs précisent un temps de charge à 80%, plus court au kWh que le temps moyen pour 100%.

En réalité, les profils de charge sont encore plus complexes et incorporent aussi des subtilités en début et en fin de charge. Mais dans le principe on peut retenir en première approximation que la charge est linéaire jusqu’à 80%, et que la vitesse de charge diminue de moitié ensuite.

Borne de recharge

Une borne de recharge comporte donc des dispositifs de régulation et de sécurité qui permettent d’utiliser la pleine capacité de la ligne d’alimentation, pour peu qu’elle dispose de sa propre protection au tableau électrique et que son intégrité soit confirmée: pas question de connecter la borne sur une prise murale standard, même si 16 A suffisent à la borne. C’est le même principe pour tous les appareils de puissance d’une habitation: four, plaque de cuisson, chauffe-eau etc.: chacun dispose d’une ligne dédiée dont la section et la protection au tableau électrique sont adaptées et vérifiées, tandis que ces appareils sont directement connectés à la ligne, sans prise intermédiaire. Une borne fournit au moins 3.7 kW de puissance et utilise donc 16 A au moins.

L’ensemble des dispositifs et des protocoles de régulation et de contrôle se traduisent par un « Mode » de charge. Le chargeur mobile fonctionne en Mode 2; les bornes qui nous intéressent fonctionnent en Mode 3. Ce dernier mode permet un pilotage plus précis de la charge grâce à la communication entre la voiture et la borne et donne accès aux puissances plus élevées. En tant qu’utilisateur, on n’a pas à s’en soucier: le véhicule utilisera automatiquement le Mode 3 s’il est disponible, le Mode 2 sinon. Les modes 1 (faible puissance) et 4 (charge rapide en courant continu) ne concernent pas la 225xe.

Il reste à connecter la borne au véhicule. Côté véhicule, la 225xe possède une prise de Type 2. Côté borne, on trouve soit un câble intégré à la borne (mais pas en France, c’est interdit) avec sa prise T2 à relier à la voiture, soit une prise sur le boitier (souvent de Type 2S, « S » signifiant « chuteur » c’est à dire « obturateur », un dispositif exigé par la norme française) dans laquelle l’utilisateur vient connecter son propre câble T2.

Avec une telle installation de 3.7 kW, j’ai pu recharger une batterie complètement vide en 2h20 selon un profil similaire à celui de la prise domestique, à savoir réduction de la vitesse de charge de moitié environ à partir d’un taux de charge de 80%. Les valeurs mesurées correspondent donc parfaitement aux temps de charge annoncés par le constructeur.

Le constructeur a jugé qu’il fallait limiter la puissance admissible à 3.7 kW pour préserver les performances de la batterie et sa durée de vie. Il est donc inutile pour la 225xe d’installer une borne plus puissante. Par contre, si vous avez un autre véhicule qui accepte les puissances plus élevées, ou si vous vous préparez à un achat futur, vous pouvez bien entendu installer dès à présent une borne de puissance supérieure, sachant que la 225xe n’en utilisera que 3.7 kW.

En pratique

Quand on utilise un véhicule rechargeable, on prend vite l’habitude de repérer les possibilités de recharger la batterie: dans les parkings publics récents, à certains emplacement de parkings communaux, sur des emplacements dédiés et généralement très bien situés. En utilisant ces possibilités souvent gratuites (pour le moment!), on peut ainsi considérablement augmenter le rayon d’action, jusqu’à le doubler. En conditions réelles, je parviens régulièrement à parcourir environ 33 km sans aucun apport du moteur thermique. A ce moment, la batterie affiche 7% de capacité et le moteur thermique se déclenche (je reviendrai sur ce point dans un autre post). Avec une charge complète à destination, on peut donc parcourir 65 km aller-retour en mode électrique. Suivant le temps dont on dispose, on appréciera que cette charge puisse se faire en 2h20 plutôt qu’en 3h30; suivant la distance on pourra aussi se contenter d’une charge à 80%, soit en 2h20 (sur prise domestique avec le chargeur mobile), soit en 1h40 sur borne de recharge.

Vérifiez bien en partant que le véhicule est vraiment en train de charger. Si vous avez un réglage par défaut qui se cale sur les heures creuses ou sur une heure de départ (pour la maison par exemple), vous serez déçus de retrouver votre véhicule qui n’aura pas chargé pendant son stationnement parce que les horaires correspondent au tarif heures pleines! Ça m’est arrivé une fois…

Mais c’est une hybride!

Je vous parle souvent de l’autonomie en « électrique pur » alors qu’il s’agit d’une hybride. En combinant les deux motorisations, on s’affranchit bien entendu de la limite d’autonomie de la batterie. Si on laisse faire le mode AUTO eDrive et que l’on fait intervenir le GPS, le système optimisera même le parcours et la conduite pour minimiser la consommation globale d’une part, et pour arriver à destination avec une batterie complètement déchargée d’autre part, obtenant ainsi les émissions minimales du véhicule sur le parcours. J’écrirai un article sur le sujet, qui est vraiment intéressant.

Malgré cela, j’apprécie les déplacements en tout électrique et j’attache donc une grande importance à l’autonomie en mode MAX eDrive. Il est vrai que je tombe dans les statistiques qu’on nous rappelle souvent: la plupart des trajets locaux sont vraiment courts, et 40 à 50 km d’autonomie suffisent à couvrir la plupart des besoins. J’ai été surpris de constater à quel point mes trajets locaux pouvaient être effectués sans recourir au moteur thermique, soit parce qu’ils sont effectivement courts, soit parce que je peux recharger à destination et parcourir jusqu’au double de distance. Mais d’un autre côté, je constate dans la pratique que ces kilomètres parcourus localement ne correspondent pas à l’autonomie annoncée de 41 km, et j’apprécierais de pouvoir parcourir la quarantaine de kilomètres annoncés. L’autonomie chute rapidement en montée – c’est normal, mais on se rend bien compte du coût énergétique de la moindre pente!

Alors, faut-il installer une borne ou non?

Pourquoi serait-il intéressant de disposer d’une borne dédiée à la recharge courante de la batterie haute tension? Le gain de temps me semble difficile à justifier. Si vraiment on profite régulièrement d’une heure de charge de gagnée, c’est peut-être que la 225xe n’est pas adaptée à l’utilisation et qu’un véhicule disposant d’une plus grande capacité de batterie aurait constitué un meilleur choix. Que reste-t-il comme argument?

Avec une borne, la recharge se fait en Mode 3 et non pas en Mode 2 qui lui est utilisé par le chargeur mobile. Je ne peux pas juger objectivement de l’avantage du premier sur le second, mais si l’on en croit les arguments avancés par les constructeurs et certains articles spécialisés, le protocole plus élaboré permet peut-être d’assurer une plus grande longévité de la batterie. Des mesures faites sur d’autres véhicules (dont la BMW i3) montrent aussi que la charge est plus efficace à courant élevé, ce qui se traduit par une petite économie sur la facture électrique. Mais certains argumenteront toutefois que les courants de charge plus faibles préservent la batterie et sont donc préférables à long terme alors que la petite économie d’énergie est négligeable pour un particulier.

Avec une borne dédiée équipée de son propre câble, on n’a plus besoin de sortir le chargeur du coffre, de dérouler les câbles, d’installer le chargeur – ni de répéter l’opération inverse au départ: on saisit la prise accrochée à la borne et on la connecte à la voiture, terminé. Ça n’y paraît peut-être pas, mais c’est une simplicité que l’on apprécie à la longue.

Si vous n’êtes pas certain de la qualité de votre installation électrique, faites-la contrôler. S’il faut tirer une ligne de section appropriée, c’est peut-être le moment de combiner avec l’installation d’une borne. De même si la prise dont vous vous servez est située à une endroit peu pratique, simplifiez-vous la vie et faites installer une prise mieux située. Mais si vous devez tirer une ligne depuis votre tableau électrique, posez-vous la question de la puissance utile: avec la 225xe, un cable classique suffira, mais pensez au futur: vous pouvez installer un câble de section plus importante pour une évolution ultérieure de puissance (et si le câble est long, ça diminuera un peu les pertes même sous 16 A).

Si vous utilisez la climatisation du véhicule avant le départ, vous aurez peut-être constaté que cela consomme aussi un (petite) partie de la charge de la batterie, même si la voiture est en charge. J’espère que cette part disparaîtra ou sera au moins reduite en utilisant la puissance supérieure d’une borne de charge, à confirmer.

Le crédit d’impôt de 30% accordé en 2016 est reconduit en 2017, il permettra peut-être de faire pencher la balance et d’opter pour une borne. En ce qui me concerne, je vois d’autres avantages, plutôt liés à l’évolution de mon installation et aux futurs projets, par exemple:

  • Si plus d’une voiture devait pouvoir être chargée, le gain de temps devient appréciable: vos amis en visite, une voiture en auto-partage, une future tout-électrique… Une borne de puissance plus élevée (7.2 kW, voire plus) vous permettra de profiter pleinement de votre installation et de vos véhicules.
  • Si vous disposez d’une installation triphasée et que vous souhaitez maintenir l’équilibrage des phases, une borne triphasée sera la bienvenue – à confirmer avec votre électricien. Ce point est sans incidence sur la charge de la 225xe, qui est effectuée exclusivement en monophasé.
  • Si vous êtes intéressé par l’installation d’une batterie pour une utilisation domestique, par exemple pour profiter du tarif heures creuses, pour aider à passer les jours rouges ou EJP (suivant votre contrat de fourniture d’électricité) ou même dans le cadre d’une projet de production électrique en auto-consommation, il faudra penser à la meilleure borne pour s’intégrer dans un tel système.

Ce dernier point me semble particulièrement important pour l’évolution de la mobilité électrique. Car si le faible pourcentage de véhicules électriques rechargeables ne pose pas de problème important aujourd’hui, l’augmentation de la part de l’électrique dans la mobilité posera rapidement la question de la production électrique. Bien gérée, l’infrastructure actuelle pourrait permettre de développer le parc automobile électrique sans investissements majeurs, c’est à dire sans augmenter le parc nucléaire national. Mais il faudra impérativement que les véhicules privilégient les heures de faible consommation en évitant impérativement les pics qu’ils feraient augmenter sinon. Pour cela, mieux vaut disposer de borner intelligentes capable de lisser la consommation, ou de s’intégrer dans un système de production autonome. C’est sans doute ce qui me pousse à installer une borne dédiée. Je profiterai alors des différents avantages cités plus haut, y compris une charge un peu plus rapide tout de même.

Evolutions souhaitées

La première évolution souhaitée, c’est bien évidemment de permettre d’utiliser les 16 A de nos prises domestiques modernes avec le chargeur mobile, et notamment l’option « 15 A » qui semble déjà exister dans certains marchés.

On souhaite aussi pouvoir bénéficier de puissances plus élevées sur des bornes, notamment 7.2 kW. A cette puissance, la question de la box se posera réellement pour obtenir un gain de temps matériel, surtout si cette évolution est accompagnée d’une augmentation de la capacité de la batterie. Attention en choisissant sa borne: certaines permettent d’augmenter la puissance après l’installation à moindre coût, d’autre non.

L’optimisation de la charge par rapport aux tarifs de l’électricité, aux émissions de gaz à effet de serre (par le producteur d’électricité) ou même à la puissance disponible (une forme de délestage optimisé) seraient les bienvenus. BMW a récemment annoncé des évolutions allant dans ce sens, mais je n’ai encore rien vu de concret.

Pour améliorer le bilan énergétique des voitures utilisant une forme de propulsion électrique, il faudra s’alimenter en énergie renouvelable. Le couplage d’une box à une station de production d’énergie renouvelable (panneaux photovoltaïques, éolienne, micro-barrage…) ouvre de nouvelles perspectives.

Conclusion

Comme le chargeur mobile distribué en France est bridé à 8-10 A, on peut gagner une heure par charge complète gérée par une borne de 3.7 kW. Mais la charge à partir d’une borne a d’autres avantages, pratiques (rapidité et simplicité), technologiques (accès au Mode 3, insertion dans un système de gestion) et stratégiques (évolution de la puissance, système communicants pour éviter les pics de consommation, mise en œuvre de solutions autonomes de production d’électricité). Si vous ne prévoyez pas d’installer une borne chez vous, assurez-vous au moins de la qualité de l’installation domestique que vous utilisez. Je suis pour ma part décidé à installer une borne à la maison pour profiter de quelques avantages et étudier les possibilités futures – je vous parlerai du choix et des aspects pratiques de l’installation dans un prochain post. A bientôt!