L'énergie est perdue lors de la recharge d'un véhicule électrique principalement à cause de la conversion de courant et de la résistance interne des composants. Ces pertes se manifestent sous forme de chaleur dissipée à diverses étapes du processus.
Les pertes inhérentes à la conversion de courant
La conversion de courant est une source majeure de pertes énergétiques. Les bornes de recharge publiques et les prises domestiques fournissent du courant alternatif (CA), tandis que la batterie d'un véhicule électrique stocke l'énergie sous forme de courant continu (CC). Le véhicule doit donc convertir le CA en CC via son chargeur embarqué. Ce processus de conversion n'est jamais parfait et génère de la chaleur, représentant une perte d'énergie.
Lors d'une recharge rapide en courant continu, la conversion CA/CC est effectuée par la borne de recharge elle-même, avant que l'énergie n'atteigne le véhicule. Cela permet de contourner le chargeur embarqué du véhicule, souvent moins puissant, et de délivrer directement du CC à la batterie. Cependant, la borne subit alors ses propres pertes de conversion. L'efficacité de ces convertisseurs peut varier en fonction de leur conception et de la puissance délivrée. Un trajet hypothétique de Paris à Lyon, nécessitant une ou plusieurs recharges rapides, impliquerait l'utilisation de bornes CC, où les pertes de conversion se produiraient principalement au niveau de l'infrastructure de recharge.
La résistance interne des composants du véhicule
Au-delà de la conversion, la résistance électrique des câbles, des connecteurs et des cellules de la batterie elle-même contribue aux pertes. Chaque composant traversé par le courant oppose une certaine résistance, transformant une partie de l'énergie électrique en chaleur. Ces pertes par effet Joule sont d'autant plus importantes que l'intensité du courant est élevée.
Lors d'une recharge à domicile sur une prise standard, l'intensité est relativement faible, et les pertes par effet Joule sont modérées. En revanche, lors d'une recharge rapide à haute puissance, l'intensité du courant est considérablement plus élevée, ce qui amplifie les pertes par résistance dans les câbles de la borne, le câble de recharge et les circuits internes du véhicule. La gestion thermique de la batterie, qui vise à maintenir les cellules dans une plage de température optimale, consomme également de l'énergie, ajoutant aux pertes globales.
L'impact de la température ambiante et de la gestion thermique
La température ambiante influence directement l'efficacité de la recharge et les pertes. Par temps froid, la batterie peut nécessiter un préchauffage pour atteindre sa température de fonctionnement optimale, ce qui consomme de l'énergie. Inversement, par temps chaud, un système de refroidissement peut être activé pour éviter la surchauffe de la batterie, consommant également de l'énergie. Ces systèmes de gestion thermique sont essentiels pour la durabilité et la sécurité de la batterie, comme le souligne le Règlement (UE) 2023/1542 sur les batteries et les déchets de batteries, qui met l'accent sur la performance et la durabilité.
Les constructeurs intègrent des systèmes de gestion thermique sophistiqués pour minimiser ces pertes et protéger la batterie. Cependant, leur fonctionnement représente une consommation d'énergie qui n'est pas directement stockée dans la batterie. Un conducteur effectuant un long trajet comme Paris-Lyon en hiver pourrait constater une consommation d'énergie légèrement supérieure pour la recharge en raison du préchauffage de la batterie.
L'état de charge de la batterie et son influence sur l'efficacité
L'efficacité de la recharge n'est pas constante sur toute la plage de l'état de charge de la batterie. Généralement, la recharge est plus efficace lorsque la batterie est à un faible état de charge (par exemple, de 10 % à 80 %). Au-delà de 80 %, la puissance de charge diminue progressivement pour préserver la durée de vie de la batterie, et l'efficacité peut également diminuer légèrement.
Cette stratégie de charge est une mesure de protection pour la batterie, en accord avec les principes de durabilité des batteries des véhicules électrifiés, comme le mentionne le Règlement technique mondial n° 22 de l'UNECE. Pour un conducteur, cela signifie qu'il est souvent plus efficace de recharger sa batterie de 10 % à 80 % plutôt que de tenter d'atteindre 100 % à chaque fois, surtout lors de recharges rapides sur un long trajet.
Les pertes liées aux auxiliaires du véhicule pendant la recharge
Pendant la recharge, certains systèmes auxiliaires du véhicule peuvent rester actifs et consommer de l'énergie, contribuant aux pertes. Il peut s'agir de l'écran d'infodivertissement, de la climatisation ou du chauffage de l'habitacle si le conducteur est présent dans le véhicule, ou encore des systèmes de communication pour le suivi de la charge. Bien que ces consommations soient généralement faibles par rapport à l'énergie transférée à la batterie, elles s'ajoutent aux pertes globales.
Pour minimiser ces pertes, il est recommandé de désactiver les systèmes auxiliaires non essentiels pendant la recharge, si le véhicule le permet. Certains véhicules offrent un mode "veille" ou "charge" qui limite l'activation des fonctions non critiques.
Vérifier la compatibilité et les spécifications de recharge
Pour un acheteur ou un conducteur, il est essentiel de consulter le manuel du véhicule et les documents officiels du constructeur pour comprendre les spécifications de recharge. Ces documents détaillent les types de connecteurs compatibles (par exemple, Type 2 pour le CA, CCS pour le CC en Europe), les puissances de charge maximales acceptées en CA et en CC, et les recommandations pour optimiser la durée de vie de la batterie.
Le Règlement (UE) 2023/1804 sur le déploiement d'une infrastructure pour carburants alternatifs garantit une certaine harmonisation des connecteurs et des puissances minimales des bornes publiques, mais les capacités spécifiques de chaque véhicule varient. Le manuel indiquera, par exemple, la puissance maximale que le chargeur embarqué du véhicule peut accepter en CA (par exemple, 7,4 kW, 11 kW ou 22 kW) et la puissance maximale en CC que le véhicule peut gérer (par exemple, 50 kW, 150 kW ou plus). La connaissance de ces chiffres permet de choisir une borne de recharge adaptée et d'éviter les situations où le véhicule ne peut pas exploiter la pleine puissance d'une borne, entraînant potentiellement des temps de charge plus longs et des pertes d'efficacité perçues. Les procédures d'homologation WLTP (Règlement (UE) 2025/1706) fournissent également des données sur la consommation d'énergie et l'autonomie, bien que ces chiffres soient obtenus dans des conditions de laboratoire spécifiques et puissent différer des résultats en conditions réelles.
