Recharge de VE résidentielle vs commerciale : puissance, protection et infrastructure

La recharge résidentielle par rapport à la recharge commerciale suit pas la même distinction que la recharge en AC par rapport à la recharge en DC. La plupart des installations résidentielles utilisent des équipements d'alimentation pour véhicules électriques (EVSE) en AC. Les sites publics peuvent utiliser des bornes de recharge à destination en AC, des chargeurs haute puissance en DC, ou les deux.

Commercial et public ne sont pas des synonymes exacts. Un dépôt de flotte privée peut être commercial sans accès public, tandis qu'une borne de recharge sur voirie peut être accessible au public. Dans ce guide, les colonnes AC public et DC public représentent les modèles d'infrastructure multi-utilisateurs couramment rencontrés dans les projets commerciaux et accessibles au public ; le modèle d'accès réel demeure une donnée de conception distincte.

La séquence de conception correcte est :

1. Identifier si le véhicule reçoit du AC ou du DC.
2. Classer le site selon l'accès, l'utilisation, le nombre de prises, la disponibilité et les besoins d'extension.
3. Vérifiez la capacité d'alimentation, le courant de court-circuit présumé, la mise à la terre, les fonctions certifiées de l'EVSE, les règles d'installation locales et les instructions du fabricant.

Une étiquette de site telle que maison, lieu de travailou public ne permet pas de sélectionner le disjoncteur, le dispositif à courant résiduel, le SPD, le conducteur ou le sectionneur.

AC résidentiel vs AC public vs DC public

Question de conception	CA résidentiel	AC commercial/public	Charge rapide DC commerciale/publique
Puissance délivrée au véhicule	AC ; le chargeur embarqué le convertit en DC	AC ; le chargeur embarqué le convertit en DC	DC ; la conversion s'effectue dans l'équipement de charge hors bord
Contexte typique	Allée privée, garage ou emplacement résidentiel attribué	Lieu de travail, hôtel, commerce, flotte, parking ou recharge sur voirie	Corridor autoroutier, dépôt de flotte, hub de recharge ou site à rotation rapide
Service nominal	Généralement un seul foyer avec un temps de stationnement prévisible	Utilisateurs multiples, heures d'ouverture plus longues et occupation variable	Haute puissance, sessions plus courtes et service d'équipement exigeant
Défi de la distribution principale	Service disponible et demande résidentielle	Demande agrégée, nombre de prises, diversité, accès et extension	Capacité du réseau, service du transformateur et de l'appareillage de commutation, pertes de conversion, refroidissement et temps de disponibilité
Limite de protection	Circuit final dédié et fonctions EVSE vérifiées	Protection par point de connexion coordonnée avec le système de distribution de charge	Protection AC en amont coordonnée avec l'architecture AC/DC interne certifiée du chargeur
Exigence de gestion	La programmation ou la gestion de l'énergie domestique peut être suffisante	L'allocation dynamique, l'autorisation, le comptage et la surveillance à distance peuvent être requis	Le partage de puissance, le contrôle de la demande, le suivi du temps de disponibilité et la maintenance planifiée sont essentiels
Dossier de preuves	Calcul de charge, conception des circuits terminaux, instructions EVSE, certification/homologation et approbation locale	Étude de charge du site, calendrier des prises, documentation EVSE, plans de communication et de maintenance	Étude du réseau public, schéma unifilaire, études de défaut et de coordination, certification du chargeur, mise en service et plan de maintenance

Ce tableau classifie la tâche d'ingénierie ; il ne s'agit pas d'un calendrier de sélection d'appareils. Deux projets dans la même colonne peuvent nécessiter des conducteurs, des disjoncteurs, une protection contre le courant résiduel, une protection contre les surtensions et des équipements de distribution différents.

Pourquoi le type de site ne définit pas à lui seul l'architecture électrique

Un chargeur résidentiel et une borne de recharge AC publique peuvent partager la même voie d'alimentation générale : le site fournit du courant AC et le chargeur embarqué du véhicule le convertit en courant DC pour la batterie. Leurs fonctions d'utilisation et d'infrastructure peuvent néanmoins différer considérablement.

Un site AC public peut nécessiter une autorisation d'utilisateur, un comptage de revenus, des communications réseau, des réinitialisations à distance, une répartition de charge et un accès documenté pour la maintenance. Une borne de recharge résidentielle unique peut ne nécessiter aucune de ces fonctions, mais elle exige tout de même un circuit final correctement conçu et une stratégie de courant résiduel compatible avec l'EVSE.

La recharge DC publique crée une limite d'équipement différente. Le chargeur effectue la conversion hors bord et peut contenir des modules de puissance, un refroidissement, une commutation, une surveillance de l'isolement, des commandes de sortie et des fonctions de protection DC au sein de sa construction certifiée. Le concepteur du site doit coordonner le système AC en amont avec cet équipement plutôt que de dimensionner un circuit de wallbox AC.

Pour les familles de connecteurs, les modes de charge et la terminologie de base, utilisez le Types de chargeurs pour véhicules électriques guide comme orientation. La présente page traite de la comparaison des infrastructures, et non de la taxonomie des connecteurs.

Recharge AC résidentielle : commencer par la capacité disponible

Dans une installation AC résidentielle typique, l'EVSE fixe contrôle la connexion du véhicule tandis que le chargeur embarqué convertit le courant AC en DC. L'EVSE est normalement alimenté par un circuit final dédié dans le tableau de distribution résidentiel.

La conception commence par le logement, et non par la puissance nominale du chargeur. Vérifiez :

• la capacité du service et du tableau de distribution ;
• la demande maximale existante et toute méthode de contrôle de la demande approuvée ;
• le courant d'entrée maximal de l'EVSE et les exigences amont spécifiées par le fabricant ;
• l'ampacité du conducteur, la méthode d'installation, le groupement, les conditions ambiantes, la chute de tension et les limites des bornes ;
• le courant de court-circuit présumé et le pouvoir de coupure du dispositif de protection ;
• le schéma de liaison à la terre et les conditions de coupure en cas de défaut ;
• les fonctions de protection intégrées de l'EVSE et toute protection externe requise par les règles adoptées ;
• le fonctionnement et le comportement en cas de défaillance de la gestion de charge statique ou dynamique.

La recharge programmée peut déplacer la demande vers un autre moment, mais une minuterie seule ne prouve pas une capacité d'alimentation adéquate. Si un système de gestion de l'énergie contrôle le courant de charge, documentez son point de mesure, sa limite applicable, son comportement en réponse, son état en cas de perte de communication et son test de mise en service.

Les calculs détaillés des circuits de 7 kW et 22 kW figurent dans le Guide de dimensionnement des disjoncteurs pour chargeurs de VE. Ne copiez pas le calibre d'un disjoncteur d'une autre installation sans vérifier l'alimentation réelle, le conducteur, les conditions ambiantes, le niveau de défaut, les instructions de l'EVSE et la réglementation locale.

Recharge AC publique : concevoir les circuits terminaux et le système global

La recharge publique à destination en AC conserve le chemin de puissance AC vers le chargeur embarqué, mais ses contraintes de site sont différentes. Plusieurs véhicules peuvent être connectés simultanément, les heures de fonctionnement sont plus longues et un seul système électrique peut desservir de nombreux points de charge.

Le projet comporte donc deux niveaux de conception liés :

1. Point de connexion individuel : protection contre les surintensités du circuit terminal, stratégie de courant résiduel, fonctions d'isolement et de commutation, cheminement des câbles et exigences de l'EVSE.
2. Système de distribution de charge : capacité de l'alimentation et des jeux de barres, demande diversifiée, niveau de défaut, sélectivité, comptage, communications, exposition environnementale, maintenance et extension.

La gestion de la charge peut répartir une capacité de site fixe entre les véhicules connectés. Elle ne supprime pas les calibres des circuits terminaux et n'autorise pas de condition de surcharge non documentée. Définissez l'allocation maximale du site, l'allocation minimale et maximale des chargeurs, le comportement en cas de perte de communication, la commande manuelle et la méthode utilisée pour vérifier la limite lors de la mise en service.

Les sites AC publics nécessitent également une stratégie en cas de défaillance opérationnelle. Si le réseau ou le contrôleur tombe en panne, le cahier des charges doit préciser si la charge s'arrête, se poursuit à une limite de sécurité documentée ou passe dans un autre état approuvé par le fabricant.

Recharge DC publique : coordonner avec l'architecture certifiée du chargeur

La charge rapide DC déplace la conversion AC-DC à l'extérieur du véhicule. Un chargeur peut combiner les fonctions de redressement, de conversion de puissance, de contrôle de sortie DC, de refroidissement, de surveillance, de communication et de protection dans une armoire ou un système d'alimentation modulaire.

Les données d'entrée typiques d'un projet incluent :

• la capacité du service public et du transformateur ;
• les calculs de courant de défaut du tableau principal et des départs ;
• les calibres de court-circuit de l'appareillage de commutation et la coordination documentée ;
• les données d'entrée maximale, de facteur de puissance, de rendement, d'harmoniques et de défaut du chargeur ;
• limites thermiques des câbles et des départs ;
• exigences de refroidissement du module de puissance et du câble de charge ;
• limites de commande d'urgence, d'isolement et de maintenance définies par le fabricant ;
• procédures de mise en service, accès aux diagnostics, pièces de rechange et support technique qualifié.

Le fabricant du chargeur définit l'architecture certifiée de protection et de contrôle DC interne. Le concepteur du site reste responsable de l'alimentation AC en amont, de la commutation et de la protection externes, de l'environnement d'installation et de la coordination requise par les instructions de l'équipement et les réglementations locales.

Les grands projets commerciaux doivent se poursuivre avec le Guide d'architecture de protection pour bornes de recharge VE commerciales qui répertorie les fonctions d'ACB, MCCB, MCB/RCBO, RCD/RDC-DD, SPD, d'isolement et de contrôle dans toute la hiérarchie de distribution.

Comment la limite de protection évolue

La protection doit être spécifiée en fonction de sa fonction et des preuves, et non en supposant que chaque projet résidentiel utilise un type d'appareil et que chaque projet public en utilise un autre.

Protection contre les surcharges et les courts-circuits

Le dispositif de protection doit être adapté au conducteur, à la charge déclarée, à la méthode d'installation, au courant de défaut présumé, à la coordination requise et aux instructions de l'EVSE. La famille de dispositifs ne suffit pas à établir l'adéquation. Un projet peut utiliser un MCB ou un RCBO sur un circuit terminal ; un autre peut nécessiter un MCCB ou un assemblage différent en raison du courant, du niveau de défaut, de la réglabilité, de la sélectivité ou de l'architecture de distribution.

Détection du courant résiduel et du courant résiduel DC

La charge AC peut produire des conditions de courant résiduel qui affectent la stratégie de protection. Le dispositif externe dépend en partie des fonctions de protection intégrées dans l'EVSE.

IEC 62955:2018 couvre les dispositifs de détection de courant continu résiduel (RDC-DD) pour les stations de charge AC en Mode 3 connectées en permanence, dans les limites de sa portée en matière de tension, de courant et de fréquence. Cela ne prescrit pas un type de RCD externe pour chaque installation. Vérifiez la documentation de l'EVSE, le système de mise à la terre, les règles d'installation adoptées et la coordination entre la détection DC intégrée et la protection contre le courant résiduel en amont.

Utilisez la Guide de sélection des RCD pour chargeurs EV pour la décision détaillée concernant les types A, F, B et les RDC-DD. Le personnel de mise en service doit suivre les procédures approuvées et les instructions exactes de l'équipement plutôt que de déduire une méthode de test à partir des termes “ 6 mA DC ” ; voir le document séparé Guide de vérification RDC-DD.

Isolation, sectionnement et commande d'arrêt d'urgence

Les moyens requis d'isolation, de sectionnement fonctionnel et de commande d'arrêt d'urgence dépendent de l'architecture, de la construction de l'équipement, de l'emplacement, de la catégorie d'utilisation et des règles locales adoptées. Le terme public n'établit pas d'emplacement universel pour le sectionnement externe.

Le schéma unifilaire doit identifier quel moyen isole chaque point de connexion, départ, section de distribution et module de puissance de chargeur, le cas échéant. Vérifiez la configuration des pôles, la valeur nominale AC ou DC, l'état verrouillable, l'accès et les limites de maintenance définies par le fabricant.

Protection contre les surtensions

La protection contre les surtensions dépend du schéma de liaison à la terre de l'installation, du contexte de protection contre la foudre, de l'exposition, de la tenue des équipements, des étages SPD en amont, du cheminement des câbles et des règles adoptées. Un chargeur ne se voit pas attribuer un SPD de Type 1 ou de Type 2 simplement parce qu'il est résidentiel ou public.

Les Guide de protection contre les surtensions pour chargeurs VE couvre le type de SPD, le placement, la coordination, la protection de secours, le cheminement des conducteurs et la surveillance de l'état sans dépendre d'une règle arbitraire de distance de câble.

Gestion de la charge

La gestion de la charge est une fonction de conception, et non une simple fonctionnalité logicielle :

• AC résidentiel : maintenir la demande totale du logement dans la limite de service approuvée.
• AC public : allouer la capacité du site entre plusieurs points de connexion tout en préservant les limites de circuit documentées.
• DC public : coordonner les chargeurs haute puissance, les modules de puissance, le stockage et les autres charges importantes par rapport aux contraintes du réseau ou du transformateur.

Documentez le point de mesure, le temps de réponse, les limites d'allocation, l'état en cas de perte de communication, la commande manuelle et les preuves de mise en service. Indiquez si le système est utilisé uniquement pour l'optimisation ou s'il fait partie de la méthode de contrôle de capacité approuvée.

Carte des normes et de l'acceptation

Un certificat d'équipement n'approuve pas l'installation complète. Les normes s'appliquent aux différentes couches du projet.

Couche du projet	Référence orientée IEC	Référence nord-américaine
Installation du circuit d'alimentation pour VE	IEC 60364-7-722:2018 plus les règles de câblage adoptées au niveau national	Code électrique adopté, dispositions applicables à la recharge des VE et exigences de l'autorité compétente
EVSE conducteur général	IEC 61851-1:2017, y compris le corrigendum publié en 2023	UL 2594 pour les EVSE relevant de son champ d'application
Équipement de charge DC	Parties de la norme IEC 61851 applicables à l'équipement et au système de charge	UL 2202
Système de protection des personnes	Règles d'installation et fonctions des équipements certifiés déclarés	Série UL 2231 au sein du système EVSE applicable
Détection de courant résiduel DC en mode 3	IEC 62955 dans le cadre de son champ d'application déclaré	Vérifier le système EVSE répertorié et les exigences du code adopté

Aperçu de l'infrastructure de recharge de VE de UL Solutions identifie les rôles distincts de UL 2594, UL 2202 et de la série UL 2231. Les éditions applicables, les déviations nationales, le référencement ou la certification de l'équipement, les instructions d'installation et la voie d'acceptation locale doivent être confirmés pour la juridiction du projet.

Liste de contrôle des spécifications du projet

Avant de sélectionner des disjoncteurs, RCD, sectionneurs ou SPD, collectez ces informations :

Groupe d'entrée	Informations requises pour le projet
Circuit de puissance	AC ou DC délivré au véhicule ; limite de conversion embarquée ou externe
Usage du site	Résidence privée, résidentiel partagé, lieu de travail, destination publique, flotte, dépôt ou hub de recharge rapide
Alimentation	Tension, phases, fréquence, schéma de liaison à la terre, capacité disponible et courant de défaut présumé
EVSE	Courant d'entrée maximal, modes de fonctionnement, protection intégrée, données de court-circuit, certification/homologation et instructions du fabricant
Utilisation	Nombre de points de connexion, simultanéité attendue, temps de stationnement, objectif de disponibilité et plan d'extension
Conducteurs	Matériau, cheminement, méthode d'installation, courant admissible, groupement, conditions ambiantes, chute de tension et limites des bornes
Protection de l'environnement	Exigences en matière de surintensité, de courant résiduel, d'isolement, de surtension, de commande d'urgence et de coordination
Commandes	Méthode de gestion de la charge, point de mesure, limite applicable, état en cas de perte de communication et essai de mise en service
Environnement	Exposition intérieure/extérieure, température, eau, poussière, corrosion, impact, accessibilité et espace de maintenance
Preuve	Règles adoptées, décisions des autorités, certificats, instructions, schéma unifilaire, calculs, réglages et rapports d'essais

Si ces données sont incomplètes, sélectionner un dispositif de protection sur la seule base de la puissance du chargeur ou du type de site est prématuré.

Préparation d'une proposition de protection

Pour une proposition VIOX au niveau du modèle, veuillez fournir la tension et les phases d'alimentation, le schéma de liaison à la terre, les données d'entrée de l'EVSE, le calendrier des points de raccordement, le courant de défaut présumé calculé, les informations sur les conducteurs, la méthode de gestion de la charge, le marché de destination, le concept unifilaire et les documents de certification requis. Selon les charges calculées, le projet pourra être orienté vers VIOX MCBs, MCCBs, Disjoncteurs différentielsou DOCUP.

Une proposition de fournisseur ne remplace pas les calculs du concepteur du projet, les instructions du fabricant de l'EVSE, les preuves de coordination des dispositifs testés ou l'approbation de l'autorité responsable. Pour une revue documentée, contactez [email protected] avec le dossier d'entrée du projet ci-dessus.

Sources techniques

• IEC 60364-7-722:2018 — Installations électriques basse tension : alimentations pour véhicules électriques
• IEC 61851-1:2017 — Système de charge conductive pour véhicules électriques : exigences générales
• IEC 61851-1:2017/COR1:2023 — Rectificatif 1
• IEC 62955:2018 — RDC-DD pour la recharge de VE en mode 3
• UL Solutions — Services d'infrastructure de recharge pour véhicules électriques
• U.S. Department of Energy Alternative Fuels Data Center — Recharge de véhicules électriques à domicile
• U.S. Environmental Protection Agency — Principes de base de la recharge des véhicules électriques rechargeables

Seul un personnel qualifié doit concevoir, installer, tester et entretenir les systèmes électriques de recharge pour véhicules électriques. La sélection finale de l'équipement et l'installation doivent respecter les règles locales en vigueur, les exigences des autorités, les calculs du projet et les instructions actuelles du fabricant.