Recharge des véhicules électriques : qu'est-ce que la gestion de la charge (load management) ?

Lorsque vous souhaitez recharger plusieurs véhicules électriques en même temps, ce qui fait le plus souvent défaut n'est pas la borne de recharge, mais la capacité électrique du bâtiment. La puissance souscrite d'un immeuble, d'un lieu de travail ou d'un parking de centre commercial est limitée : si toutes les bornes fonctionnent simultanément à pleine puissance, le disjoncteur général saute ou le transformateur est mis à rude épreuve. C'est précisément ce problème que résout la gestion de la charge (load management).

Qu'est-ce que la gestion de la charge (load management) ?

La gestion de la charge est une méthode de pilotage qui répartit intelligemment la puissance entre plusieurs bornes de recharge sans dépasser la capacité électrique disponible d'un site. Le système surveille en permanence la puissance totale appelée et l'équilibre en augmentant ou en diminuant le courant (en ampères) délivré par les bornes. Ainsi, même si le nombre de véhicules en charge simultanément augmente, la consommation totale reste dans la limite de sécurité du site.

En résumé, la gestion de la charge consiste à « partager la puissance ». Lorsqu'un seul véhicule est en charge, il peut recevoir davantage de puissance ; dès qu'un deuxième, puis un troisième véhicule se branchent sur la même ligne, le système répartit automatiquement la puissance entre eux. Aucun véhicule n'appelle assez de puissance pour mettre le réseau électrique en danger.

Pourquoi est-ce nécessaire ? Le lien entre puissance (kW) et capacité

Le kW exprime la puissance, c'est-à-dire la vitesse de recharge ; le kWh correspond à la quantité d'énergie transférée au véhicule. La puissance souscrite d'un site est elle aussi limitée et s'exprime en kW (ou en kVA). Par exemple, une seule wallbox AC de 22 kW peut déjà mobiliser une part importante de la capacité disponible d'un petit bâtiment.

Dès que plusieurs points de recharge sont installés, le calcul se complique vite. Si cinq wallbox de 22 kW fonctionnent en même temps à pleine puissance, la demande atteint 110 kW. La puissance souscrite de la plupart des immeubles ou des petites entreprises ne peut pas absorber une telle demande. Sans gestion de la charge, la seule solution serait une augmentation coûteuse de la puissance souscrite ou un investissement dans un transformateur. Grâce à une répartition intelligente, l'infrastructure existante est préservée.

• Évite le déclenchement du disjoncteur général et les coupures de courant.
• Réduit le besoin d'une augmentation coûteuse de la puissance souscrite ou d'un investissement dans un transformateur.
• Permet d'installer davantage de points de recharge avec la même infrastructure.
• Assure une recharge sûre et équilibrée de tous les véhicules.
• Évite les surcoûts d'électricité liés aux dépassements de puissance.

Qu'est-ce que l'équilibrage de charge statique ?

L'équilibrage de charge statique est une méthode dans laquelle la puissance totale allouée aux bornes est limitée par un plafond fixe (défini à l'avance). On attribue par exemple à l'installation un budget de 40 kW : le système répartit ces 40 kW entre les véhicules connectés et ne dépasse jamais cette limite.

Avec cette approche, les bornes ignorent quelle puissance appelle le reste du bâtiment (ascenseur, éclairage, climatisation, etc.). Le budget réservé à la recharge est donc fixé à un niveau bas et sûr, en prenant pour hypothèse le moment où les autres charges du bâtiment sont à leur maximum. L'équilibrage statique est simple à mettre en place et ne nécessite pas de compteur supplémentaire ; en revanche, comme il ne peut pas exploiter la capacité inutilisée du réseau, son efficacité reste limitée.

Qu'est-ce que l'équilibrage de charge dynamique ?

L'équilibrage de charge dynamique est une méthode plus avancée : un compteur de courant ou d'énergie (compteur intelligent) placé à l'arrivée générale du site mesure en continu la consommation réelle instantanée du bâtiment, et la capacité qui reste disponible est attribuée en temps réel aux bornes de recharge.

Par exemple, en journée, lorsque la climatisation et les machines tournent sur un lieu de travail, la recharge ne reçoit qu'une faible part de la puissance ; le soir, quand les autres charges baissent, les mêmes points de recharge disposent de beaucoup plus de puissance. Lorsque la consommation totale approche de la puissance souscrite, le système réduit automatiquement le courant de charge, puis l'augmente de nouveau dès que de la capacité se libère. L'infrastructure existante est ainsi utilisée de la manière la plus efficace possible, aussi bien pour le bâtiment que pour les véhicules.

L'équilibrage de charge statique réserve un budget fixe à la recharge ; l'équilibrage de charge dynamique, lui, mesure la consommation instantanée du bâtiment et distribue en temps réel à la recharge la capacité qui reste disponible.

Qu'est-ce que l'équilibrage des phases (phase balancing) ?

En Turquie, dans la plupart des bâtiments d'entreprise et des grands sites, l'électricité arrive en triphasé (trois phases). Certains véhicules et certaines bornes tirent leur puissance d'une seule phase (monophasé), tandis que d'autres utilisent les trois phases à la fois. Si les charges liées à la recharge sont mal réparties entre les phases, une phase peut se retrouver surchargée pendant que les autres restent sous-utilisées, ce qui provoque des déclenchements de disjoncteurs et une utilisation peu efficace de la capacité.

L'équilibrage des phases répartit la charge des bornes aussi uniformément que possible entre les trois phases, afin qu'aucune phase ne soit surchargée. Les systèmes intelligents de gestion de la charge optimisent la répartition en tenant compte de la phase sur laquelle se recharge chaque véhicule, et aident à tirer le meilleur parti de la capacité disponible.

Le rôle de l'OCPP et du CSMS dans la gestion de la charge

Dans les installations comportant plusieurs bornes, la gestion de la charge a besoin d'un cerveau central. L'OCPP (Open Charge Point Protocol) est un standard de communication ouvert utilisé entre les bornes de recharge et le logiciel de supervision centralisée (CSMS). Le CSMS voit l'état de toutes les bornes, règle les limites de courant et envoie les commandes qui répartissent la puissance entre les appareils.

Les appareils compatibles OCPP peuvent ainsi être supervisés à distance, regroupés et pilotés au moyen de profils de recharge intelligente. Le gestionnaire peut configurer de manière centralisée des scénarios comme la priorité à la recharge pendant les heures creuses, la réduction de la puissance à certaines heures ou des limites différentes selon les groupes de véhicules. Les modèles Bemis compatibles OCPP sont conçus pour ce type de scénarios de gestion intelligente et à distance.

Gestion de la charge locale et dans le cloud

La gestion de la charge peut fonctionner à deux niveaux. En gestion locale, les bornes communiquent entre elles au sein du réseau du site pour se partager la puissance ; l'équilibrage se poursuit même en cas de coupure de la connexion Internet. En gestion basée sur le cloud ou le CSMS, le logiciel central prend en charge des fonctions plus larges, comme la facturation, le reporting et le contrôle à distance. Les installations robustes combinent généralement ces deux niveaux.

Exemple : de nombreux véhicules avec une puissance souscrite limitée

On souhaite installer 6 wallbox de 11 kW dans le parking d'un immeuble, mais le budget de puissance que le bâtiment peut consacrer à la recharge n'est que de 33 kW. Sans gestion de la charge, si les 6 bornes fonctionnaient simultanément à pleine puissance, la demande atteindrait 66 kW, soit le double de la capacité disponible pour le bâtiment : ce n'est pas possible.

Avec une gestion dynamique de la charge, le scénario se déroule ainsi : tard dans la nuit, si seulement 1 véhicule est branché, il peut recevoir la quasi-totalité des 11 kW. Lorsque 3 véhicules sont branchés en même temps, les 33 kW sont divisés par trois et chaque véhicule reçoit environ 11 kW. Si 6 véhicules se branchent à la fois, le système attribue en moyenne environ 5,5 kW à chacun : les véhicules se rechargent un peu plus lentement, mais tous en toute sécurité et en même temps. La limite de 33 kW n'est jamais dépassée. À mesure que les véhicules terminent leur recharge et repartent, la capacité libérée est automatiquement transférée à ceux qui sont encore en charge.

Quelles installations nécessitent une gestion de la charge ?

• Parkings d'immeubles et de résidences : de nombreux logements y partagent un même abonnement à puissance limitée.
• Parkings d'entreprises et de bureaux : les véhicules des salariés s'y rechargent tous ensemble pendant la journée.
• Centres commerciaux, hôtels et parkings commerciaux : des lieux à fort trafic, où la demande varie beaucoup.
• Centres de recharge de flottes : des dépôts où de nombreux véhicules sont rechargés ensemble à des heures précises.
• Toute installation à plusieurs points raccordée à un seul abonnement : partout où la demande totale risque de dépasser la limite.

Dans une villa individuelle équipée d'une seule wallbox, la gestion de la charge n'est pas obligatoire ; en revanche, dès que deux points de recharge ou plus partagent le même abonnement, elle devient en pratique indispensable.

Bien choisir son équipement

Pour profiter de la gestion de la charge, les bornes doivent être des modèles communicants, capables de modifier leur réglage de courant à distance. Les wallbox AC Type 2 de Bemis (3,7–22 kW) et ses bornes de recharge rapide DC CCS2 offrent des options adaptées aux installations à plusieurs bornes et aux scénarios de recharge intelligente ; les modèles compatibles OCPP peuvent en outre être intégrés à des architectures de supervision centralisée et d'équilibrage dynamique.

Bemis E-V Charge, qui fabrique ses équipements dans sa propre usine de Bursa (Turquie), accompagne des projets de toutes tailles, de l'immeuble à la flotte, avec des équipements conformes CE et protégés IP65–IP66. Pour bien choisir l'appareil, le câble et l'architecture, la meilleure approche consiste à planifier dès le départ le budget de puissance de l'installation et le nombre de véhicules.

En résumé

La gestion de la charge est la clé pour recharger plusieurs véhicules en toute sécurité sans dépasser une capacité électrique limitée. L'équilibrage statique réserve un plafond fixe à la recharge, tandis que l'équilibrage dynamique mesure la consommation réelle du bâtiment et exploite en temps réel la capacité disponible. Avec l'équilibrage des phases et une supervision OCPP/CSMS, les installations à plusieurs bornes peuvent s'agrandir sans investissement coûteux dans l'infrastructure.