Recharge des batteries de VE : puissance, courbes et durée de recharge

La puissance de recharge d’un VE évolue avec le remplissage et la température de sa batterie. La courbe de recharge montre comment les limites de la batterie, du véhicule et de la borne interagissent, et aide à comprendre la durée d’un arrêt de recharge.

Comment le courant AC et DC atteint la batterie

La recharge fournit de l’énergie électrique que la batterie stocke sous forme chimique. Les électrons circulent dans le circuit externe tandis que les ions se déplacent dans les cellules ; Battery basics explique ces réactions. La batterie reçoit du courant continu (DC), que le véhicule soit connecté à un point de recharge AC ou à une borne DC. US Department of Energy: DOE Explains Batteries

Pendant une recharge AC, le chargeur embarqué du véhicule convertit le courant alternatif en courant continu pour la batterie haute tension. La wallbox fournit une alimentation AC contrôlée ; la conversion se fait dans la voiture. US Department of Energy: How all-electric cars work Un chargeur embarqué de 11 kW ne peut donc pas absorber 22 kW sur un point AC de 22 kW. Les phases disponibles, la limite de courant de l’installation et les réglages du véhicule peuvent encore réduire la puissance.

Une borne DC alimentée par le réseau réalise la conversion principale AC-DC à l’extérieur de la voiture et fournit du courant continu régulé par la prise de recharge, en contournant le chargeur AC embarqué. Certains véhicules utilisent ensuite un convertisseur de tension DC embarqué ou reconfigurent électriquement le pack pour s’adapter à la plage de tension de la borne, comme expliqué plus bas.

Le véhicule et la borne coordonnent l’alimentation pendant toute la session. En recharge CCS, la communication établit les limites de fonctionnement ; les contrôles électriques et l’adaptation de tension précèdent la recharge à fort courant. La borne ajuste sa sortie aux demandes du véhicule dans les limites de ses capacités. CharIN: Combined Charging System design guide V7

Ce chapitre porte sur la capacité de la batterie à accepter la charge et sur les performances de recharge. La série EV charging couvre les connecteurs, les installations domestiques et la recharge publique.

Énergie, puissance et durée de recharge

La puissance en kilowatts décrit le débit d’énergie ; l’énergie en kilowattheures décrit la quantité transférée. Le point de mesure compte : entrée réseau, sortie de la borne DC, entrée aux bornes de la batterie et augmentation de l’énergie stockée sont des grandeurs différentes.

Le compteur de facturation d’une borne DC mesure l’énergie électrique livrée au raccordement du véhicule, et non l’énergie chimique conservée dans les cellules. OIML G 22: Electric vehicle supply equipment metrology Les pertes de conversion et de résistance consomment de l’énergie le long du trajet, tandis que le chauffage, le refroidissement et les autres systèmes du véhicule utilisent une partie de la puissance reçue. Charging loss détaille ces périmètres.

Pour un même point de mesure et un même intervalle :

Puissance moyenne (kW) = énergie transférée (kWh) ÷ durée écoulée (h)

Dans un exemple hypothétique, une borne DC livre 49 kWh en 18 minutes, soit 0,3 heure. Sa puissance moyenne est de 49 ÷ 0,3 = environ 163 kW. Même si elle atteint brièvement 250 kW, la moyenne de la session reste de 163 kW. L’augmentation de l’énergie stockée dans la batterie sera inférieure à l’énergie livrée par la borne.

Si les 49 kWh désignent plutôt une augmentation de l’énergie stockée, le même calcul donne le rythme moyen de stockage. Il ne peut alors pas être comparé directement à un pic mesuré en sortie de borne.

L’évolution de l’état de charge (SOC) affiché demande aussi de la prudence. Multiplier une hausse de 70 points de pourcentage par la capacité annoncée donne une estimation, pas une mesure de l’énergie transférée. Le SOC estime la charge, et la tension varie dans la fenêtre de fonctionnement. La capacité brute comprend de l’énergie hors de la fenêtre accessible au conducteur. EVKX utilise la capacité nette (utile) pour l’énergie comprise dans cette fenêtre. Battery capacity and buffers explique les définitions d’EVKX, y compris la réserve sous les 0% affichés. La distinction entre charge et énergie est expliquée dans Battery basics.

Ce qui façonne la courbe de recharge

Une courbe de recharge représente généralement la puissance en fonction du SOC affiché. Sa forme reflète la restriction active à chaque instant : courant autorisé par la batterie, matériel du véhicule, puissance de la borne ou régulation thermique.

La borne possède des limites distinctes de puissance, de tension et de courant. Sa puissance nominale annoncée n’est disponible que pour les combinaisons permises par ces limites. Le partage de puissance sur le site et les limites thermiques du câble ou de la borne peuvent réduire la puissance pendant la session. DC fast charging couvre ces restrictions côté borne. Le document CharIN sur les classes de puissance DC explique pourquoi une puissance doit être accompagnée d’une plage de fonctionnement tension-courant. CharIN: DC CCS power classes V7.2

Côté véhicule, le système de gestion de batterie surveille les tensions des groupes de cellules, le courant du pack et les températures. Texas Instruments: EV battery-management systems En CCS, le contrôleur de recharge utilise les limites qui en résultent pour demander un courant et une tension à la borne. CharIN: Combined Charging System design guide V7 Un groupe de cellules approchant sa limite de tension peut limiter tout le pack ; Cell balancing explique le rôle des écarts de charge. Un composant surchauffé peut aussi limiter la session. Battery management system explique les décisions de surveillance et de commande.

Montée en puissance et plateaux

À faible SOC, la batterie peut disposer d’une marge de tension importante, mais un pack froid ou une borne limitée en courant peut encore restreindre la puissance. La communication initiale et la montée du courant expliquent aussi pourquoi les premières secondes peuvent différer du reste de la courbe.

À courant approximativement constant, une tension de batterie croissante augmente la puissance. Si la borne ou le véhicule maintient plutôt une puissance constante, le courant diminue lorsque la tension augmente. Un large plateau de puissance peut donc masquer un courant variable.

Pourquoi la puissance diminue

Pendant la recharge, les tensions des cellules approchent leurs limites supérieures autorisées. Réduire le courant limite la hausse de tension sous charge et permet de poursuivre la recharge. Cette réduction progressive est appelée taper. Pendant une recharge limitée en tension, la baisse du courant réduit aussi la puissance, ce qui explique la durée disproportionnée des derniers pourcentages. La recharge lithium-ion classique utilise une phase contrôlée en courant puis une phase limitée en tension, même si les VE peuvent employer des profils plus complexes. Microchip AN947: Lithium-ion battery charging fundamentals

Les contraintes des cellules peuvent aussi imposer une réduction du courant avant d’atteindre la limite supérieure de tension. Le transport du lithium et les réactions des électrodes doivent suivre l’apport de charge. Un courant excessif, surtout dans une cellule froide à base de graphite, peut déposer du lithium métallique sur l’électrode négative. Les travaux de Rodrigues et de ses collègues montrent que les conditions évitant ce dépôt dépendent de la température, de la conception des électrodes et du protocole de charge. Rodrigues et al.: Fast Charging of Li-Ion Cells, Part IV Le mécanisme est décrit dans Cell chemistry and components.

Un palier ou un creux de puissance ne révèle pas à lui seul sa cause. Il peut refléter une réduction programmée du courant, des limites de refroidissement ou une restriction de la borne. Le diagnostic nécessite les données de tension, de courant, de température et de borne en plus de la courbe.

Température avant et entre les arrêts

Le préconditionnement pour recharge rapide chauffe ou refroidit la batterie avant un arrêt prévu. La préparation via la navigation laisse au système thermique le temps d’agir avant l’arrivée ; certains véhicules proposent aussi une activation manuelle. Une programmation de départ peut préparer l’habitacle et la batterie à la conduite, un objectif différent de la recharge à forte puissance. Le manuel de la Tesla Model 3 distingue ainsi la préparation au départ du chauffage de la batterie pour la recharge en fonction de l’itinéraire. Tesla Model 3 manual: cold-weather preparation

La batterie doit également gérer la chaleur produite pendant la session. L’étude du DOE identifie l’évacuation de la chaleur et le contrôle de température comme des défis centraux de la recharge rapide. US Department of Energy: Enabling Fast Charging Aux arrêts suivants, la température initiale et la capacité de refroidissement restante peuvent différer de celles du premier arrêt. Battery thermal management détaille le chauffage, le refroidissement et le comportement lors d’arrêts répétés.

Tension, courant et compatibilité des bornes

Pour la puissance DC à un point donné du trajet de recharge :

Puissance (kW) = tension (V) × courant (A) ÷ 1.000

Les exemples calculés suivants supposent que l’équipement peut fournir 500 A à chaque tension indiquée :

Une architecture « 800 volts » désigne une classe de tension. La tension réelle varie avec le SOC et les conditions de fonctionnement. À 700 V réels, une borne de 500 A peut fournir au maximum 350 kW, même si sa puissance maximale annoncée est supérieure.

Une tension supérieure permet de transmettre la même puissance par le câble avec moins de courant, une relation abordée dans l’étude du DOE. US Department of Energy: Enabling Fast Charging À résistance du conducteur inchangée, ce courant inférieur réduit l’échauffement résistif selon I²R. La conception des cellules détermine toujours le courant que chacune peut accepter. Battery pack and configuration explique comment les connexions en série et en parallèle déterminent la tension et la capacité du pack.

Pour illustrer le courant nécessaire, le configurateur allemand de XPENG annonce 542 kW pour le X9 FWD Long Range, doté d’une batterie NCM de 110 kWh bruts et d’une architecture 800 V. XPENG Germany: X9 configurator En supposant une tension réelle de 800 V, 542 kW nécessitent environ 678 A. À tension inférieure, il faut davantage de courant.

Recharge sur une borne de tension inférieure

Une borne dont la tension maximale est inférieure à celle requise par la batterie a besoin de l’aide du véhicule. Deux approches principales existent : relever la tension reçue ou modifier la configuration électrique du pack.

Un convertisseur élévateur DC-DC dédié relève la tension de la borne au niveau requis par le pack. Certaines conceptions réutilisent les composants de traction : l’annonce E-GMP de Hyundai en 2020 décrit l’utilisation du moteur et de l’onduleur pour relever une entrée de recharge de 400 V pour son système 800 V. Hyundai: E-GMP electric platform Les capacités du convertisseur, les pertes et la chaleur produite interviennent alors dans la limite de recharge.

La recharge par bancs modifie la connexion électrique entre des sections du pack. La documentation de l’Audi Q6 e-tron décrit la commutation de sa batterie de classe 800 volts en deux bancs de tension inférieure chargés en parallèle. Audi annonce jusqu’à 135 kW au total dans ce mode. Audi: charging technologies and Q6 e-tron bank charging La description du Macan publiée par Porsche en 2024 donne les mêmes 135 kW au total sans élévateur haute tension supplémentaire, contre jusqu’à 270 kW avec un équipement haute tension adapté. Porsche: Macan charging technology

Avec la conversion comme avec la recharge par bancs, la compatibilité avec une borne de tension inférieure peut s’accompagner d’une limite de puissance différente du pic annoncé pour le véhicule.

Ce qu’indique le taux C

Le taux C exprime le courant de charge ou de décharge par rapport à la capacité de référence de la batterie en ampères-heures. Microchip AN947: Lithium-ion battery charging fundamentals

Taux C = courant (A) ÷ capacité de référence (Ah)

Pour une batterie hypothétique de 100 Ah, 100 A correspondent à 1C, 250 A à 2,5C et 500 A à 5C. Un courant constant de 1C transférerait la charge de référence en une heure. Un pic de 5C ne promet pas une recharge complète en 12 minutes : la réduction progressive du courant et la fenêtre autorisée déterminent la session réelle.

Quand seules la puissance et la capacité énergétique sont disponibles, diviser les kW par les kWh donne un rapport puissance-énergie en heures inverses. Il sert souvent d’approximation du taux C. Par exemple, 250 kW divisés par 100 kWh donnent 2,5 h⁻¹.

L’approximation est meilleure lorsque puissance et capacité concernent la même batterie et que la tension réelle est proche de la tension nominale utilisée pour calculer sa capacité énergétique. À courant constant, la hausse de tension augmente le rapport kW/kWh alors que le taux C fondé sur le courant reste constant. Les capacités brutes et nettes produisent aussi des rapports différents : il faut préciser le dénominateur.

Le taux C aide à comparer l’intensité de recharge entre batteries de tailles différentes. À taux C donné, l’absence de dépôt de lithium dépend de la conception des électrodes et de la température. Rodrigues et al.: Fast Charging of Li-Ion Cells, Part IV Une comparaison pertinente exige de préciser la capacité de référence, les limites de courant et les conditions d’essai. Maccor: understanding C-rate in battery testing

Comparer les performances de recharge

Comparez ensemble la variante exacte de batterie, l’intervalle de SOC, l’énergie ajoutée et le temps écoulé. Un résultat sur 20–80% commence plus tard qu’un résultat sur 10–80%, et deux voitures parcourant le même intervalle peuvent stocker des quantités d’énergie très différentes.

La fiche allemande du XPENG X9 FWD Long Range associe le pic annoncé de 542 kW à une recharge de 20–80% en 10 minutes. XPENG Germany: X9 configurator

Les annonces concernant la borne et le véhicule doivent aussi être distinguées. Dans son communiqué Z9GT du 13 mars 2026, BYD décrivait une borne Flash Charging capable de fournir jusqu’à 1.500 kW par un connecteur destiné au marché chinois. Il annonçait séparément 10–70% en cinq minutes et 10–97% en neuf minutes pour le nouveau système. La puissance de la borne ne suffit pas à établir un pic de 1.500 kW pour le véhicule ni une puissance moyenne sur ces intervalles. Le communiqué de lancement européen ne précisait ni les capacités des bornes européennes ni un protocole d’essai détaillé pour ces durées. BYD: Denza Z9GT Flash Charging announcement

Pour une courbe ou un essai publié, vérifiez :

• Le véhicule, la version de batterie et le logiciel exacts, ainsi que l’origine de la courbe : mesure, constructeur ou estimation.
• L’intervalle de SOC, la durée et le point de mesure de la puissance et de l’énergie.
• Les capacités de tension, de courant et de puissance de la borne, y compris le partage ou la réduction de puissance.
• La préparation de la batterie, les conditions ambiantes et le caractère unique ou répété des arrêts.

Ces contrôles valent aussi pour les courbes des variantes EVKX. Une courbe estimée et une session mesurée apportent des preuves différentes ; l’absence de conditions d’essai limite la reproductibilité du résultat.

Relier la recharge à la distance parcourue

Pour comparer des trajets, utilisez l’énergie disponible pour rouler et une consommation fondée sur le même périmètre énergétique de batterie. Les kilowattheures livrés par la borne doivent être corrigés des pertes de recharge avant ce calcul.

Lors d’un arrêt hypothétique de 20 minutes, la voiture A gagne 60 kWh d’énergie utile et consomme ensuite 30 kWh/100 km. Cette énergie permet 200 km. La voiture B gagne 50 kWh dans le même temps et consomme 20 kWh/100 km, permettant 250 km.

La voiture A stocke l’énergie plus vite ; la voiture B ajoute davantage de distance pendant l’arrêt selon ces hypothèses. Adapter la consommation à la vitesse, à la météo et à la charge prévues rend cette comparaison utile pour planifier un trajet.