Comparateur de bornes de recharge et systèmes de gestion Modbus RTU - Comparateur de bornes de recharge et systèmes de gestion

Abréviations

A = Ampère
AC = Courant alternatif
API = Interface de programmation d’application
CB = Disjoncteur
CHadeMo = CHArge de MOve
CPO = Opérateur de point de charge
CCS2 = Système de charge combiné de type 2
DC = Courant continu
EMS = Système de gestion énergétique
eMSP = Fournisseur de service de charge
GPRS = General Packet Radio Service (norme pour la téléphonie mobile)
kW = kilowatt
kWh = kilowattheure
LM = Gestion de la charge (Load Management)
MID = Directive relative aux instruments de mesure
OCPP = Protocole ouvert de point de charge
OCPI = Interface ouverte de point de charge
RCD = Disjoncteur différentiel
RCM = Détecteur de courrant de fuite DC
RFID = Identification par radiofréquence
VDC = Courant continu en volts

Accumulateur de batterie

Il existe sur le marché des bornes de charge DC avec accumulateur de batterie. Ces bornes chargent leur batterie en courant alternatif à une puissance modérée, et grâce à l’accumulation d’énergie dans la batterie de stockage, elles peuvent délivrer de l’électricité en courant continu à une puissance élevée directement dans la batterie d’un véhicule électrique.

Aides Klimabonus

Les bornes de charge éligibles aux aides Klimabonus sont mentionnées avec un « Oui » vert ; si les bornes ne sont pas éligibles, elles sont marquées avec un « Non » rouge. Il existe 3 niveaux d’aides.

Borne de charge simple
Borne de charge intelligente : il s’agit d’une borne dotée du protocol de communication OCPP 1.6 et capable de communiquer les données de la borne vers un système de gestion.
Borne de charge en immeuble collectif : il s’agit d’une borne dotée un système de gestion de charge intelligente ou compatible avec un système de gestion de charge externe.

Découvrez le montant de l’aide disponible en fonction du type de borne : aides.klima-agence.lu.

Backend

Un « Backend » (serveur) est une plateforme de gestion sur laquelle sont hébergées les données de bornes de charge intelligentes dont les fonctionnalités peuvent varier en fonction des différents prestataires. Par exemple : visualiser son infrastructure de charge, piloter la borne en temps réel, gérer les accès et les utilisateurs sur l’infrastructure de charge, ou encore refacturer les coûts d’électricité liés à la charge de véhicules électriques.

Borne de charge AC

Une borne de charge AC (alternative current) charge en courant alternatif. La puissance d’une borne de charge AC peut varier entre 3,7kW et 22kW. Le courant alternatif qui passe par la borne devra être transformé en courant continu pour charger la batterie d’un véhicule électrique. Il est transformé grâce à un convertisseur AC/DC situé dans le véhicule électrique.

Borne de charge DC

Une borne de charge DC (direct current) charge en courant continu. La puissance d’une borne de charge DC peut varier entre 20kW et 400kW. La transformation du courant alternatif en courant continu (AC/DC) se fait dans la borne DC et délivrele courant continu directement dans la batterie du véhicule électrique.

Contrôle d’accès

Afin de protéger l’accès aux bornes de charge, il existe différents types de contrôle d’accès comme par exemple le lecteur de badges RFID, une application smartphone, un QR-code à scanner, etc. Ce contrôle évite que n’importe qui puisse venir se charger gratuitement.

Gestion de facturation

Un système de gestion de facturation permet de récolter et de stocker des informations (kWh, localisation, point de charge, identification utilisateur, date, heure, début de charge, fin de charge) provenant d’une borne de charge via le protocol de communication OCPP (Open Charge Point Protocol). Pour transférer les données vers une plateforme, les bornes doivent avoir accès à Internet via LAN, WiFi ou GPRS (carte SIM). Les systèmes de gestion, encore appelés « plateformes de gestion », peuvent interpréter les données de charge en fonction besoin des utilisateurs de système. De manière générale, un système de gestion de facture (backend ou plateforme de gestion) propose :

de visualiser l’infrastructure en temps en réel
de visualiser toutes les sessions de charge qui ont eu lieu
d’extraire des rapports de sessions de charge
de programmer des badges d’accès à l’infrastructure, voire mêmes des badges qui peuvent être utilisés sur des bornes publiques (LU et EU)
de facturer les sessions de charge en fonction des utilisateurs
de rembourser des sessions de charge faites à domicile par des employés utilisant des véhicules de société
de rendre publiquement accessible l’infrastructure de charge (CPO as a service – Charging Point Operator, opérateur de bornes de charge)
d’établir des tarifs simples et/ou complexes pour l’accès aux bornes de charge.

Gestion de la charge

La gestion de la charge, plus connue sous le nom de Load Management ou Smart Charging, est un système intelligent qui permet de partager une puissance définie entre plusieurs bornes de charge via une communication filaire ou sans fil.

Communication filaire : les bornes communiquent entre elles grâce à un câble réseau (câble Ethernet avec des connecteurs RJ45). Chaque borne est raccordée en étoile à un switch (unmanaged) commun. Dans cette configuration, le protocol de communication le plus répandu est Modbus TCP/IP. Il existe également des bornes qui communiquent entre elles en série (pontage d’une borne à l’autre avec un câble 2 fils en RS485) ; dans ce cas de figure, le protocol de communication le plus répandu est Modbus RTU. Dans les deux cas, on parle ici de Load Management géré en local.

Communication sans fil (OCPP Smart Charging) : les bornes sont toutes connectées à Internet, soit par Wifi, soit par GPRS (carte SIM). Les bornes sont alors intégrées à une plateforme de gestion de la charge et le Load Management se fait à distance via cette plateforme. La plateforme envoie directement les instructions de charge aux bornes via la protocol de communication OCPP Smart Charging. Ce système nécessite une communication Internet stable.

Gestion de la charge de bornes AC et DC

Il s’agit d’un système de gestion de la charge intelligente ou énergétique pouvant à la fois gérer des bornes en courant alternatif et en courant continu dans un même circuit électrique.

Gestion énergétique

Les systèmes de gestion énergétiques permettent de regrouper sur une même plateforme / App différents appareils énergétiques dans le but de faire de l’optimisation énergétique. Parmi ces appareils énergétiques, il y a notamment les bornes de charge (AC et/ou DC), les batteries de stockage, les panneaux photovoltaïques et les pompes à chaleur.

Objectifs :

gérer les ressources énergétiques
monitorer la consommation d’énergie
allouer la puissance, gérer les priorités de charge, programmer des sessions de charge en différé.

Interface standardisée pour système externe de gestion

Ces interfaces permettent une communication standardisée entre différents appareils énergétiques (bornes de charge, compteurs intelligents, onduleurs de panneaux photovoltaïque, pompe à chaleur, batteries de stockage, etc.). Voici quelques protocoles de communication standardisés :

Modbus TCP/IP
Modbus RTU (RS485)
OCPP Smart charging
EEBus.

Load Management Dynamique

Dynamique : il s’agit de répartir de manière équitable ou non (priorisation) une puissance donnée entre plusieurs bornes en tenant compte de la puissance actuellement disponible en fonction de la consommation en temps réel du bâtiment. P. ex. le disjoncteur principal du bâtiment est de 100A, ce qui équivaut à environ 69kW en triphasé. Avec un Load Management Dynamique, si le bâtiment consomme 60kW, il ne resterait alors que 9kW de disponible pour l’infrastructure de charge qui serait répartie entre les différentes bornes de charge en utilisation. Si maintenant le bâtiment ne consomme que 29kW, alors il resterait 40kW de disponible pour l’infrastructure. Ce système nécessite en général un compteur intelligent supplémentaire ainsi que des transformateurs de courant qui peuvent compter l’intensité (A – Ampère) requise par le bâtiment en temps réel, et ce compteur intelligent communique les informations à l’infrastructure de charge pour qu’elle puisse s’adapter en fonction de la puissance disponible.

Load Management Statique

Statique : il s’agit de répartir de manière équitable une puissance donnée entre chaque borne d’un même cluster. P.ex. j’ai une puissance de 40kW et 4 bornes. Si deux voitures chargent simultanément, les deux bornes en charge peuvent délivrer 20kW chacune. Si 4 voitures chargent simultanément, chaque borne délivre 10kW. Ce genre de système est souvent programmable sur les bornes mêmes et ne nécessite pas de contrôleur externe supplémentaire. Il y a une borne MASTER (maître) dans laquelle on programme la puissance maximale disponible et les autres bornes seront des bornes SLAVES (esclaves) qui reçoivent les instructions de la borne MASTER. On parle dans ce cas, d’un système propre au fabricant et intégré dans la technologie des bornes de charge. Cependant, il existe certaines marques de bornes qui nécessitent un contrôleur externe (module supplémentaire) qui va lui-même piloter un certain nombre de bornes.

Load split (Répartition de la charge)

Fonctionnalité permettant de partager une puissance disponible sur une borne en deux si la borne possède deux points de charge. Par exemple, une borne avec deux points de charge produit maximum 22kW : si une voiture charge, elle peut charger à 22kW, par contre si deux voitures chargent en même temps, elles n’auront chacune que 11kW.

Modbus RTU

Modbus RTU (Remote Terminal Unit) est un protocole de communication série Modbus conçu pour les systèmes d’automatisation industrielle.
Il facilite notamment l’échange de données entre divers dispositifs, tels que des capteurs, des actionneurs et des contrôleurs, connectés à un canal de communication partagé.

Modbus TCP/IP

Modbus est un protocole de communication industriel simple et largement utilisé qui permet d’envoyer des données entre des appareils industriels. Modbus TCP/IP est une adaptation du protocole Modbus bien établi pour une utilisation sur les réseaux TCP/IP et permet aux appareils Modbus de communiquer via Ethernet, ce qui facilite la connexion d’appareils sur de longues distances ou la connexion à des appareils via un réseau.

TCP/IP est un protocole de liaison de données utilisé sur Internet pour permettre aux ordinateurs et autres appareils d’envoyer et de recevoir des données.

L’acronyme TCP/IP signifie Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Il permet aux appareils connectés à Internet de communiquer entre eux via les réseaux.

Source : https://www.avg.com/fr/signal/what-is-tcp-ip ; https://www.ip-systemes.com/quest-ce-que-modbus-tcp.html#

OCPP 1.6

L’Open Charge Point Protocol (OCPP) offre une solution uniforme pour la méthode de communication entre le point de charge et le système central. Grâce à ce protocole, il est possible de connecter n’importe quel système central à n’importe quel point de charge, quel que soit le fournisseur. Une norme uniforme permet d’éviter toutes sortes de problèmes de coordination et constitue donc un avantage pour l’ensemble du marché des véhicules électriques.

Pour s’assurer que toutes les fonctions et fonctionnalités de sécurité sont présentes, la version 1.6 est obligatoire.

Planification de la charge

Certains systèmes de gestion de charge ou énergétiques ont la fonctionnalité d’activer des sessions de charge en différé. Cela permet d’optimiser la consommation d’énergie en fonction de la puissance disponible à des moments précis (heures creuses vs heures pleines).

Priorisation des points de charge

Cette fonctionnalité permet de prioriser un ou plusieurs points de charge. P.ex. j’ai une puissance maximale disponible pour l’infrastructure de charge de 52kW et il y a 7 bornes de charge. Je souhaite qu’une borne reste tout le temps à 22kW – priorisation de cette borne – et le reste de la puissance est réparti de manière équitable entre les 6 bornes restantes, soit 5kW chacune. Tous les systèmes de Load Management ne proposent pas cette fonctionnalité. Elle peut exister cependant dans la version statique et dynamique.

Puissance nominale de la borne

Les infrastructures de charge privées (raccordement domestique pour maison unifamiliale) sont en principe limitées à 11 kW, ce qui est recommandé et suffisant pour le domicile. Une puissance de charge plus forte (avec un maximum de 22 kW) nécessite une augmentation payante de la puissance de votre raccordement domestique. D’autre part, il faut s’assurer que la puissance de l’installation prévue correspond bien aux caractéristiques techniques de votre voiture électrique.

Il est à noter que le comparateur de bornes inclut des bornes dont la puissance nominale peut être adaptée (notamment de 22 kW à 11 kW).

PV Surplus (surplus d’électricité solaire)

Fonctionnalité pour une borne de charge de charger un véhicule électrique uniquement lorsque la production solaire dans une configuration d’autoconsommation, produit un surplus d’électricité par rapport à la consommation requise dans la maison. Cette fonctionnalité permet de charger son véhicule électrique au lieu de réinjecter le surplus d’électricité dans le réseau et de s’assurer de la charge de son véhicule grâce à une électricité locale et durable.

Réduction de la puissance par l’utilisateur

Fonctionnalité permettant à l’utilisateur de réduire la puissance d’une borne de charge soit via une App smartphone soit via un autre moyen accessible à partir de la borne. Par exemple, lorsqu’il n’est pas nécessaire de charger à une puissance de 11kW, car la voiture va rester stationnée plus de 8h d’affilée au même endroit, il est possible de réduire la puissance de la borne à 5 kW par exemple et de charger plus lentement. Ceci évite de créer un pic de consommation sur le réseau et ainsi de réduire votre facture d’électricité suite à l’augmentation des tarifs réseau basse tension entrée en vigueur le 1er janvier 2025.

Système de paiement

Moyen de paiement largement déployé en Europe comme par exemple un lecteur de carte bancaire ou un code QR généré. Ceci a été mis en place dans le cadre de la réglementation AFIR (Alternative Fuel Infrastructure Regulation) et l’accessibilité des infrastructures de charge publiques.

Modbus RTU

Modbus RTU

Découvrez ci-dessous les différents modèles :