Diagnostic de l’infrastructure de recharge et réalisation des mesures et des contrôles de fonctionnement prescrits

Charge rapide pour véhicules électriques

Rouler électriquement sans restrictions, tel est l’objectif lors de l’achat d’un véhicule électrique. Mobilité et flexibilité garanties grâce à la charge rapide DC et à sa dépendance involontaire du système de charge et de l’équipement de la borne de charge.

Mais que signifie la charge rapide et dans quelle mesure est-elle sûre pour l’utilisateur ?

La recharge en courant continu (CC) nécessite toujours une connexion entre le VE et le point de recharge via un câble de recharge fixe. La charge câblée des véhicules électriques (VE), également appelée charge conductive, peut s’effectuer selon différents modes de charge définis dans la norme système DIN EN 61851-1 (VDE 0122-1). Le mode de charge 4 est défini pour la charge avec du courant continu (charge DC) à des stations de charge fixes. Cette infrastructure de charge DC spéciale offre un niveau élevé de sécurité électrique et de protection de l’installation contre les surcharges, par exemple contre les incendies. Le verrouillage du connecteur de charge pendant le processus de charge offre une protection supplémentaire contre les contacts et les manipulations. La communication et la commande de la charge s’effectuent via une interface de communication spéciale. L’interface entre le véhicule et le point de charge est un critère décisif pour une utilisation sûre et confortable de l’infrastructure de charge.

Des normes différentes pour la charge rapide

Jusqu’à présent, de nombreuses prises de charge et variantes de couplage différentes et incompatibles entre elles sont disponibles sur le marché. Cinq normes se sont imposées dans le monde pour la charge rapide.

• CCS (Combo 2) – Combined Charging System de préférence en Europe et aux États-Unis
• CCS (Combo 1) – Combined Charging System monophasé de préférence aux États-Unis
• CHAdeMO – “CHArge DE MOve” Standard de préférence au Japon
• Tesla Supercharger
• GB/T Standard de préférence en Chine

En Allemagne, on trouve principalement 3 systèmes de recharge rapide DC. CCS (Combo 2), CHAdeMo et Tesla Supercharger.

CCS (Combo 2)

Le Combined Charging System (CCS) est un système de charge ouvert et universel pour VE, basé sur les normes internationales IEC 61851-1, IEC 61851-23, annexe CC et IEC 61851-24 pour l’équipement de charge.

Les normes pour les connecteurs de charge sont définies selon la norme CEI 62196 (configuration EE et -EF uniquement). La connexion CCS côté véhicule combine la charge en courant alternatif triphasé avec la possibilité de charge rapide en courant continu.

En tant que système, le CCS comprend aussi bien les connecteurs que les fonctions de contrôle et la communication entre le VE et l’infrastructure.

La communication étendue prévue pour la recharge en courant continu avec CCS est basée sur la norme DIN SPEC 70121 ou ISO 15118. Côté véhicule, la sécurité électrique est spécifiée par la norme ISO 17409.

CHAdeMO

CHAdeMO est un système de connexion développé au Japon pour la recharge des voitures électriques et des hybrides rechargeables. “CHAdeMO” est une abréviation de “CHArge de MOve,” équivalent de “charge pour mouvement”, et est un jeu de mots pour “O cha demo ikaga desuka.” en japonais, ce qui signifie “Prenons une tasse de thé en rechargeant”.

La prise CHAdeMO s’est établie comme le premier standard pour la recharge des véhicules électriques en courant continu (CC). Les marques de voitures qui ont cette prise en série à bord sont Toyota, Kia, Mitsubishi et Nissan. Tesla propose pour plusieurs modèles un adaptateur permettant de les connecter à une station de recharge CHAdeMO.

Test fonctionnel et mesure des systèmes de charge

Le dispositif de charge est une installation électrique fixe utilisable par des non professionnels qui doit être contrôlée conformément aux normes dans les lieux publics et commerciaux. (premier contrôle) Le contrôle de la fonctionnalité et de la sécurité électrique est effectué par un électricien spécialisé. La personne chargée du contrôle doit disposer de connaissances de base pour évaluer les valeurs de mesure et les contrôles des systèmes de charge rapide DC.

Le contenu des contrôles et les délais de contrôle résultent des normes, entre autres DIN EN 61851-1/22/23/24 (VDE 0122-1/2-2/2-3/2-4), ISO 15118-1, DIN SPEC 70121, IEC 60364-6 / DIN VDE 0100-600, EN 50110-1 / DIN VDE 0105-100, des instructions du fabricant et de l’installateur et, selon le lieu d’installation et le type d’utilisation, également des prescriptions légales.

La loi sur la protection du travail, le décret sur la sécurité des entreprises, les directives du ZVEH ainsi que les prescriptions de prévention des accidents des associations professionnelles fournissent des informations plus détaillées.

Pourquoi un contrôle ?

Conformément à l’article 2 (2) de la loi fondamentale, chacun a droit à la vie et à l’intégrité physique. Lors du processus de charge, l’utilisateur entre directement en contact avec la technologie de la borne de recharge. Par conséquent, les exigences de sécurité doivent être remplies dans des conditions normales (y compris dans différentes conditions climatiques), en tenant particulièrement compte des erreurs de manipulation et des abus prévisibles, en cas d’accident et de vandalisme.

Le contrôle à effectuer détermine l’état réel actuel et le compare ou l’évalue par rapport à l’état théorique. En cas d’écarts en dehors des limites de tolérance prédéfinies, une remise en état ainsi qu’un contrôle répété sont effectués.

Outre la législation, l’intérêt du donneur d’ordre, il existe entre-temps un grand intérêt commercial pour l’auditeur, car selon la BNetzA, outre les 38.876 points de charge normale publics, 6.493 points de charge rapide ont été officiellement déclarés en Allemagne pour le 01.07.2021.

Le bon choix des appareils de mesure / de contrôle

Lors du contrôle, la sécurité de la personne effectuant le contrôle, l’électricien spécialisé, est au centre des préoccupations. C’est pourquoi le choix correct d’un appareil de mesure/de contrôle approprié est particulièrement important. Ceux-ci doivent être conformes aux normes applicables des fabricants et des appareils. Les différentes méthodes de contrôle doivent notamment être conformes aux normes. La norme correspondante est la norme DIN EN 61557 (VDE 0413) Sécurité électrique dans les réseaux basse tension jusqu’à 1 000 V AC et 1 500 V DC – Appareils de contrôle, de mesure ou de surveillance des mesures de protection. En outre, la catégorie de mesure correcte est d’une grande importance. Celle-ci indique les domaines d’application autorisés des appareils de mesure et de contrôle pour les équipements et installations électriques destinés à être utilisés dans le domaine des réseaux basse tension. La classification de la catégorie de mesure est définie par la norme CEI 61010-1 (Règles de sécurité pour appareils électriques de mesure, de commande, de régulation et de laboratoire).

Le test des points de charge DC avec le PROFiTEST H+E XTRA C

Le contrôle conforme aux normes des points de charge DC comprend toutes les mesures permettant de vérifier la conformité de l’installation électrique et de la communication avec les exigences.

Le contrôle comprend l’inspection, l’essai et la mesure ainsi que l’établissement d’un rapport de contrôle.

Visiter

Avant de procéder au contrôle fonctionnel, entre autres de la communication, la station de recharge rapide DC est inspectée selon des instructions définies. Il convient de noter qu’il s’agit d’une installation électrique fixe pouvant être utilisée par des non professionnels ! L’inspection visuelle doit être documentée et peut être complétée par des images.

Contrôle fonctionnel de la communication DC-CCS (selon ISO 15118-1 / DIN SPEC 70121)

Pour vérifier la communication, il est important de respecter toutes les consignes de sécurité nécessaires. L’appareil de diagnostic PROFiTEST H+E XTRA C doit être connecté au point de charge DC et la norme / l’ordre des normes correspondant ISO 15118-1 ou DIN SPEC 70121 doit être présélectionné. Après le démarrage, l’authentification s’effectue entre autres au moyen d’une hotline téléphonique, d’un paiement en espèces, d’une carte de paiement, d’une carte de débit, d’une carte RFID, d’un appareil NFC, d’un SMS pour téléphone portable, d’une application pour smartphone, d’Internet, de Plug & Charge. Le testeur de diagnostic simule un VE avec une charge DC et une source DC. Pendant le test, il affiche les étapes suivantes du processus de test et des informations à leur sujet.

Structure du test visible dans le PDF.

Si le résultat est correct, les affirmations suivantes peuvent être faites :

• La charge a dépassé 3 A pendant le ChargeLoop (processus de charge)
• La station de recharge fonctionne, le VE peut en principe être alimenté en électricité
• Communication normative selon ISO 15118-1 / DIN SPEC 70121 en ordre

Vérification fonctionnelle de la communication CHAdeMo

Pendant le test, les étapes suivantes du processus de test et les informations à leur sujet sont affichées. Ici aussi, lors du contrôle de la communication, il est important de respecter toutes les consignes de sécurité nécessaires. L’appareil de diagnostic PROFiTEST H+E XTRA C doit être connecté au point de charge DC CHAdeMO. Après le démarrage, l’authentification s’effectue notamment au moyen d’une hotline téléphonique, d’un paiement en espèces, d’une carte bancaire, d’une carte de débit, d’une carte RFID, d’un appareil NFC, d’un SMS pour téléphone portable, d’une application pour smartphone, d’Internet, de Plug & Charge. Le testeur de diagnostic simule un VE avec une charge DC et une source DC.

La procédure de test suivante est lancée :

Contrôle conforme aux normes de la sécurité électrique au point de charge DC

Le contrôle de la sécurité électrique s’effectue avec le PROFITEST H+E XTRA ou le PROFITEST H+E XTRA C en combinaison avec le PROFITEST PRIME. Les contrôles doivent être effectués avec des appareils de mesure conformes aux normes par un électricien spécialisé.

• Mesure de la continuité à basse impédance du conducteur de protection
• Mesure de la résistance de boucle entre DC+ et DC-
• Vérification de la surveillance de l’isolation dans le système CCS
• Mesure de la résistance d’isolement
• Mesure de la tension résiduelle
• Mesure du courant de contact
• Contrôler le dispositif de protection contre les courants de défaut

La particularité du contrôle des points de charge DC est que la plupart des mesures ou des contrôles ne doivent être effectués que lorsque la charge est connectée à la source ! (entre autres, mesure de la boucle)

Utilisation pour vérifier l’efficacité des mesures de protection des points de charge

Pour les installations électriques, la protection contre les chocs électriques doit être assurée. Dans les installations DC, des exigences spécifiques doivent en outre être remplies conformément à la norme DIN VDE 0100, étant donné qu’il existe un risque d’incendie accru dû à des défauts d’isolation pouvant provoquer un arc électrique qui ne s’éteint pas.

L’évaluation de l’efficacité de la protection contre les chocs électriques et en cas de surintensité par coupure automatique aux points de charge AC/DC peut être démontrée avec les appareils PROFITEST H+E XTRA ou PROFITEST H+E XTRA C en combinaison avec l’appareil PROFITEST PRIME.

Dans ce cas, la mesure proprement dite est effectuée avec l’appareil de test PROFITEST PRIME. Dans ce cas, les appareils PROFITEST H+E XTRA ou PROFITEST H+E XTRA C font office d’adaptateurs.

Mesure de la résistance de boucle DC

Étant donné que même de faibles résistances de contact peuvent être très dangereuses, cette mesure doit être effectuée avec le PROFiTEST PRIME, conformément aux recommandations.

Avec des courants allant jusqu’à 400 ampères, même une faible résistance de contact au niveau du connecteur entraîne des pertes de chaleur importantes. Une résistance de 0,15 milliohm suffit déjà à transformer le connecteur en un fer à souder de 25 watts.

La prise plastique compacte actuelle de type CCS 2 (Combinded Charge System) doit toutefois être conservée. La chaleur s’y échappe difficilement. Comme les connecteurs sont des systèmes ouverts et que les surfaces de contact peuvent être encrassées ou endommagées par la poussière ou d’autres influences environnementales, des résistances de contact encore plus élevées pourraient rapidement faire griller les connecteurs. Avec des conséquences potentiellement fatales. (Source : Matthias Kübel, VW)

Méthode de mesure DC

Le PROFITEST PRIME permet, selon le type de contact, de mesurer l’impédance de boucle DC+ – DC-, DC+ – PE, DC- – PE. L’impédance de boucle Z est mesurée et le courant de court-circuit IK est déterminé afin de vérifier si les conditions de coupure des dispositifs de protection sont respectées. Dans le cas du point de charge DC, la mesure est uniquement pertinente pour déterminer l’impédance de boucle ainsi que les résistances de contact du système de connecteurs.

Informations utiles

L’impédance de boucle doit être mesurée pour chaque circuit au point le plus éloigné afin d’appréhender l’impédance de boucle maximale de l’installation.

Vérification de la surveillance de l’isolation dans le système CCS

La vérification de la surveillance de l’isolation s’effectue par simulation de résistances d’isolation définies de manière fixe et constitue un test de sécurité de l’EVSE pour vérifier la détection des défauts d’isolation. Cette vérification n’est effectuée qu’avec DC-CCS.

Le PROFiTEST XTRA C simule un VE avec une charge DC et une source DC. Le processus de charge s’arrête automatiquement après quelques secondes. La valeur ISO testée s’affiche sur l’écran de l’appareil de diagnostic.

Remarque ! Pendant la procédure de test, le pistolet de charge est automatiquement verrouillé et ne peut pas être retiré.

Caractéristiques techniques :
HDC+ : Haute valeur de résistance d’isolement entre DC+ et PE 475 kΩ
LDC+ : Faible valeur de résistance d’isolement entre DC+ et PE 95 kΩ
HDC- : Valeur de résistance d’isolement élevée entre DC- et PE 475 kΩ
LDC- : Faible valeur de résistance d’isolement entre DC- et PE 95 kΩ

Mesure de la tension résiduelle

La mesure de la tension résiduelle est recommandée pour s’assurer qu’il n’y a pas de risque de contact avec des pièces actives dangereuses. Cela s’applique en particulier aux attelages de véhicules lorsque la tension entre n’importe quel contact dépasse 60 V en courant continu ou 30 V en courant alternatif (valeur efficace) pendant la charge.

Après la déconnexion de l’attelage du véhicule de la fiche du véhicule, 2 exigences devraient être remplies, à condition que les contacts de l’attelage du véhicule ne soient pas conformes à l’IPXXB selon la norme CEI 60529 :

1. La charge entre tous les contacts doit être inférieure à 50 μC en 1 s, c’est-à-dire que la tension ne doit pas dépasser 60 V DC et 30 V AC (valeur efficace) en 1 s après la déconnexion.
2. L’énergie entre tous les contacts doit être inférieure à 0,2 J en l’espace de 10 s, c’est-à-dire que la tension ne doit pas dépasser 60 V CC et 30 V CA (valeur efficace) en l’espace de 10 s après la séparation.

Avec le PROFiTEST PRIME, le contrôle de l’absence de tension s’effectue par une mesure de la tension au cours de laquelle le temps de décharge tu est mesuré.

Contrôler le dispositif de protection contre les courants de défaut

Conformément aux normes applicables, les stations de recharge en courant continu doivent disposer de mesures de protection spécifiques. Les points de charge DC pour véhicules électriques avec câble de charge fixe doivent être équipés d’un dispositif de protection contre les courants de défaut RCD sur le câble ou dans l’installation d’alimentation. De plus amples informations sur les mesures de protection contre les courants de défaut dans les installations fixes sont disponibles dans la norme CEI 60364-7-722. La compatibilité avec un dispositif de protection contre les courants de défaut RCD de type A placé en amont peut également être obtenue par une double isolation ou une isolation renforcée du circuit qui provoque un courant continu de fuite vers un autre circuit et le conducteur de protection ou par l’utilisation de capteurs spéciaux pour la détection de courants de défaut continus de 6 mA.

Informations utiles

• Les dispositifs de protection contre les courants de défaut (RCD) sont utilisés pour la protection par coupure automatique de l’alimentation électrique en cas de contact indirect. L’efficacité de cette mesure doit être vérifiée par inspection et mesure. Il faut alors prouver qu’une coupure a lieu au plus tard lorsque le courant différentiel assigné I∆N est atteint et que la valeur limite convenue de la tension de contact admissible n’est pas dépassée.
• Le PROFiTEST PRIME permet de tester les dispositifs de protection à courant différentiel-résiduel sensibles aux courants alternatifs, pulsés et continus avec déclenchement instantané (type général), temporisé (type G) ou retardé (type S).

Méthode de mesure spéciale PROFiTEST PRIME

Pour déterminer la tension de contact U∆N apparaissant au courant de défaut nominal, l’appareil de contrôle mesure avec un courant qui ne représente qu’environ 1/3 du courant de défaut nominal. Cela permet d’éviter que le dispositif de protection contre les courants de défaut RCD ne se déclenche. L’avantage particulier de cette méthode de mesure réside dans le fait que vous pouvez mesurer facilement et rapidement la tension de contact sur chaque prise de courant sans que le dispositif de protection à courant différentiel-résiduel RCD ne se déclenche. La méthode de mesure habituelle et compliquée consistant à vérifier l’efficacité d’un point et à prouver que toutes les autres parties de l’installation à protéger sont reliées à basse impédance et de manière fiable à ce point de mesure via le conducteur PE peut être supprimée.

Nouveau – Test de dispositifs de protection à courant différentiel-résiduel 6 mA RDC-DD / RCMB

La norme DIN VDE 0100-722 (disposition d’installation pour les installations de recharge de la mobilité électrique) prévoit que chaque prise de courant pour la recharge d’un véhicule électrique doit être protégée par un dispositif de protection à courant différentiel-résiduel (RCD) séparé. En outre, une protection supplémentaire est prescrite en cas de charge polyphasée de courants de défaut continus lisses. Cette protection peut être assurée par un RCD de type B, un RDC-DD (Residual Direct Current – Detecting Device) ou un RCMB (Residual Current Monitoring Module). Les RDC-DD sont testés conformément à la norme CEI 62955 et les RCMB conformément à la norme IEC 62752. Les temps de déclenchement exigés sont indiqués ci-dessous :

Mesure de la résistance d’isolement

Afin d’éviter les dangers et les dommages dus aux courants de défaut et de fuite qui peuvent survenir en raison d’une isolation de ligne défectueuse, un contrôle de la résistance d’isolation entre les conducteurs actifs et le conducteur de protection relié à la terre est exigé.

La mesure de la résistance d’isolement s’effectue en délivrant une tension continue constante et un courant d’essai d’au moins 1 mA conformément à la norme DIN EN 61557-2.

Le test est effectué sur les stations de charge à courant continu sans système de surveillance de l’isolation.

Si la station de recharge pour véhicules électriques à courant continu comporte plusieurs sorties de courant continu destinées à fonctionner simultanément, chaque circuit de sortie doit en outre être séparé de tous les autres circuits de sortie par une isolation de base, une double isolation ou une isolation renforcée. Il est recommandé de mesurer en plus la résistance d’isolation entre les points de charge DC.

Informations utiles

• Les résistances d’isolement ne doivent être mesurées que sur des objets hors tension
• Ne touchez pas les pointes de mesure pendant la mesure. Il y a risque de blessure !
• Les objets de mesure capacitifs ne sont pas protégés lors de cette mesure. La connexion entre l’appareil de contrôle et l’objet à mesurer ne doit donc être coupée que lorsque la tension actuelle de la pointe de contrôle est “< 10 V”.
• Avant de mesurer l’isolation, il convient de vérifier si l’appareil indique < 1 kΩ en court-circuitant les fils de mesure sur les pointes de test. Cela permet d’éviter un mauvais branchement ou de détecter une interruption au niveau des cordons de mesure.

Mesure du courant de contact

Le courant de contact est mesuré pendant la charge d’une voiture électrique à une station de charge à courant continu dans certaines conditions. La valeur efficace du courant de contact est de 3,5 mA. Si cette valeur est dépassée, les exigences selon la norme DIN EN 61851-23 doivent être remplies pour une station de charge à courant continu pour véhicules électriques de la classe de protection I. Les véhicules électriques de la classe de protection I doivent être équipés d’un dispositif de protection contre les chocs électriques.

Informations utiles

• La pièce à mesurer doit être hors tension ! En cas de doute, il faut vérifier l’absence de tension avant de commencer la mesure.
• Avant de procéder au test, il convient de déconnecter les parties du circuit qui sont reliées par une résistance fixe ou par référence au conducteur de protection (par exemple, vérification de la connexion du VE).

Résumé

Les réglementations légales augmentent la pression sur les constructeurs automobiles du monde entier pour qu’ils réduisent les émissions de dioxyde de carbone de leurs véhicules. Par conséquent, le besoin de possibilités de recharge et de leurs différents concepts de recharge augmente également. Toutefois, le manque d’infrastructures fait que de nombreux utilisateurs se voient contraints de recharger leur véhicule à la maison. Pour les longs trajets, ils attendent toutefois un processus de chargement aussi rapide que possible.

En raison de ces exigences, l’infrastructure de recharge DC continue à être développée et doit donc être examinée.

Le contrôle des stations de recharge rapide, c’est-à-dire des points de recharge DC, pose toujours de nouveaux défis aux électriciens expérimentés. Avec des connaissances de base sur la communication des différents systèmes de charge ainsi que des connaissances de base sur les méthodes de mesure et leur application, il est possible de réaliser et d’évaluer le contrôle.

Exemple de rapport de contrôle.