Bornes de recharge connectées : comment l’IoT va-t-il faciliter la recharge de demain ?

Selon une étude du cabinet Berg Insight, en 2021, le nombre de bornes de recharge connectées s’élevait à 2,6 millions en Europe, soit 57 % du parc de bornes installées. Ces chiffres indiquent que les conducteurs de véhicules électriques ont accès à une offre très inégale. En effet, les bornes non-connectées, ne permettent pas aux utilisateurs de les géolocaliser. Les gestionnaires de parc de bornes ont quant à eux un travail plus compliqué étant donné qu’il ne peuvent pas en assurer la maintenance à distance, ni même savoir dans quel état se trouvent leur bornes. De plus, ce n’est qu’en mai 2023 – avec un an et demi de retard par rapport à la date butoir initialement énoncé par le gouvernement – que la France a enfin passé le cap des 100 000 bornes de recharges publiques disponibles. Une réalité qui révèle le caractère ambitieux de l’objectif de 7 millions de bornes installées en France d’ici 2030 fixé par la loi de transition énergétique pour la croissance verte.

Depuis 2009, l’Open Charge Alliance rassemble les leaders des infrastructures dédiées aux véhicules électriques, afin de mettre en place des standards tel que le protocole de communication OCPP (Open Charge Point Protocol). La norme ouverte OCPP régit l’interopérabilité entre les bornes de recharge et le système de gestion centralisé. Elle impose également qu’elles soient connectées.

Au-delà de cette norme de communication, deux réseaux cellulaires soutiennent le déploiement et l’utilisation faite des bornes de recharge.

Même si le nombre de bornes de recharge déployées est important – et que le gouvernement pousse en ce sens – la question de leur connectivité est critique pour atteindre les objectifs de soutenabilité d’une part, mais surtout pour améliorer l’expérience des usagers.
Revenons sur quelques innovations déjà annoncées

Tous les modèles de bornes de recharge peuvent être connectés. De la borne de recharge murale à la borne totem, en passant par la prise de recharge renforcée. Installées dans les parkings publics ou privés, elles offrent de nombreux avantages aussi bien aux particuliers qu’aux gestionnaires de flottes automobiles électrifiées.

La connectivité permet d’ores et déjà :

Les technologies de connectivité des bornes de recharge offriront une expérience utilisateur encore plus fluide dans les années à venir. Voici quelques exemples des innovations :

Le Plug&Charge est une technologie de recharge dédiée aux véhicules électriques qui ne fonctionne qu’avec des bornes connectées, considérées alors comme intelligentes. En effet, elles peuvent communiquer avec les véhicules qui viennent s’y brancher et accéder à certaines données du propriétaire. Cette communication est transparente pour l’utilisateur attitré du véhicule, notamment parce qu’il aura préalablement partagé les informations nécessaires au paiement sécurisé de ses recharges. L’authentification de l’utilisateur se fait automatiquement dès qu’il se branche à la borne, déclenchant la recharge et la facturation de manière transparente. La facture devra quant à elle être disponible dès la fin de la recharge, soit sur l’application du constructeur automobile, soit sur une application dédiée à définir.

Pour le conducteur, l’expérience de la recharge est donc plus fluide et plus simple lorsqu’il doit faire ses recharges ailleurs qu’à son domicile, à savoir via des bornes de recharge publiques ou sur son lieu de travail.

Gardons en tête que l’Europe plébiscite la production d’énergies renouvelables, qui ne peut être stockée. Pour se faire, il faudrait créer de grosses batteries et les déployer partout sur le territoire : une réalité qui irait à l’encontre même de l’objectif de l’UE. C’est à cette problématique que répond le « vehicule-to-grid » (V2G). Son apportsera conséquent car une voiture passe, en moyenne, 90 % de son temps en stationnement, donc potentiellement branchée. Le « vehicle-to-grid » (V2G) permet de transformer les voitures en unité de stockage de cette énergie « verte » et les bornes de recharge, qui doivent être bidirectionnelle, en convertisseur capable de réinjecter cette énergie dans le réseau.

Lors des pics de consommation, le réseau électrique, très sollicité, ne peut parfois pas répondre aux besoins de tous. Le principe : utiliser les batteries des voitures électriques en stationnement pour stocker l’énergie produite lors des périodes où la consommation électrique est faible. Cette énergie électrique sera ensuite réinjectée dans le réseau lorsque la demande augmente et que le véhicule n’est pas utilisé. A l’horizon 2025, l’année où les véhicules compatibles V2G seront disponibles sur le marché, ce dispositif sera utile dans les situations de tension du réseau électrique et/ou en cas d’intempéries. Les territoires insulaires sont un parfait exemple de l’utilité de cette innovation. Particulièrement exposées aux évènements climatiques majeurs, la voiture électrique et sa batterie servirait de générateur de secours en attendant le rétablissement des réseaux électriques. A noter, plusieurs études ont confirmées que le V2G ne dégrade pas la durée de vie des batteries.

Les opérateurs, notamment Bouygues Telecom, ont des accords dits de «roaming » (ou itinérance) à l’international. Ces accords permettent d’accompagner les fabricants de bornes présents à l’international mais ils permettraient aussi de connecter des bornes de recharge déjà installées qui ne l’étaient pas encore sans avoir à travailler avec plusieurs fournisseurs de connectivité. Grâce à la connectivité des bornes de recharge, les utilisateurs ont accès à une expérience fluide quel que soit le pays où ils rechargent leur véhicule. De fait, pour un constructeur, non seulement le déploiement international des bornes de recharge connectées devient plus facile :

– Il sera possible d’effectuer des actions de maintenance à distance en cas de problèmes sur la borne mais aussi de contacter avec le SAV directement (le gestionnaire de la borne peut la redémarrer si un câble se bloque par exemple).
– Il pourra aussi mettre à jour sa borne à distance,

Et l’utilisateurs aussi y trouve son compte :

– Il pourra accéder à toutes les informations concernant sa charge depuis une seule application,

– A terme, il n’aura plus besoin d’utiliser plusieurs cartes RFID,

– Il sera possible de visualiser la disponibilité et l’état de fonctionnement des bornes avant de s’arrêter en station,

– Il passera moins de temps à la borne,

– Il bénéficiera de notes de frais simplifiées : une borne connectée est capable de déterminer la consommation exacte d’un véhicule, et de créer une facture spécifique – voire de la transmettre directement à l’entreprise pour un remboursement mensuel.

Plusieurs fabricants travaillent aussi à la création d’un terminal de paiement intégré à la borne : l’utilisateur n’aura qu’à faire une empreinte bancaire avant de se brancher et il sera débité une fois la charge terminée.

Pour connecter les bornes de recharge, deux technologies sont généralement utilisées : la 4G et le LTE-M. Généralement, le choix entre ces deux réseaux dépend de l’usage et des contraintes.

Cas d’usage de la 4G : idéale pour une couverture mondiale sans latence

Le réseau 4G a des fonctionnalités étendues depuis quelques années déjà, sur l’IoT cellulaire pour répondre à la demande du marché notamment en ce qui concerne les débits de connexion. La 4G connecte les objets dits IoT nécessitant un réseau haut débit pour assurer à la fois la réception ou la transmission d’importants volumes de données, en temps réel ou en continu, ainsi que ceux ayant besoin de la voix. Un des principaux avantages de l’utilisation de cette technologie est aussi la couverture rapide à l’échelle mondiale car la 4G dispose déjà d’accords de roaming dans un très grand nombre de pays, là où les accords liés au LTE-M sont encore en déploiement étant donné que cette technologie est plus récente.

Utiliser la 4G permet donc de bénéficier d’un haut débit et d’une faible latence : deux caractéristiques indispensables pour la facturation de la consommation, mais aussi pour assurer la connectivité des bornes.

Cas d’usage du LTE-M : Idéal pour connecter des bornes qui se trouvent en zone enterrée ou semi-enterrée et faire des économies d’énergie

Le LTE-M (Long-Term Evolution for Machines) est une technologie peu énergivore et moins onéreuse que les modems 4G. Elle possède deux modes de veille permettant d’économiser sa batterie :

– Le mode « semi-éveil » (eDRX) où il ne communique plus mais reçoit des informations,

– Le mode « hibernation » (PSM) où il ne communique plus et ne reçoit plus d’informations. 

L’utilisation du LTE-M est aussi conseillée dans le cadre de communications en temps réel à cause de sa faible latence qui garantit un temps minimum entre l’envoi de grandes quantités d’informations et leur réception.

Le LTE-M permet de remonter les informations émanant de la borne lors d’une recharge, notamment la mesure de la quantité d’électricité consommée par le véhicule, une indication précieuse pour savoir quel volume de recharge a été faite et pouvoir facturer le client.

Les bornes sont connectées au réseau cellulaire via les antennes de Bouygues Telecom. La communication est alors chiffrée jusqu’au cœur du réseau. L’information passe ensuite par un VPN avant d’atteindre le serveur du client.