La gestion thermique de la batterie et du réseau 48 volts

L'hybridation légère à 48 volts ajoute au moteur thermique un petit réseau électrique haute intensité, une batterie lithium et un alterno-démarreur capable d'assister le moteur et de récupérer l'énergie au freinage. Ce système apporte une contrainte nouvelle : la batterie lithium et son électronique doivent être maintenues dans une fenêtre de température étroite, sous peine de vieillissement et de bridage. La gestion thermique déborde alors du moteur pour englober l'énergie électrique. Voir les systèmes 48 volts.

Deux réseaux, une assistance

Le véhicule conserve son réseau 12 volts pour l'électronique et l'éclairage, et ajoute un réseau 48 volts pour l'assistance. Un convertisseur relie les deux. Sur le réseau 48 volts, un alterno-démarreur — entraîné par courroie (BSG) ou intégré — assure le démarrage rapide et silencieux, apporte un couple d'appoint au moteur thermique et, en décélération, fonctionne en génératrice pour recharger la batterie au freinage. La batterie 48 volts est de faible capacité, de l'ordre de quelques centaines de wattheures à environ un kilowattheure.

Pourquoi la température compte tant

Une batterie lithium est sensible à la température, dans les deux sens :

• au chaud, au-delà d'environ 45 à 60 °C selon la chimie, le vieillissement s'accélère fortement : la durée de vie chute, et au-delà d'un seuil de sécurité la batterie doit être protégée ;
• au froid, en dessous de 0 °C, la chimie ralentit : la batterie délivre et accepte moins de puissance, la récupération au freinage et l'assistance sont réduites.

La fenêtre idéale se situe grossièrement entre 15 et 35 °C. Hors de cette plage, les performances baissent même si la batterie fonctionne. Le calculateur de gestion de la batterie — le BMS — surveille en permanence la température des cellules, la tension et le courant, et impose des limites de puissance en charge comme en décharge selon l'état thermique. Voir la voiture électrique vue de l'atelier.

Comment on la maintient en température

Selon les architectures, la gestion thermique de la batterie 48 volts prend plusieurs formes :

• refroidissement par air : un ventilateur, souvent alimenté par l'air de l'habitacle déjà climatisé, balaie le pack ; solution simple des systèmes les plus légers ;
• refroidissement par liquide : la batterie est raccordée à un petit circuit dédié, parfois relié au circuit basse température ou à la climatisation. Voir le circuit basse température ;
• réchauffage par grand froid, pour ramener les cellules dans leur plage utile avant de solliciter la batterie.

L'électronique de puissance — le convertisseur et l'onduleur de l'alterno-démarreur — produit elle aussi de la chaleur à évacuer, et fait partie du périmètre thermique du système.

Ce que le réseau 48 volts alimente aussi

Au-delà de l'assistance, le réseau 48 volts alimente sur certains modèles un compresseur de climatisation électrique, un compresseur d'air électrique (e-turbo ou e-compresseur) ou un catalyseur chauffé — autant d'organes qui produisent ou déplacent de la chaleur et élargissent le périmètre thermique du système. La batterie elle-même, à base de cellules lithium, est logée là où la température est la plus stable possible — sous un siège, dans le coffre — et reste en deçà du seuil des 60 volts qui définit la haute tension : elle se manipule donc avec précaution, mais sans l'appareillage d'un véhicule électrique de traction. Cette électrification, poussée par le resserrement des seuils d'émissions, ajoute une dimension électrique à une gestion thermique jusque-là purement mécanique. Voir les normes Euro.

Le bridage thermique, vu du conducteur

La conséquence pratique est un bridage de l'assistance. Quand la batterie sort de sa fenêtre, le BMS réduit la puissance disponible : moins d'assistance au couple, moins de récupération au freinage, un Start & Stop moins actif. Ce n'est pas une panne, c'est une protection — la même logique que la protection thermique du moteur. Voir la protection thermique du moteur et le Start & Stop.

Ce que le reprogrammateur doit savoir

Deux points de cadre. D'abord, l'hybridation, même légère, est un système supervisé dont le comportement dépend d'états batterie et de conditions thermiques : ses fonctions sont conditionnées, exactement comme les fonctions moteur à froid, et un relevé doit tenir compte de l'état thermique du pack. Voir les gestions hybrides. Ensuite, la batterie et son électronique de puissance ne sont pas le terrain d'intervention de l'atelier de reprogrammation : on décrit, on diagnostique, on remet en état, mais la sécurité électrique et la supervision priment. Le dialogue avec le système passe par le diagnostic, sur les mêmes bus que le reste du véhicule. Voir le bus de communication.

Diagnostic

Les vérifications utiles restent accessibles :

• lecture des températures de cellules et des limites de puissance imposées par le BMS en diagnostic ;
• contrôle du circuit de refroidissement du pack (pompe, ventilateur, obstruction des entrées d'air) ;
• vérification de l'état de charge et des limites, pour distinguer un bridage thermique d'un défaut électrique ;
• codes défaut du système d'hybridation et cohérence avec l'état thermique.

Une assistance qui « manque de punch » par forte chaleur ou grand froid n'est, le plus souvent, pas un défaut mais une batterie hors de sa fenêtre. Le reconnaître évite des remplacements inutiles.

Voir aussi les systèmes 48 volts, le Start & Stop et la voiture électrique vue de l'atelier.

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