Les systèmes électriques à bord des voitures conventionnelles et hybrides sont souvent méconnus. Dans cet article, nous vous expliquons les différents éléments qui composent ces systèmes et comment ils fonctionnent ensemble pour alimenter les différents composants électriques de la voiture.
Voiture conventionnelle
Toutes les voitures conventionnelles, qui ne sont pas hybrides ou électriques, possèdent un système électrique composé de quatre éléments principaux :
- L’alternateur, qui charge la batterie lorsque la voiture est en marche.
- La batterie, qui stocke l’énergie électrique.
- L’électronique de contrôle, qui gère la recharge de la batterie et l’alimentation des différents composants électriques.
- Les consommateurs, tels que le démarreur, les bougies, les ventilateurs, les vitres, les feux, la radio, etc.
L’alternateur est entraîné par le moteur et recharge la batterie lorsque la voiture est en mouvement. Pendant l’arrêt du moteur, les consommateurs puisent leur énergie dans la batterie. Il est important de noter que l’alternateur a une poulie plus petite que le vilebrequin, ce qui lui permet de tourner plus rapidement que le moteur au ralenti et de fournir suffisamment de puissance électrique. La puissance maximale de l’alternateur est généralement atteinte entre 4 000 et 6 000 tr/min, en fonction de sa conception.
La batterie est dimensionnée en fonction du démarreur, qui nécessite une grande puissance pour démarrer le moteur. Les moteurs diesel ont généralement des batteries plus puissantes que les moteurs à essence plus petits.
Microhybride
Le terme “microhybride” est souvent source de confusion, car il peut désigner différents types de systèmes. Dans cet article, nous le définissons comme un système intermédiaire entre une voiture conventionnelle et une voiture hybride, sans moteur électrique pour la traction.
Les composants habituels d’un système microhybride sont :
- Moteur/générateur (alternateur)
- Batterie auxiliaire (12 V)
- Batterie d’accumulateurs (48 V)
- Convertisseur DC/DC
- Consommateurs
- Gestion électrique de l’ECU
Le système auxiliaire de 48 V permet de récupérer de l’énergie lors du freinage et de l’envoyer aux consommateurs. Il permet également de remplacer certains composants mécaniques par des composants électriques, comme le compresseur de climatisation. Ainsi, même lorsque la voiture est à l’arrêt, le refroidissement continue de fonctionner.
Le convertisseur DC/DC convertit la tension de 48 V en une tension de 12 V adaptée aux consommateurs. L’alternateur agit à la fois comme un moteur de démarrage et comme un générateur pour alimenter les systèmes 12 V et 48 V. Tout cela est contrôlé par un calculateur dédié.
Le système 48 V offre une puissance supérieure sans avoir à transporter de gros courants. Cela permet d’utiliser des câbles plus fins et de réduire le poids et les coûts. Cependant, les systèmes microhybrides ne sont pas encore largement utilisés dans la production de voitures.
Hybride
Les voitures hybrides sont les plus complexes en termes de systèmes électriques, car elles doivent coordonner le système de propulsion thermique avec le système électrique. Il existe trois types d’hybrides : série, parallèle et mixte.
- Hybride en série : le moteur thermique ne sert que de générateur électrique.
- Hybride parallèle : le moteur thermique et le moteur électrique sont connectés mécaniquement aux roues.
- Hybride mixte : le moteur thermique peut propulser la voiture et recharger la batterie en même temps.
Les systèmes électriques des voitures hybrides sont similaires, quel que soit le type d’hybride. Les principaux composants sont :
- Générateur auxiliaire (alternateur)
- Batterie auxiliaire (12 V)
- Générateur principal (moteur électrique auxiliaire)
- Moteur électrique (traction)
- Compresseur électrique de climatisation
- Chauffage électrique auxiliaire (PTC)
- Direction assistée électrique
- Servofrein électrique (pompe à vide ou assistance directe)
- Onduleur/contrôleur
- BMS (système de gestion de batterie)
- Convertisseur DC-DC bidirectionnel (AT/BT)
- Batterie de traction (AT : 300 à 600 V)
- Climatisation de la batterie de traction
- Gestion électrique de l’ECU
Ces composants permettent de coordonner le moteur thermique et le moteur électrique, de recharger la batterie et d’alimenter les différents systèmes électriques de la voiture.
Hybride rechargeable
Les voitures hybrides rechargeables sont similaires aux voitures hybrides, mais elles sont équipées d’un chargeur et de batteries de plus grande capacité. Le chargeur convertit l’électricité du réseau domestique en courant continu pour recharger les batteries. Les batteries de plus grande capacité permettent une autonomie électrique plus importante. Les autres composants du système électrique restent les mêmes que dans les voitures hybrides.
Voitures électriques
Les voitures électriques sont entièrement alimentées par l’électricité et ne possèdent pas de moteur thermique. Les composants électriques des voitures électriques comprennent :
- Batterie auxiliaire (12 V)
- Moteur électrique (traction)
- Compresseur électrique de climatisation
- Chauffage électrique auxiliaire (PTC)
- Direction assistée électrique
- Servofrein électrique (pompe à vide ou assistance directe)
- Onduleur/contrôleur
- BMS (système de gestion de batterie)
- Convertisseur DC-DC bidirectionnel (AT/BT)
- Chargeur AC/DC
- Batterie de traction (HV : 300 à 600 V)
- Climatisation de la batterie de traction
- Gestion électrique de l’ECU
Les voitures électriques existent en différentes variantes en fonction du nombre de moteurs électriques utilisés. Certains modèles utilisent un seul moteur pour propulser les roues, tandis que d’autres utilisent plusieurs moteurs pour une transmission intégrale. Les voitures électriques sont de plus en plus populaires et offrent une alternative écologique à la conduite conventionnelle.
En conclusion, les systèmes électriques des voitures sont complexes, mais ils permettent d’alimenter les différents composants électriques et de rendre la conduite plus efficace et respectueuse de l’environnement. Que vous conduisiez une voiture conventionnelle, hybride ou électrique, il est important de comprendre comment fonctionne le système électrique de votre véhicule.
