La voiture de demain fonctionnera sur 48 volts

Dans les années 50, l’industrie automobile a franchi un cap en abandonnant le vieillissant réseau électrique en 6 volts au profit du 12 volts. Elle s’apprête à en franchir un nouveau, en passant à 48 volts ! Une évolution rendue nécessaire par des normes antipollution toujours plus exigeantes, ainsi que par la multiplication d’équipements électriques très énergivores. Mais qui ouvre aussi de nouvelles perspectives…

Cela ne vous a pas échappé si vous êtes un lecteur régulier de ce blog : en 2021, les constructeurs devront respecter la norme fixant à 95 g/km de CO2 les émissions moyennes de leurs voitures immatriculées. Autant dire qu’il y a du pain sur la planche, car aujourd’hui, les constructeurs tournent autour des 130 g/km en moyenne, et 2021, c’est dans seulement 7 ans. Autant dire après-demain vu le rythme de renouvellement des modèles ! Pour couronner le tout, le nouveau cycle d’homologation WLTP, plus réaliste et donc plus sévère que le NEDC actuel, devrait entrer en vigueur dès 2017.

Le test d’homologation ? Pas très réaliste !

La future norme de mesures d’émissions polluantes WLTP sera plus stricte que l’actuelle.

En outre, nos autos sont de plus en plus bardées d’équipements électriques et électroniques, si bien que le réseau de bord en 12 volts est fortement sollicité. Cela ne va pas aller en s’arrangeant, vu l’arrivée de sources électriques nouvelles (les systèmes de récupération d’énergie cinétique ou thermique à l’échappement).

En théorie, rien n’empêcherait de continuer à utiliser le circuit 12 volts : ces systèmes peuvent parfaitement fonctionner à cette tension. Mais avec d’autres contraintes. Rappelez-vous de vos cours de physique de lycée :

2ce3fcbf069aed523f2f99d379f0b12fP est la puissance (exprimée en watts), qui est égale à la tension U (en volts), multipliée par l’intensité I (en ampères). À tension identique, alimenter un appareil de puissance supérieure nécessite donc d’augmenter l’intensité du courant. On peut faire l’analogie avec un tuyau d’eau : pour remplir la baignoire plus vite à diamètre de tuyau identique, il faut augmenter le débit de liquide… au risque de casser le tuyau. C’est la même chose avec l’électricité : plus l’intensité est élevée, plus le câble conducteur chauffe. À la limite, son cuivre fond, et c’est le court-circuit et rapidement l’incendie. Pas top !

Il existe bien une parade : augmenter la section du câble. Mais cette stratégie a ses limites, car un câble plus gros est plus lourd et génère également davantage de déperdition de puissance. Mieux vaut donc augmenter la tension (en volts), comme le montre le tableau ci-dessous :

tabloEn 48 volts, pas besoin d’une forte intensité, et l’on peut donc adopter des câbles plus légers. En bonus, on perd moins de puissance le long du faisceau ! Le beurre et l’argent du beurre. Pour autant, toute la voiture ne va pas basculer au 48 volts. Mais elle va recevoir un deuxième faisceau à cette tension, relié au classique réseau en 12 volts par un convertisseur. Tous les gros producteurs/consommateurs sont alors déplacés sur le faisceau en 48 volts. Parmi ceux-ci, citons notamment :

  • l’alternateur,
  • les résistances de dégivrage (pour le pare-brise et la lunette arrière),
  • les diverses pompes (à vide, à eau, à carburant),
  • la direction assistée électrique,
  • l’éclairage extérieur,
  • l’amplificateur du système audio,
  • ou encore l’éventuel système antiroulis actif.

Mais ce réseau à « haute tension » permet aussi d’augmenter la puissance générée par les systèmes de récupération d’énergie, ou encore d’étendre facilement les fonctionnalités du stop/start, qui peut alors couper le moteur thermique plus tôt, ou l’assister lors de fortes sollicitations (hybridation légère).

Et ce n’est pas tout ! La puissance électrique supplémentaire ouvre la voie à de nouvelles fonctions. Du côté des équipements, le compresseur de climatisation peut par exemple devenir électrique, ce qui rend possible de le faire fonctionner même lorsque le moteur est coupé (utile avec le stop/start et l’hybridation légère). On peut également imaginer d’électrifier intégralement les systèmes de suspensions antiroulis actifs.

Mais le vrai progrès viendra du turbo électrique, récemment présenté par Audi sur un concept-car, ou encore de la possibilité de supprimer l’arbre à cames, en commandant les soupapes de façon électromagnétique ou électrohydraulique. À la clé, de substantielles baisses des émissions de CO2 !

Selon les experts, le réseau de bord en 48 volts permettrait de réduire facilement de 30 % ces émissions, en échange d’un surcoût raisonnable : environ 1100 € pour une berline 2 litres classique. Un surcoût qui devrait encore baisser d’ici à 2021…

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