Le concept-car Audi RS 5 TDI est équipé d’un réseau en 48 volts et d’un turbo électrique.
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.
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 :
P 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 :
En 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).
Un prototype de VW Golf équipée par Continental d’un faisceau en 48 volts.
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 !
Le réseau électrique en 48 volts représente un bon intermédiaire avant la propulsion 100% hybride. (© Continental)
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…
Bravo pour votre article, très accessible et remarquablement détaillé !
Merci 🙂
VD
Mais quel est l’avantage de conserver les 2 circuits electriques, 12V et 48V ?
Pourquoi ne pas passer sur une version complete en 48V ?
Je pense que l’attrait est avant tout économique. Passer l’intégralité du faisceau en 48V supposerait de changer toutes les pièces électroniques (moteurs de lève-vitres, capteurs, calculateurs divers…). Coûteux, d’autant que toutes ces pièces existent à bas coût en version 12V. Mais on peut supposer qu’à terme, le 48V s’imposera pour tous les équipements.
VD
Bonjour Vincent,
Merci pour cet article clair et documenté sur un sujet d’évolution quasi programmée de nos voitures, depuis que l’électronique de bord est prépondérante et que l’électricité de traction devient banale.
Ce projet en rejoint un autre, plus ancien, que l’on attribue à Citroën + Valéo à la fin des années 80 lorsque qu’il fut annoncé et démontré un modèle (moyenne gamme) équipé d’un combiné alternateur/démarreur/générateur/moteur en 48 Volts.
Le tout sous la forme d’un moteur galette.
Alléchant puis … rien. Je serais curieux de savoir si l’on peut retrouver trace de ce projet, très en avance sur son temps.
Ce système est loin d’avoir disparu, si j’en crois mes informations, puisqu’il est utilisé sur tous les modèles « Start and Stop » Citroen, Peugeot et d’autres. En fait, l’alternateur et le démarreur ont été remplacés par un « alterno-démarreur » situé grosso-modo dans la cloche d’embrayage. Plus de pignon de démarreur puisqu’il est monté directement sur l’arbre de sortie-moteur. Peu de gens connaissent la réalité du système…
Bonjour,
Merci de cette réponse, ce doit en effet être un dérivé de ce projet, tout semble correspondre.
Il semble que les fonctions générateur et propulseur se soient donc perdues en route … provisoirement peut être.
Ce qui était intéressant dans ce projet, qui date d’une vingtaine d’années, était l’annonce, manifestement prématurée du passage en 48 V.
ça fait en effet bien longtemps qu’on pense au 48v, lors d’une visite d’une usine de fabrication de moteur électrique en normandie (il y a prés de 20 ans), le bureau d’étude planchait déjà sur le 24/48v. Le multiplexage à sans doute permis de réduire considérablement le nombre/poids de câble cuivre dans les voitures et donc de repousser la mise en place d’une tension plus élevée. Reste à connaitre le poids et le prix des batteries de 48v…. car après une courte recherche (j’avoue), le gain au final ne semble pas si évident.
Merci pour toutes ces informations! Tout ce qui peut réduire les émissions de CO2 est bon à prendre mais la question du prix reste importante… je ne trouve pas qu’un surcoût de 1100 euros soit « raisonnable »… sauf si cette réduction de CO2 entraîne aussi une réduction des taxes comme la TVS par exemple…
Bonjour, c’est tout à fait atteignable ces chiffres ! Il suffit que les constructeurs le décident. La voiture du futur nous paraît encore un peu futuriste là aujourd’hui mais il va bien falloir y arriver. Nous n’avons plus le choix, si nous ne voulons pas que d’ici 30 ou 50 ans notre si belle planète soit invivable !!!