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La batterie – il ne suffit pas de la remplacer, il faut la programmer – partie 1.

03.04.2024

La batterie – il ne suffit pas de la remplacer, il faut la programmer – partie 1.

Dans cet article, pour changer, nous allons aborder le sujet de la gestion … de la charge de la batterie. Pour pouvoir optimiser ce processus, il est nécessaire de disposer des bonnes données.
C’est ce qui s’est produit lors du chargement des batteries au plomb utilisées dans les voitures comme batteries de démarrage. L’arrivée sur le marché de véhicules équipés d’un système start-stop a nécessité le développement de systèmes permettant de concrétiser l’idée de s’arrêter avec le moteur éteint. Dans la circulation urbaine, la fluidité de la conduite dépend fortement des feux de signalisation. L’attente pour conduire peut durer de quelques secondes à plusieurs minutes. Rester dans un embouteillage peut générer non seulement de l’impatience chez les conducteurs, mais aussi de la pollution, émise par un moteur en marche qui pourrait simplement être éteint à ce moment-là. Existe-t-il une solution pour compenser cet effet ?

Des changements sont nécessaires…

Pour mettre en pratique le système start-stop, un certain nombre de systèmes doivent fonctionner efficacement, que l’on peut regrouper en deux domaines principaux : la partie mécanique et la partie électrique. Les deux nécessitent des modifications spécifiques pour que le système start-stop fonctionne correctement. Dans la partie mécanique, par exemple, une augmentation de la résistance du démarreur est nécessaire

Il y a quelques années, pour aller d’un point A à un point B, il suffisait de démarrer le moteur. Désormais, il y aura beaucoup plus de cycles de ce type lors de la traversée d’une ville encombrée. En outre, la conception même du moteur doit pouvoir supporter autant de démarrages. Les modifications mécaniques ont consisté à adapter aux nouvelles exigences ce qui était déjà en place. Dans la partie électrique, en revanche, beaucoup de choses ont dû être créées à partir de zéro. Il en résulte qu’aujourd’hui, le remplacement d’une batterie n’est plus une simple opération mécanique. Une nouvelle batterie nécessite de plus en plus souvent un “enregistrement” dans la voiture pendant le remplacement. Les batteries ont également leurs propres exigences.

Exigences en matière de batterie.

Les systèmes d’arrêt-démarrage ont imposé la mise au point de batteries capables de supporter de multiples démarrages en cours de route. On estime que la durée de vie d’une batterie classique est d’environ 3 000 cycles de démarrage. Le nombre de démarrages d’un système start-stop est généralement d’environ. 2000 dans l’année. Si un tel système était basé sur des piles ordinaires, celles-ci dureraient 1,5 an (et en pratique moins en raison d’autres limitations). Avec le remplacement annuel obligatoire de la batterie, une telle situation serait inacceptable.

Ici, la batterie AGM est utilisée. Cette batterie fonctionne bien dans une voiture équipée d’un système start-stop grâce à son absorption plus rapide de la charge. En outre, sa plus grande résistance aux vibrations et sa conception plus sûre sont devenues une exigence pour les nouvelles constructions aujourd’hui.
L’emprisonnement de l’électrolyte dans le tapis en fibre de verre augmente la liberté de placement de la batterie dans le véhicule. Elle peut être placée à différents endroits, par exemple sous le siège ou dans le coffre. Tout cela fait des batteries AGM le choix privilégié pour les systèmes start-stop. Outre la technologie AGM, une batterie automobile traditionnelle améliorée, appelée EFB, est également utilisée. Le revêtement en polyester des plaques positives utilisé dans ce type de batterie augmente la stabilité du fonctionnement cyclique. L’EFB est un choix alternatif pour les véhicules équipés de systèmes d’arrêt-démarrage.
La dernière approche en la matière est l’utilisation de batteries Li-ion, qui constituent déjà presque une “boîte noire – avec protection, contrôle de l’état et diagnostic dans un seul boîtier.

Chaque démarrage est une consommation d’énergie tirée de la batterie. Et cette cavité doit être alimentée en permanence. Afin d’avoir une idée de l’état de charge de la batterie, des circuits ont dû être développés pour permettre de telles mesures. C’est ce besoin qui a motivé le développement des systèmes de gestion des batteries (BMS). Afin de pouvoir influencer le processus de charge de la batterie, des alternateurs dotés d’un régulateur de tension configurable ont été mis au point. Tout cela a permis d’introduire des diagnostics et des informations sur l’écran de l’ordinateur de bord lorsqu’une batterie ne fonctionne pas ou doit être remplacée. Le sujet du BMS semble assez complexe, c’est pourquoi nous allons nous pencher un peu plus sur son fonctionnement….

Comment fonctionne le système de gestion de l’énergie de la batterie – le BMS – en général ?

Les dispositions initiales pour déterminer l’état de la batterie étaient relativement simples. Cela est dû à l’évolution progressive du système et à l’ajout de nouvelles fonctionnalités.
La première étape de la mise en œuvre du BMS dans les véhicules a consisté à ajouter un capteur mesurant la direction et le courant circulant vers la batterie. Les données de ce capteur sont acheminées vers le module de commande de la carrosserie (BCM). Ce module recueille à son tour des informations provenant d’un certain nombre d’autres capteurs et sur l’état des circuits actifs, tels que l’allumage des feux ou le chauffage de la lunette arrière. Ces informations traitées sur la charge/décharge et les charges attachées sont acheminées vers l’ECU (Electronic Control Unit) du moteur. Dans la phase, ce contrôleur communique avec l’alternateur et peut modifier ses paramètres. Cette stratégie a été utilisée, par exemple, pour l’Opel Insignia. Passons donc au chapitre sur le courant et ses mesures.

Capteurs de courant – à gauche la pince intelligente (5QA915181), à droite le capteur de courant (13502261) circulant dans le câble menant à la batterie.

Le courant et sa mesure.

Les voitures sont généralement équipées de batteries pour démarrer et alimenter les systèmes du véhicule lorsque le moteur ne tourne pas. Cela signifie que l’état de la batterie ne doit pas seulement être surveillé pendant la conduite. La batterie d’une voiture se décharge lorsque le moteur est éteint et n’entraîne pas l’alternateur. Cela se produit, par exemple, lors d’un arrêt momentané lorsque le système start-stop est déclenché. De même, lorsque la voiture est garée et à l’arrêt, le courant, bien que beaucoup plus faible, est toujours prélevé sur la batterie. De plus, lorsque le moteur tourne, de nombreux appareils de la voiture consomment un courant qui peut s’avérer très important. Il peut en résulter une situation où la quantité de courant générée par l’alternateur ne couvre pas entièrement la demande du système. La perte est, bien entendu, reconstituée à partir de la batterie, ce qui aggrave sa décharge. Il est donc important de surveiller le courant. Progressivement, les capacités de mesure des systèmes BMS ont commencé à être étendues pour mieux surveiller l’état de la batterie, en particulier pour les types de cellules sensibles à la surcharge ou à la suralimentation. La batterie est ainsi devenue un module doté de sa propre interface de communication. Nous vous expliquerons ce que cela signifie pour les utilisateurs de la voiture, ainsi que pour les techniciens qui l’utilisent, dans la deuxième partie de l’article.

Les batteries Li-ion modernes utilisées dans les voitures sont déjà dotées d’un BMS intégré et nécessitent une communication avec le contrôleur.

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