Le Passage au 42 Volts

Pour Renault, la voiture sera dans les années à venir plus sûre, plus confortable et plus citoyenne dans le respect de l’environnement. Ces évolutions vont conduire à une présence accrue des composants électrique à bord, et à une augmentation de la consommation d’énergie électrique.

Le 42 Volts rendu nécessaire par la multiplication des composants électriques

Pour répondre aux exigences du marché, la majorité de nos véhicules sera équipée dans quelques années de nouveaux équipements de confort électriques, comme la direction assistée électrique, le pare-brise chauffant, voire une climatisation électrique. L’électronique embarquée, via les systèmes de navigation et multimédia, va apparaître également dans des proportions de plus en plus importantes. Des équipements de sécurité comme le freinage électrique associé avec l’ABS s’ajouteront à ces éléments.

En terme d’organes mécaniques, le moteur avec Camless - système de commande électro-magnétique des soupapes - pourra aussi être fortement consommateur d‘énergie électrique.

Ces innovations rendent donc nécessaire l’augmentation de la puissance électrique à bord (exprimée en nombre de watts), celle-ci étant égale au produit de la tension (en volts) par l’intensité (en ampères), d'où la formule U=RI.

Depuis 1980, les besoins en énergie électrique augmentent de 4% par an. La puissance électrique nécessaire à bord pour un véhicule Renault de milieu de gamme, a augmenté de 50% entre 1980 et 2000 et pourrait augmenter de 300 % pour un véhicule haut de Gamme en 2005.

Si un véhicule haut de gamme consomme aujourd’hui 1,5 kW, il consommera en 2005 autour de 5 kW. Ainsi, si la tension de bord restait à 14V, l’énergie électrique fournie ne permettrait pas de satisfaire à cette demande de prestations supplémentaires. Et même si l’intensité du courant était augmentée, les pertes en ligne résultantes diminueraient l’efficacité des machines électriques tournantes. L’architecture électrique actuelle ne sait donc répondre à la demande de puissance électrique nécessaire aux véhicules de demain.

Le choix de remplacer des systèmes hydrauliques par des équipements électriques permettra d’optimiser la gestion de l’énergie. Pour autant, rappelons que la consommation électrique a un effet direct sur la consommation de carburant (pour 100 W consommés, la consommation augmente de 0,17  l / 100 km pour un véhicule essence et de 0,15 l / 100 km pour un véhicule Diesel).

Mais le passage au 42 volts permettra d’optimiser la consommation d’énergie électrique par réduction des pertes en ligne et favorisera ainsi la réduction de la consommation et par conséquent des émissions de CO2 (contribuant à l’effet de serre).

L’allégement des câbles, dû à une diminution de l’intensité, jouera aussi en faveur d’une baisse de la consommation.

3 solutions envisagées pour passer au 42 volts

Pour alimenter ce nouveau réseau électrique, plusieurs solutions sont possibles dont l'une d'elles est d’ailleurs présentée sur le concept-car Renault Ellypse de 2002.

Solution 1: un alternateur en 42V

La première est l’usage d’un alternateur 42V permettant de répondre ainsi à une demande de puissance électrique qui pourrait atteindre 5 kW vers 2005 sur une voiture de type haut de gamme. Rappelons que les alternateurs 14V d’aujourd’hui sont limités à 2,5kW pour une puissance moyenne délivrée de 1,5 kW.

Solution 2: l'ADIVI (Alternateur Démarreur Intégré au Volant d'Inertie)

L’ADIVI (Alternateur Démarreur Intégré au Volant d’Inertie) est aussi une voie de recherche explorée par Renault. Alternateur, démarreur et volant moteur traditionnels sont supprimés et remplacés par un moteur électrique intercalé entre la motorisation thermique et la boite de vitesses. Les fonctions de ce système sont multiples : démarreur, générateur de courant de tensions diverses, apport additionnel de puissance, récupération d’énergie au freinage … Il apparaît que plus la tension est élevée, plus le rendement de ce type d’équipement sera meilleur.

En outre, l’ADIVI s’inscrit parfaitement dans le cadre d’une réduction de la consommation, puisqu’il permet de fonctionner en mode Stop&Go.

Cette fonction permet de couper automatiquement le moteur dès que celui-ci est au ralenti, après un arrêt du véhicule, à un feu rouge par exemple. Le redémarrage rapide et silencieux intervient dès que le conducteur enclenche une vitesse ou sollicite l’accélérateur.

Solution 3: un générateur auxiliaire à pile à combustible

Autre voie envisagée pour passer au 42 V : le générateur auxiliaire d’énergie pile à combustible. Dans le cadre d’un partenariat avec BMW et Delphi, Renault travaille sur cette technologie qui consiste à fournir toute l’énergie électrique nécessaire au réseau de bord par le moyen d’une petite pile à combustible à oxyde solide. Notons que cette pile peut fonctionner même moteur arrêté.

Avantage essentiel pour l’utilisateur, lequel bloqué dans la circulation pourrait arrêter son moteur tout en continuant à faire marcher la climatisation, par exemple.

L’architecture 42 V : une technologie maîtrisée par Renault

Certain de l’intérêt des constructeurs à passer au 42 V, Renault travaille sur cette technologie depuis quelques années. Résultat de ces travaux, le constructeur a présenté en 1998 un démonstrateur Scénic 42V.

L’objectif de Renault aujourd’hui est de passer au 42V au moment opportun, c’est à dire lorsque le marché des composants 42V sera suffisamment développé et lorsque tous les constructeurs seront prêts.

Cette hausse de puissance permettra d’avoir des véhicules mieux équipés en terme de prestations clients pour un même niveau de prix. Le développement du 42V passera cependant par une étape de bi-tension 14V-42V, notamment parce que l’éclairage tel qu’il existe aujourd’hui ne peut fonctionner qu’en 14V. Les premiers véhicules bi-tension devraient faire leur apparition chez Renault autour de 2004 et les véhicules « tout 42V » autour de 2007.