Les objectifs de réduction des émissions de CO2 à l'horizon 2030 sont irréalisables sans hybridation. L’architecture 48 Volts Valeo est une solution d’hybridation pour tous types de véhicules, permettant des gains supérieurs à un système d’hybridation 12 Volts et une solution d’électrification complète pour les véhicules légers.
Qu’est-ce que l’hybridation légère ?
L’hybridation 48V est une technologie de véhicule électrique hybride qui utilise un système électrique de 48 volts en plus du système conventionnel de 12 volts que l’on trouve dans la plupart des voitures.
Le système 48V comprend généralement une batterie lithium-ion de 48 volts, un générateur-démarreur intégré à entraînement par courroie (BISG) et un convertisseur DC/DC.
Quelle est la différence entre l’hybridation complète et l’hybridation légère ?
L’hybridation complète et l’hybridation légère sont deux approches différentes de l’électrification des véhicules, qui combinent généralement un moteur à combustion interne avec un ou plusieurs moteurs électriques. Voici les différences entre les deux :
- Hybridation complète (Full Hybrid) :
- Dans un système d’hybridation complète, le véhicule peut être propulsé par le moteur électrique seul, le moteur à combustion interne seul ou une combinaison des deux, en fonction des besoins de conduite et des conditions.
- Ce type d’hybridation permet généralement au véhicule de rouler sur de courtes distances uniquement en utilisant l’énergie électrique stockée dans la batterie. Le moteur à combustion interne peut être utilisé pour la propulsion à des vitesses plus élevées ou lorsque la demande en puissance est plus élevée.
- L’énergie de freinage est souvent récupérée pour recharger la batterie, améliorant ainsi l’efficacité énergétique globale du véhicule.
- Hybridation légère (Mild Hybrid) :
- Dans un système d’hybridation légère, le moteur électrique est généralement utilisé pour assister le moteur à combustion interne, mais il n’est pas capable de propulser le véhicule seul.
- Les systèmes d’hybridation légère peuvent être utilisés pour des fonctions telles que le démarrage du moteur, la récupération d’énergie au freinage, l’assistance au moteur à essence ou diesel lors de l’accélération, et la désactivation du moteur à combustion interne lorsqu’il est inactif, comme à l’arrêt ou lors de la décélération.
- Contrairement aux véhicules hybrides complets, les véhicules hybrides légers ne peuvent pas rouler sur de courtes distances en utilisant uniquement l’énergie électrique de la batterie. Le moteur à combustion interne est toujours nécessaire pour la propulsion principale du véhicule.
En résumé, l’hybridation complète offre une capacité de conduite électrique plus étendue et une réduction significative de la consommation de carburant, tandis que l’hybridation légère offre des améliorations moins prononcées de l’efficacité énergétique, mais peut être plus simple et moins coûteuse à mettre en œuvre.
Quels sont les avantages de l’hybridation légère 48V ?
- Amélioration de l’efficacité énergétique : L’ajout d’un système hybride léger 48V permet de récupérer et de réutiliser l’énergie généralement perdue lors du freinage ou de la décélération, ce qui améliore l’efficacité globale du véhicule et réduit la consommation de carburant.
- Réduction des émissions : En réduisant la dépendance au moteur à combustion interne et en optimisant son fonctionnement, les véhicules équipés d’une hybridation légère 48V peuvent réduire leurs émissions de CO2 et d’autres polluants atmosphériques.
- Meilleure performance : Le moteur électrique 48V peut fournir un couple supplémentaire lors des accélérations, ce qui peut améliorer les performances du véhicule tout en offrant une expérience de conduite plus fluide.
- Réduction du stress mécanique : En fournissant une assistance au moteur thermique dans certaines situations, l’hybridation légère peut contribuer à réduire l’usure et la fatigue du moteur, ce qui peut potentiellement prolonger sa durée de vie.
- Fonctionnalités supplémentaires : Les systèmes hybrides légers 48V peuvent également permettre l’intégration de fonctionnalités telles que le démarrage/arrêt automatique du moteur, la récupération d’énergie au freinage et l’assistance au couple, améliorant ainsi le confort et la commodité du conducteur.
Hybride 48 Volts : les systèmes de Valeo
L’augmentation du niveau de tension à 48 Volts permet de maximiser les avantages du système d’hybridation en matière de réduction des émissions de CO2 et d’économie de carburant. Ce système de propulsion, utilisable en hybride ou en mode 100 % électrique, a l’avantage d’être en moyenne 20 % plus abordable que les moteurs haute tension (supérieure à 60 Volts) grâce à une architecture moins complexe qui nécessite moins d’équipements de sécurité.
Valeo propose deux niveaux d’hybridation 48 Volts :
Hybrid4all : l’hybridation 48V abordable
- Niveau 1 – l’hybride pour tous : 5 % d’économie de carburant avec un gain de confort et de puissance (par rapport à un système 12 volts)
- Récupération d’énergie au freinage, stockage de l’énergie dans la batterie lithium ion 48 Volts.
- Assistance en couple : l’alterno-démarreur de 48 Volts aide le moteur à combustion lors des phases d’accélération grâce à l’énergie récupérée.
- Alimentation électrique : l’énergie stockée dans la batterie au lithium-ion de 48 Volts est envoyée dans le convertisseur de courant 48 Volts afin d’alimenter sur le réseau électrique du véhicule afin d’alimenter les accessoires (auto-radio, essuies glaces…).
L’hybride 48V avec un moteur électrique
- Niveau 2 – l’hybride avec roulage 100 % électrique : environ 15 % d’économie de carburant avec un gain de confort et de puissance supérieur
- Niveau 1 auquel est ajouté un moteur électrique de traction 48 Volts
- Combiné avec une batterie de capacité supérieure, le véhicule peut se déplacer en mode 100 % électrique.
- Les prestations sont similaires à un système d’hybridation haute tension.
La gamme de moteurs électriques 48V Valeo
La gamme 48 Volts de Valeo répond aux différents besoins de la gamme d’hybridation moteur existante. Cette offre 48 Volts comprend différents moteurs électriques dont la puissance varie selon le besoin :
- L’alterno-démarreur 48 Volts, de 4 à 6 kW, qui a déjà été vendu à plus d’1 M d’exemplaires par Valeo, a été développé en s’appuyant sur le savoir-faire acquis sur l’alterno-démarreur 12 Volts ;
- Le moteur électrique 48 Volts 15 kW, refroidi à huile et permettant d’équiper une boîte de vitesses à double embrayage hybride, sera en production série en 2021 ;
- Le moteur électrique 48 Volts 25kW, refroidi à eau, peut également être positionné sur l’essieu arrière du véhicule afin de fournir une fonction de 4 roues motrices électriques et améliorer l’expérience de conduite.
En parallèle, Valeo produit également le convertisseur de courant 48 Volts qui permet de transférer l’énergie stockée dans la batterie vers le réseau de bord 12 Volts du véhicule. La production en série a également démarré en 2017 avec une version refroidie à air répondant notamment aux exigences de compromis coût – performance. Une nouvelle génération lancée en 2021 est capable de répondre à tous les besoins en énergie grâce à son refroidissement adaptable par air ou par eau.
Les solutions Valeo comprennent une batterie au lithium-ion supplémentaire de 48 Volts, un convertisseur de courant 48 Volts, un nouvel alterno-démarreur de 48 Volts et une gamme de moteurs électriques qui intègrent de nouvelles fonctions :
- Récupération de l’énergie lors du freinage, laquelle est stockée dans la batterie au lithium-ion de 48 Volts ;
- Assistance de couple : l’alterno-démarreur de 48 Volts aide le moteur lors des phases d’accélération grâce à l’énergie récupérée ;
- Alimentation électrique : l’énergie stockée dans la batterie au lithium-ion de 48 Volts est envoyée dans le convertisseur de courant 48 Volts afin d’alimenter le réseau électrique du véhicule.
Pour aller plus loin, le véhicule hybride rechargeable
Le premier véhicule rechargeable basse tension 48V
Dans sa recherche de l’excellence et du développement du 48 Volts, Valeo propose le tout premier véhicule rechargeable en fonctionnement basse tension 48 Volts. L’architecture 4 roues motrices électriques (avec un alterno-démarreur 48 Volts et un moteur électrique 48 Volts sur l’essieu arrière) permet d’améliorer significativement la manoeuvrabilité surtout en conditions difficile comme sur la neige.
En combinant l’hybridation 48 Volts avec une batterie 48 Volts de plus grande capacité, cette solution hybride rechargeable confère une autonomie électrique allant jusqu’à 80 km, assurant ainsi une réduction drastique des émissions de CO2 sur ce cycle.
L’hybride rechargeable 48V, une solution économique
Cette solution permet de rouler en tout électrique sur une quarantaine de kilomètres, le moteur thermique prenant le relais pour les déplacements plus longs. Grâce à la géolocalisation, le mode 100 % électrique s’active automatiquement dès que le véhicule entre dans une zone à circulation restreinte. Par ailleurs, lorsque le conducteur a renseigné son itinéraire dans le GPS, le véhicule peut adapter l’usage de la motorisation électrique. Par rapport aux véhicules hybrides rechargeables classiques fonctionnant à haute tension, l’hybride rechargeable 48 Volts de Valeo est plus économique, le coût moyen de la technologie 48 Volts étant inférieur d’environ 20 %.
Le 48 Volts, pour la mobilité pure électrique
Un point très important est que la mobilité électrique de demain ne se limitera pas aux voitures particulières. Valeo propose de réutiliser la technologie 48 Volts initialement développée pour les hybrides pour toutes ces nouvelles applications de mobilité électrique telles que les 2, 3 ou 4 roues légers. Valeo est notamment le fournisseur du moteur de la Citroën AMI.
La eCityCar de Valeo
Ce prototype 100 % électrique, fonctionnant à basse tension en 48 Volts, est le tout premier démonstrateur 48 Volts intégralement propulsé par Valeo (hors batterie).
Ce véhicule électrique deux places peut atteindre une vitesse maximale de 100 km/h et a une autonomie de 150 km. Sa taille et surtout son poids réduits en font le moyen de transport parfait pour les petits trajets comme les trajets citadins. Il est rechargeable sur n’importe quelle borne électrique.
Le 48 Volts 100 % électrique de Valeo est également et surtout plus économique (20 % moins cher) qu’une solution tout électrique actuelle, car son système basse tension ne nécessite aucune protection spécifique alors que les véhicules électriques en haute tension actuels sont soumis à des réglementations et des accréditations contraignantes. Le coût d’un petit véhicule 48 Volts 100 % électrique pourrait ainsi atteindre 7 500 € environ (déduction faite des aides à l’achat).
Ce type de véhicule embarquant la solution Valeo a permis d’impulser au sein des constructeurs la nouvelle ère de la mobilité urbaine à basse tension qui est arrivée courant 2020 dans les rues des villes de France.
