Les batteries lithium-ion de 12 volts n’ont pas retenu beaucoup d’attention et sont « passées inaperçues » au cours des quelques années qui ont suivi leur introduction par BMW. Les clients ne savent probablement pas de quel type de batterie ils disposent, et les techniciens ne le sauront probablement pas non plus sans apprendre à les identifier. Examinons ce type de batterie et ce qu’elle a à offrir.
Soyons réalistes, les véhicules modernes dépendent plus que jamais des systèmes électriques. De nos jours, il semble qu’on ne puisse pas allumer un siège chauffant, allumer une lumière ou baisser une vitre sans qu’une ou plusieurs unités de commande communiquent entre elles.
Bien entendu, cela représente un énorme défi pour les futurs véhicules, car nous pourrions bientôt atteindre les limites supérieures du système électrique 12 V que nous connaissons aujourd’hui. Plus nous installons de systèmes électriques dans nos véhicules, plus il est probable que la batterie et le système de charge ne soient pas en mesure de suivre le rythme.
En fait, un véhicule de luxe moderne tel que la BMW F30 Série 3 peut être équipé de plus de 100 moteurs d’entraînement et unités de commande, qui doivent tous être alimentés (Figure 1). La consommation électrique reste considérable même lorsque la clé de contact est éteinte ; c’est ce qu’on appelle communément le « drainage parasitaire ».
Pour répondre à ces demandes énergétiques croissantes, les ingénieurs BMW devaient développer une solution de batterie plus puissante. Cette nouvelle batterie devrait être plus puissante que les batteries comparables à tapis de verre absorbé (AGM) ou au plomb, avec une meilleure stabilité et une meilleure durée de vie. Elle devait peser le même poids, sinon moins, que les autres batteries afin de ne pas nuire au comportement sportif qui fait la renommée de la marque.
Les batteries lithium-ion BMW offrent plusieurs avantages notables :
- Il ne nécessite aucun entretien ;
- Elles pèsent moins que les batteries AGM ou plomb-acide (jusqu’à 50 % de moins) ;
- Ils offrent une consommation de courant plus élevée, ce qui signifie qu’ils peuvent atteindre un état de charge plus élevé sous charge ;
- Ils offrent une stabilité de cycle accrue et une consommation de courant plus élevée, ce qui entraîne une charge plus rapide (avec un équipement approprié) ;
- Ils sont capables d’effectuer un cycle complet environ 14 fois plus longtemps qu’une batterie au plomb conventionnelle, ce qui les rend adaptés à une utilisation avec le démarrage/arrêt automatique du moteur (MSA) en combinaison avec le contrôle intelligent du générateur (IGR) ;
- La durée de vie de la batterie est environ le double de celle d’une batterie au plomb traditionnelle ;
- Elles sont sûres : les cellules au lithium fer phosphate (LiFeP0₄) présentent généralement un potentiel de risque plus faible que les autres batteries au lithium.
Les batteries lithium-ion BMW se distinguent facilement des batteries AGM ou au plomb grâce à quelques caractéristiques clés (Figure 2) :
- Connexion bus LIN à l’intérieur du couvercle (pour la communication avec le capteur de batterie intelligent (IBS) ;
- Notes « Li-ion » en haut de l’étiquette ;
- Grand raccord d’aération dans le couvercle. La batterie lithium-ion dispose d’un interrupteur électronique intégré pour la protection. Cela peut être déclenché par une surtension, une sous-tension, une température élevée (< 80°C) ou un court-circuit. Les batteries lithium-ion ont un boîtier noir comme les autres batteries, mais le « Magic Eye » n'est pas présent sur le dessus du capuchon.
Les batteries lithium-ion pour BMW peuvent ressembler à d’autres batteries de l’extérieur, mais à l’intérieur elles sont très différentes. La différence la plus notable est qu’ils ne contiennent que quatre cellules, évaluées à 3,3 V chacune, pour une tension nominale totale de 13,2 V au total.
En utilisant la figure 3 comme référence, localisez les composants suivants à l’intérieur de la batterie lithium-ion :
- Structure interne;
- Circuits de supervision de batterie à résistance de précision (BUE) ;
- Auge de ventilation en métal ;
- Interrupteur électronique (deux relais) ;
- Quatre cellules de batterie Li-ion. Le BUE intégré est responsable d’un certain nombre de tâches, notamment la communication et la fonction de réveil via le bus de données LIN et la surveillance de la tension et du courant fournis par les cellules individuelles et par la batterie en général. Il surveille également le courant en circuit fermé, la température de la batterie, la résistance interne, l’état de charge, l’état de la batterie, la capacité de la batterie et la mémoire de données pour les informations sur la batterie. Enfin, il se charge d’activer l’interrupteur d’isolement de la batterie si un défaut est détecté. Tous ces points de données sont accessibles avec un outil d’analyse capable de communiquer avec le bus BMW CAN ou LIN.
Le groupe BMW impose de nouvelles exigences en matière de chargement des batteries lithium-ion. La tension de charge et la tension de charge continue doivent être étroitement surveillées ou ajustées pour éviter d’endommager la batterie ou le BUE.
BMW recommande d’utiliser l’un des chargeurs suivants :
- Deutronique DBL800/1200/1600 ;
- Eltek MultiChargeur 750/900/1500 ;
- Électron HS-1000.
BMW déclare que vous devez utiliser les bornes de recharge situées dans le compartiment moteur pour éviter tout dysfonctionnement du BUE. Les chargeurs existants conçus pour les batteries au plomb ou AGM généreront une tension de charge trop élevée pour la batterie lithium-ion. Si la tension de charge est trop élevée, le sectionneur électronique peut s’ouvrir, ce qui génère un message au tableau de bord.
Avant de charger une batterie lithium-ion, réglez la tension de charge ; elle ne doit pas dépasser 14,0 V. Cela s’applique que vous chargez la batterie à l’intérieur ou à l’extérieur du véhicule. La batterie lithium-ion ne doit être chargée qu’à une température de batterie > 5°C.
Le BUE intégré est capable de surveiller et de tester la batterie pour déceler les défauts. Les batteries lithium-ion ne peuvent pas être remplacées par d’autres types de construction. En effet, le BUE ne serait pas reconnu par le bus LIN et des codes d’erreur se produiraient.
Le retrait et l’installation de la batterie sont presque identiques aux autres types de batteries. Soyez prudent lors du débranchement ou du branchement des aérations de la batterie et du connecteur électrique du bus LIN pour éviter de les endommager.