Le système Start & Stop, est un dispositif électromécanique à pilotage numérique, couplé au moteur de la voiture. Il est destiné à stopper automatiquement le fonctionnement du moteur à faible vitesse, dès que les conditions de circulation imposent des décélérations ou un temps d’arrêt. Ainsi, sans aucune intervention du pilote, le moteur se coupe lorsque la voiture s’arrête au feu rouge, dans les embouteillages ou simplement lors d’un ralentissement volontaire ou non. Il redémarre automatiquement, en moins d’une demi seconde, lorsque les conditions de circulation sont à nouveau libres ou selon la sollicitation du pilote. Ce système, destiné à économiser le carburant afin de réduire l’impact du véhicule sur son environnement (réduction des émissions de CO²), permet aussi d’optimiser le bilan d’exploitation global du véhicule.
Utilité et historique du Start & Stop
Depuis une vingtaine d’années, tous les clignotants d’alerte sur la dégradation de l’air que l’on respire clignotent au rouge vif. Ce danger, connu depuis fort longtemps, a été nié ou contenu sous une chape de plomb, par le lobbying des industriels et commerciaux, soucieux des retombées néfastes prévisibles pour leurs affaires. Les constructeurs automobiles, premiers impactés, jusque dans leur image de marque et mis en cause pour la responsabilité de leurs productions sur la détérioration du climat par les gaz polluants et à effet de serre, ont été les premiers à réagir. Prenant le problème à bras-le-corps, un an seulement après le premier choc pétrolier de 1973, la firme Toyota sort, dès 1974, un système d’arrêt-démarrage, destiné à réduire la consommation de carburant du gros moteur six cylindres, équipant son modèle de luxe Crown. En 1981, Volkswagen présente une petite Polo, équipée d’un système arrêt-démarrage manuel (il fallait appuyer sur un interrupteur pour couper le moteur, qui redémarrait automatiquement.). Fiat, améliore le dispositif, par les travaux de son ingénieur Mauro Palitto et commercialise en 1983, l’éphémère Regata ES, premier véhicule au monde, équipé d’un système révolutionnaire d’arrêt-démarrage automatique. Citroën, enfin, sort en 2004, un modèle C3 1,4i, embarquant un système comparable à celui que l’on connaît aujourd’hui. Depuis, le dispositif s’est rapidement propagé, pour se généraliser, parallèlement à l’avènement, puis à la montée en puissance rapide du marché des modèles hybrides, tous équipés en série. Les firmes Renault et PSA, se sont même inspiré de ce système pour concevoir un dispositif pseudo-hybride (Energy et e-HDI). On le désigne couramment aujourd’hui, sous l’anglicisme générique « Start & Stop », bien que chaque constructeur, apportant sa touche personnelle à la technique, cherche à se démarquer par une appellation marketing.
Composition de principe d’un Start & Stop récent
Schématiquement, le système est composé d’un dispositif de démarrage asservi à un boîtier électronique gérant l’interconnexion du dispositif avec le calculateur maître, du moteur thermique (essence ou diesel). Il est généralement alimenté en énergie par une batterie dédiée, spécialement conçu pour absorber les sollicitations fréquentes de forte intensité.
L’appareil de démarrage
En fait, nous devrions écrire « les » appareils de démarrage, car plusieurs méthodes, utilisant des technologies différentes sont en concurrence :
- la plus ancienne, conserve le mode de démarrage traditionnel par démarreur, dont les paliers, les engrenages et le mécanisme du lanceur sont renforcés pour supporter, sans dommage, les multiples sollicitations. Cette technique bien maîtrisée, possède l’avantage de réutiliser, sans grandes transformations les moteurs existants. Les seuls inconvénients sont à rechercher dans l’éventuel déficit de confort provoqué par le bruit, souvent peu perceptible, et les légères vibrations caractéristiques lors de chaque redémarrage. Sur le plan fonctionnel, il n’est pas possible, avec ce système, de couper puis rallumer le moteur, en décélération, en dessous de 5 km/h de vitesse.
- L’autre méthode usuelle, consiste à mettre en œuvre, un accessoire, conjuguant les fonctions d’alternateur et de démarreur (alterno-démarreur). Moteur tournant, il fonctionne comme un alternateur standard. Sa rotation est animée, comme tous les alternateurs, par la puissance du moteur thermique transmise au moyen de la courroie d’accessoires. En mode démarreur, les rôles s’inversent. L’alterno-démarreur utilise la même courroie d’accessoire pour transmettre sa puissance motrice à la poulie de sortie de vilebrequin, ce qui entraîne le moteur thermique, le temps du démarrage. Ce système supprime, en grande partie, les vibrations et l’à-coup au lancement, reprochés au système à démarreur standard. Il permet, en outre, de couper le moteur thermique plus tôt (jusqu’à une vitesse de 20 km/h, pour certains constructeurs), pour gagner encore en baisse de consommation et en optimisation de la recharge pendant la décélération.
Les systèmes de démarrage particuliers
La plupart des constructeurs utilisent les systèmes Start & Stop conçus et commercialisés par de grands accessoiristes (Bosch, Valéo, Varta…). Certains, ont cependant développé leur propre système, à l’mage de la marque Mazda, qui utilise une technique particulière de redémarrage (i-stop), ne nécessitant aucun démarreur mécanique Le principe est le suivant : à l’arrêt, l’un des pistons se cale en position haute, soupapes fermées, au moyen d’un moteur électrique. L’ordre de redémarrage, active automatiquement l’injection d’une dose d’essence et impulse une étincelle. Le mélange explose, repoussant le piston. Cette unique course donne une impulsion suffisamment violente pour démarrer le moteur. Depuis quelques années, certains inventeurs rêvent de voitures fonctionnant à l’air comprimé. La technique existe et fonctionne parfaitement, mais butte encore sur le volume disproportionné du réservoir de stockage de l’air. Cependant, certains projets en cours d’étude, utilisent l’air comprimé pour le démarrage des moteurs de voiture, comme cela se pratique couramment dans la marine ou dans l’aviation. Pourquoi pas en utilisation Start & Stop ? De façon plus générale, les systèmes Start & Stop sont en constante évolution. À suivre…
Le boîtier électronique
Le boîtier électronique sert d’interface entre le dispositif de Start & Stop et le moteur thermique. Il centralise les informations provenant des différents capteurs utilisés pour définir de statut de fonctionnement du véhicule (voiture en mouvement ou à l’arrêt), le mode de conduite (point mort, vitesse des roues, du vilebrequin, de pression de freins…) et l’état de la batterie (tension, charge et température). Ces informations traitées, il peut déterminer, gérer et harmoniser les ordres à transmettre au calculateur du moteur thermique qui se charge d’en gérer les modalités d’application. C’est également cette électronique, qui permet aux équipements de sécurité de continuer à fonctionner sans perte d’efficacité, lors des coupures momentanées du moteur thermique. Elle doit également choisir de réduire ou de couper certains équipements de confort non-indispensables, en fonction de l’état de la batterie. Ce boîtier électronique possède donc le pouvoir de couper, au besoin le fonctionnement du système Start & Stop, ce qui peut désorienter un usager non familiarisé avec la technologie. Ainsi, le Start & Stop peut se désactiver temporairement dans les situations suivantes :
- batterie trop faible ou pendant les 24 premières heures de fonctionnement d’une batterie neuve.
- défaut de ceinture de sécurité du conducteur ;
- température extérieure trop froide ;
- moteur n’ayant pas atteint sa température de consigne ;
- marche arrière ;
- fonctionnement forcé de la climatisation et/ou de la ventilation de l’habitacle ;
- dégivrage et désembuage électrique enclenché ;
- arrêt sur une pente accentuée…
Cette liste n’est pas exhaustive. Si votre dispositif semble se mettre en panne, pas de panique donc, c’est certainement le boîtier électronique qui utilise son droit à privilégier temporairement les équipements essentiels.
Les batteries adaptées
Les systèmes Start & Stop réclament beaucoup d’énergie électrique, pour continuer à entretenir, lors des arrêts, un régime normal à tous les consommateurs électriques du bord (phares, essuie-glaces, vitres électriques, sonorisation, etc.). De plus, les multiples redémarrages et cycles charge/décharge, répétitifs, courts et intenses sont incompatibles avec les accumulateurs traditionnels. De nouvelles technologies de batteries, à la fois plus performantes et plus souples, ont donc été développées qui résister à ces exigences. Il s’agit de batteries de type EFB et AGM.
Les batteries EFB
Les batteries de technologie EFB (Enhanced Flooded Battery, ou en langue française « batterie à électrolyte liquide avancée ») sont des accumulateurs scellés, de dernière génération, à électrolyte liquide, dit « sans entretien », à plaques de plomb purifié épaisses. De grandes capacités, elles sont résistantes à la sulfatation. L’une des originalités techniques de ces batteries réside dans son couvercle à chicanes permettant la condensation et le recyclage des condensats, ce qui minimise drastiquement les risques d’ébullition de l’électrolyse. Adaptées aux recharges rapides, les batteries EFB peuvent, en outre, résister à plus de 150 décharges profondes. Ces batteries, conviennent pour les véhicules équipés de S & S à simple flux.
Les batteries AGM
Les batteries de technologie AGM (Absorbed Glass Mat, littéralement « matelas de fibre absorbant ») sont des accumulateurs étanches, sans entretien, ne contenant pas de liquide électrolytique libre. Elles supportent les très hautes capacités de charge, présentent un faible taux d’autodécharge et sont utilisables en toute position. Ces particularités, qui les classent dans la catégorie des batteries sèches, résulte du fait que chaque élément interne est confiné dans un cocon en fibre synthétique, comme dans une éponge. Leur très forte puissance, est capable d’absorber, sans dommage, de forts courants, pour une charge très rapide, de gros débits instantanés, ainsi de nombreux cycles de charge/décharge. Elles sont en outre, peu sensibles aux chocs, résistent aux basses températures hivernales et sont reconnues pour leur grande longévité. Contrairement à leurs concurrentes EFB, les batteries AGM sont compatibles avec les dispositifs de récupération d’énergie en décélération et ne nécessitent pas, comme les batteries au gel, un étalonnage nécessitant des appareillages spécialisés. Ces qualités en font l’accumulateur d’énergie incontournable, pour répondre aux exigences requises par les véhicules équipés de Start & Stop à alterno-démarreur.
Restrictions de dépannages imposés par le système Start & Stop
Remplacer soi-même la batterie d’un véhicule comportant un dispositif Start & Stop, est parfaitement à la portée d’un bricoleur avisé. Respectez, cependant, les impératifs suivants :
- En cas de doute sur le système S & S, installé sur le véhicule, prévoyez une batterie du même type que la batterie HS (EFB ou AGM).
- Vous pouvez remplacer une batterie de type EFB par une batterie de type AGM, mais pas l’inverse, sous peine de graves désordres rapides.
- Compte tenu du régime inhabituel de démarrages, le circuit d’alimentation en carburant subit de violents cycles de pression/dépression. Il est donc souvent renforcé. Le filtre à carburant est donc lui-même différent de celui des modèles standards. Appliquez-vous, lors d’un éventuel remplacement, à approvisionner une pièce compatible.
Modalités particulières de conduite des véhicules équipés
Le mode de conduite en Start & Stop s’active, par défaut, automatiquement lorsque l’on tourne la clef de contact. En principe, un voyant lumineux confirme son bon fonctionnement. Il est cependant des situations dans lesquelles la fonction n’est pas souhaitable, voire agaçante ! La plupart des constructeurs ont donc prévu un Poussoir marche/arrêt, situé le plus souvent sur le tableau de bord et reconnaissable par son logo constitué d’un » A », entouré d’une flèche circulaire. Disposé sur « OFF », il met le dispositif Start & Stop hors circuit. À compter de cet instant, l’alterno-démarreur redevient un simple alternateur, jusqu’à la prochaine remise du contact, puisqu’il fait office de démarreur. Le mode de conduite, sous S & S, diffère, légèrement, selon le système installé et la transmission du véhicule. La coupure du moteur, gérée par l’électronique, est transparente pour l’utilisateur. La remise en route s’opère, de deux façons :
- Dès que la pédale d’embrayage est enfoncée, pour les véhicules à boite manuelle.
- Dès que la pédale de frein est relâchée, pour les véhicules à boîte robotisée ou automatique.
Le concept S & S fait l’unanimité sur un point : techniquement, il fonctionne plutôt bien ! Comme rien n’est parfait, il pèche, sur le plan financier, car en dehors de son prix de départ, le manque de résistance des batteries associées pèse lourd sur le bilan d’exploitation général (250 à 400 € tous les 3 à 4 ans) et les risques supplémentaires d’incidents techniques non-négligeables. Le bénéfice sur l’impact écologique est plus mitigé. Les gains en consommation de carburant, significatifs en milieu urbain, ne se réduisent à rien sur routes ou sur autoroutes, en dehors des embouteillages provoqués par les grandes migrations saisonnières. Quoi qu’il en soit, on doit considérer ces techniques comme des mesures transitoires irréversibles, insérées entre deux mondes énergétiques dont le futur est encore largement inconnu.