Le Start&Stop est sans doute la technologie la plus décriée d’une voiture moderne — le bouton qu’un automobiliste sur deux presse avant de quitter son allée. Il coupe le moteur dès que la voiture s’arrête et le relance dès que l’on relâche l’embrayage ou la pédale de frein, et il le fait des dizaines de milliers de fois sur la vie de la voiture : sur le papier, un démarreur et une batterie ordinaires ne survivraient pas à une telle charge de travail. Rendre cela possible a demandé de renforcer presque tous les composants impliqués dans le démarrage du moteur, pas seulement d’ajouter une ligne de logiciel.
Quand le calculateur décide qu’il est vraiment sûr de s’arrêter
Le moteur ne s’éteint pas simplement parce que la voiture est à l’arrêt. Avant de couper, le calculateur vérifie une longue liste de conditions, toutes à la fois, plusieurs fois par seconde : la portière et le capot sont fermés, la ceinture est bouclée, la batterie a assez de charge et est assez chaude pour garantir un redémarrage fiable, le moteur et le catalyseur ont atteint leur température de fonctionnement (un moteur froid est exempté, à la fois pour les émissions et pour le chauffage de l’habitacle), la climatisation n’exige pas un refroidissement ou un dégivrage important, le volant n’est pas assez tourné pour nécessiter l’assistance complète de la direction, et sur une boîte manuelle, le levier est au point mort avec l’embrayage relâché plutôt qu’enclenché sur un rapport. Si une seule de ces conditions n’est pas remplie, le système laisse simplement le moteur tourner — c’est pourquoi le Start&Stop peut sembler capricieux d’un arrêt à l’autre : ce n’est pas un dysfonctionnement, il refuse de parier sur un redémarrage dont il n’est pas sûr.
Le démarreur a dû cesser d’être une pièce comme les autres
Un démarreur classique, sur une voiture sans Start&Stop, est conçu pour environ 50 000 à 100 000 enclenchements sur toute la durée de vie de la voiture — en pratique, uniquement des démarrages à froid, au plus quelques-uns par jour. Une voiture qui coupe et relance son moteur à chaque feu rouge et à chaque bouchon peut accumuler ce même nombre de cycles en deux ou trois ans. Les constructeurs ont répondu avec des démarreurs renforcés, homologués pour plusieurs centaines de milliers d’enclenchements, avec pignons, roulements et balais mis à jour et conçus spécifiquement pour des redémarrages fréquents à moteur chaud, et non pour l’occasionnel démarrage à froid. La rapidité du redémarrage compte aussi : un conducteur qui relâche l’embrayage s’attend à ce que le moteur tourne en quelques dixièmes de seconde, pas au ballet tranquille d’un vieux démarrage à froid.
L’alterno-démarreur à courroie : la même fonction sans démarreur séparé
Les implémentations les plus sophistiquées se passent complètement du démarreur à pignon traditionnel et utilisent un alterno-démarreur à courroie (belt starter-generator, BSG) — un alternateur renforcé, monté sur la courroie d’accessoires, capable aussi de relancer le vilebrequin à la demande. C’est plus rapide et sensiblement plus silencieux qu’un pignon qui se réengage sur la couronne du volant moteur, et comme c’est la même machine qui génère déjà l’électricité pendant que le moteur tourne, c’est un tremplin naturel vers les systèmes mild-hybrid, où ce même moteur à courroie assiste aussi l’accélération et récupère de l’énergie au freinage — la même idée de fond que celle traitée dans notre article sur le freinage régénératif, simplement réduite d’une chaîne de traction électrique complète à un système d’assistance 48V ou 12V greffé sur un moteur thermique.
Pourquoi c’est la batterie qui s’use vraiment
Le composant le plus sollicité, pourtant, n’est pas le démarreur : c’est la batterie. Une batterie au plomb-acide ouverte classique est conçue pour délivrer une grosse décharge de courant depuis une charge pleine puis être immédiatement rechargée par l’alternateur ; elle n’est pas construite pour supporter des décharges partielles répétées suivies de recharges, ce qui est exactement ce qui se produit des dizaines de fois par jour dans une voiture équipée du Start&Stop, surtout avec l’autoradio, les feux et la climatisation encore allumés moteur coupé. C’est pourquoi les voitures à Start&Stop utilisent presque toujours une batterie EFB (Enhanced Flooded Battery) ou AGM (Absorbent Glass Mat) plutôt qu’une batterie ouverte classique : toutes deux reposent sur la même chimie plomb-acide qu’une batterie de voiture traditionnelle — une famille totalement différente de la chimie lithium-ion de la batterie de traction d’une voiture électrique, comme celle décrite dans notre article sur la batterie des voitures électriques — mais renforcées en interne (plaques plus épaisses, séparateurs en fibre de verre imbibés d’électrolyte pour l’AGM) spécifiquement pour tolérer des cycles profonds et fréquents. Monter le mauvais type de batterie sur une voiture à Start&Stop la conduit à tomber en panne des années plus tôt que prévu, de loin la plainte la plus courante liée en pratique à ce système.
Quelle économie de carburant réelle ?
Cela dépend presque entièrement de la façon dont on conduit. Dans un trafic urbain dense, avec de longues files et des arrêts fréquents, le Start&Stop peut réduire le temps passé au ralenti à presque zéro, exactement le scénario que la phase à basse vitesse du cycle d’homologation WLTP est conçue pour récompenser ; les constructeurs annoncent généralement des chiffres de l’ordre de 3 à 8 % sur le cycle combiné, avec des économies réelles en ville souvent supérieures. Sur autoroute, avec peu d’arrêts, le système s’active à peine, donc l’économie est proche de zéro — et c’est aussi pour cela que le Start&Stop existe : ce fut l’un des leviers les moins coûteux et les plus rapides à la disposition des constructeurs pour réduire le CO2 moyen de la flotte en conduite urbaine, quand les objectifs européens sur les émissions se sont durcis, sans toucher au moteur lui-même.
La recherche européenne derrière le matériel : de meilleures batteries et des tampons d’énergie plus rapides
Deux projets européens financés via l’instrument SME Instrument dans le cadre d’Horizon 2020 ont ciblé exactement les deux goulots d’étranglement matériels décrits ci-dessus. LEFAPO (« Lead free automotive SLI power », 2016-2018, €2,53M) a développé un substitut sans plomb et non dangereux de la batterie automobile SLI (Starting-Lighting-Ignition) classique, explicitement conçu pour durer « au moins six fois plus longtemps en vie start-stop » qu’une batterie plomb-acide standard, tout en tolérant une décharge allant jusqu’à 90 % de profondeur — une attaque directe du problème d’usure de la batterie décrit plus haut, sous un angle chimique différent de l’EFB/AGM. CAPOWER (« Advanced material for cost effective and high density ultracapacitors for the transport sector », 2016-2018, €1,86M) a suivi l’approche complémentaire : plutôt qu’une meilleure batterie, un matériau pour ultracondensateurs moins coûteux, capable de se charger et de se décharger assez vite pour absorber les pics de courant soudains exigés par le Start&Stop, le freinage régénératif et les systèmes KERS, s’attaquant à la barrière du coût qui avait jusque-là écarté les ultracondensateurs des voitures de série malgré leur adéquation technique évidente à cette tâche.
Use-t-il vraiment le moteur plus vite ?
C’est le mythe le plus tenace, et il avait un sens il y a vingt ans : un moteur démarré à froid, sans pression d’huile encore établie, subit effectivement une usure légèrement plus importante dans cette première seconde qu’un moteur déjà en marche. Mais le Start&Stop ne relance qu’un moteur chaud qui tournait encore l’instant d’avant, avec l’huile déjà répartie sur toutes les surfaces des paliers, et les démarreurs renforcés et la logique du calculateur décrits plus haut existent précisément pour rendre ce redémarrage doux et rapide. Les études indépendantes sur des flottes à long terme et les données de garantie des constructeurs n’ont trouvé aucune différence significative de longévité moteur entre les versions avec et sans Start&Stop d’un même bloc — la batterie et le démarreur sont conçus pour absorber les cycles supplémentaires précisément pour que le moteur n’ait pas à le faire.
Photo : © Car-Shooters