Le secteur automobile s’oriente de plus en plus vers les véhicules électriques. Les grands constructeurs se sont engagés dans cette transformation et travaillent depuis des années à la reconversion de leur gamme de produits, passant des voitures à moteur thermique à des véhicules propulsés exclusivement par des moteurs électriques. Les BEV (véhicules électriques à batterie) constituent l’objectif final de tous ces efforts. Ils s’appuient sur des solutions intermédiaires telles que l’électrification partielle avec un réseau de bord de 48 volts, qui sert de base à la propulsion hybride, ou encore les hybrides rechargeables. Mais cette « voiture rechargeable », qui peut être alimentée par des sources de recharge externes et rouler ensuite en mode purement électrique sur un certain trajet, n’est qu’un tremplin vers la solution visée par les constructeurs : l’abandon du moteur à combustion.
L’une des conditions préalables essentielles à remplir dans cette voie concerne le transport, le stockage et la mise à disposition de liquides pour l’ensemble du cycle de fonctionnement d’un véhicule entièrement électrique. Cela nécessite en partie une approche totalement nouvelle. Si la « gestion thermique » joue encore un rôle plutôt secondaire dans les moteurs à combustion, elle revêt en revanche une importance d’autant plus cruciale pour les véhicules à batterie. Tout d’abord parce que tant le système de stockage d’énergie que la motorisation électrique sont très sensibles à la température. Le fait que le maintien d’une température adéquate dans les véhicules revête une importance croissante s’applique donc avant tout aux voitures à batterie.
Le leader mondial dans ce domaine, l’équipementier automobile britannique TI Fluid Systems, s’appuie sur plusieurs décennies d’expérience dans la gestion des circuits de fluides automobiles. TI Fluid Systems est un développeur mondial de solutions avancées en matière de systèmes thermiques et de circulation des fluides pour l’ensemble des architectures de véhicules actuelles et futures. Cela concerne donc aussi bien les véhicules à moteur à combustion interne que les véhicules partiellement ou entièrement électrifiés.
Fondée en 1922 à Détroit, cette entreprise, qui compte aujourd’hui 104 sites de production répartis dans 29 pays à travers le monde, fournissait déjà des conduites de carburant pour le « Model T » d’Henry Ford, qui a marqué le début de la production en série des automobiles. À Rastatt, dans le Bade, à proximité du grand axe routier nord-sud que constitue l’autoroute A5, TI Fluid Systems a inauguré en 2022 son premier centre d’innovation dédié à la mobilité électrique (e-MIC). C’est là que 230 collaborateurs issus de 30 nations développent des technologies de gestion thermique adaptées aux besoins individuels et mondiaux des clients.
Aux côtés d’autres centres prévus en Europe, en Amérique du Nord et en Asie, Rastatt fait en quelque sorte office de « laboratoire d’idées » pour l’équipementier. C’est également un point de contact pour les clients de l’entreprise, à savoir les constructeurs automobiles allemands ainsi que les importateurs. Sa mission principale consiste toutefois à poursuivre le développement et à accompagner la mise sur le marché plus efficace des voitures équipées de moteurs électriques. Ce spécialiste est un pionnier dans le domaine des systèmes de gestion des fluides et de la chaleur pour l’industrie automobile et travaille en étroite collaboration avec ce que l’on appelle les OEM (original equipment manufacturers). Il s’agit avant tout d’équipementiers ou de fabricants d’équipements d’origine.
Dans l’industrie automobile et la construction mécanique, ce terme désigne le fabricant d’un produit assemblé à partir de nombreuses pièces individuelles, puis commercialisé sous sa propre marque. Étant donné que de nombreux constructeurs automobiles commercialisent des produits largement identiques, d’abord en tant que pièces d’origine (OEM), puis sous forme de variantes destinées au marché libre, cela exige également des équipementiers une flexibilité maximale pour répondre aux enjeux liés au transport et au stockage des fluides.
« Notre centre d’innovation nous offre la possibilité d’adapter au mieux notre savoir-faire et nos services aux besoins de nos clients », explique Johannes Helmich, directeur technique (CTO) de TI Fluid Systems depuis 2021. M. Helmich joue un rôle déterminant dans la conception et le développement de la gamme de produits de TI Fluid Systems. Cet ingénieur, qui a auparavant occupé des postes de direction de haut niveau chez des équipementiers automobiles internationaux tels que Bosch, Magna, Brose et Valeo, se concentre principalement sur l’accélération du développement de produits destinés aux véhicules électriques. Son employeur a développé à cet effet sa propre « stratégie Fluid Evolution ».
Pour lui et pour l’entreprise, l’objectif principal est de poursuivre le développement du futur système de gestion thermique en utilisant moins de composants et en misant davantage sur une technologie modulaire, explique M. Helmich. « L’époque où, dans certaines voitures, l’ancienne technologie à tuyaux faisait penser à une assiette de spaghettis doit prendre fin dès que possible », explique l’expert de manière très imagée. Il est convaincu que les circuits de refroidissement des véhicules 100 % électriques « peuvent en tout cas être encore optimisés ».
Ainsi, le propane, gaz utilisé dans les campings, pourrait par exemple être utilisé dans les systèmes de climatisation. Grâce au « moulage par soufflage », un procédé spécial de fabrication de pièces creuses, les flexibles de réfrigérant pourraient voir leur poids réduit de près de 30 %. Le propane offrirait donc les conditions nécessaires pour remplacer le CO₂ comme réfrigérant dans les systèmes de climatisation. À cette fin, TI Fluid Systems étudie de manière globale la gestion thermique des véhicules électriques dans son nouveau centre d’innovation.
L’ensemble du système de gestion thermique et de climatisation des véhicules électriques à batterie (BEV) est sur le point de connaître des changements majeurs, explique M. Helmich. D’une part, de nouveaux fluides frigorigènes, encore plus respectueux de l’environnement, sont actuellement à l’essai. Parmi celles-ci figure notamment le propane, une substance totalement nouvelle dans le secteur automobile. Mais un deuxième axe majeur réside également dans le fait que l’intégration des systèmes de refroidissement ne cesse de progresser. De plus en plus d’éléments sont regroupés en modules et sous-modules. Les sous-modules se composent par exemple de tuyaux, de conduites, de vannes et de pompes qui distribuent un mélange d’eau et de glycol aux endroits appropriés dans la voiture. Cette technologie modulaire ne se contente pas de regrouper plusieurs fonctions en un seul ensemble. Elle permet également la fabrication d’unités pré-assemblées destinées au montage final chez l’équipementier.
C’est surtout sur les véhicules à propulsion électrique à batterie que la présence de plusieurs circuits thermiques complexes a constitué un défi particulier. Cela concernait notamment les processus se déroulant à l’intérieur du véhicule, au niveau du groupe motopropulseur et du système de stockage d’énergie. En résumé, toutes ces activités de recherche et de développement s’inscrivaient dans un objectif commun, constate le directeur technique de TI Fluid Systems : augmenter encore l’autonomie des véhicules électriques. « Nous devons », tel est son credo, « convaincre une grande partie des différentes couches de la population d’acheter une voiture particulière fonctionnant exclusivement à batterie ».
Une initiative qui soulève également la question des aides publiques en faveur des voitures électriques. En Allemagne, la « prime environnementale » a été supprimée il y a quelques semaines. Au Luxembourg, la prime à l’achat existante a été prolongée, pour l’instant, jusqu’à fin juin. De nombreux constructeurs allemands, qui critiquent vivement la suppression de la prime environnementale, ont certes déclaré qu’ils prendraient cette aide à leur charge et la financeraient sur leur budget interne. Pour de nombreuses personnes en Allemagne, cela ne constitue toutefois pas vraiment une preuve de confiance ni une incitation à l’achat d’un véhicule électrique, qui reste encore très cher par rapport à un modèle à essence ou diesel.
Malgré cela, TU Fluid Systems a restructuré ses processus de développement et les a divisés en six étapes successives. Celles-ci s’appuient sur les compétences clés de l’entreprise : cela commence dès ce qu’on appelle l’« ingénierie virtuelle », c’est-à-dire l’accompagnement des processus de développement à l’aide de modèles numériques en trois dimensions. Cela va de la planification à la conception, en passant par la validation des solutions trouvées à l’aide de simulations et de tests. Et cela se poursuit ensuite par la conception, la fabrication et les essais de prototypes, jusqu’aux « essais finaux sur véhicule ».
Hans Dietjens, président-directeur général de TI Fluid Systems, a décrit, lors d’une journée presse organisée il y a un peu plus d’un an dans la « Denk- und Fabrikationsfabrik » (usine de réflexion et de fabrication) de Bade, les principes qui guident la réflexion et la production sur ce site : L’e-MIC incarne « notre mission, qui consiste à accueillir favorablement les changements, à placer la réflexion stratégique au cœur de notre travail et à promouvoir l’innovation dans l’ensemble de l’entreprise ». L’un des nombreux atouts phares du centre est « l’étroite collaboration avec les clients ». La gestion thermique est en réalité essentielle au fonctionnement quotidien fiable et sûr d’un véhicule électrique à batterie (BEV). Elle est toutefois trop négligée par les constructeurs automobiles en raison d’autres priorités.
« Grâce à notre plateforme de simulation 3D », explique M. Helmich, directeur technique, « nous pouvons importer les données d’un constructeur automobile, puis non seulement visualiser, mais aussi analyser et repenser les modèles 3D des systèmes thermiques, des modules et des composants au sein d’une architecture de véhicule entièrement électrique. » Cela a pour conséquence que l’entreprise n’a pas besoin de construire le matériel dès les premières phases du cycle de développement. « Cela nous permet de gagner un temps considérable et de travailler de manière très rentable. »
Lors du salon IAA Mobility qui s’est tenu l’année dernière à Munich, TI Fluid Systems a présenté sa gamme de produits élargie. À cette occasion, M. Helmich a évoqué « l’engagement à promouvoir activement les nouvelles technologies et les innovations en vue de la mobilité de demain ». Cet objectif ne peut être atteint que grâce à une « communauté forte, telle que nous la connaissons et l’apprécions au sein du réseau mondial de l’industrie automobile ». Parmi les principaux défis à relever à l’avenir figurent la conduite autonome, la cybersécurité et la connectivité. Le client final attend « une mobilité électrique sans contraintes ». Et ce, tant en termes d’autonomie des batteries que de durée de recharge et d’infrastructures de recharge disponibles.
