Ettude des systemes électronique, alimentation et des systemes d allumage (partie 1/7)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Identifier et tester les principaux éléments électriques d’un véhicule (batterie, alternateur, démarreur, capteurs, actionneurs). - Réaliser le diagnostic d’un circuit électrique complet en suivant une méthodologie structurée (relevé de tensions, résistances, continuités). - Préparer le véhicule avant intervention, recueillir les informations nécessaires (schémas, historiques de pannes, consignes constructeur) et organiser son poste de travail en respectant les règles de sécurité et d’hygiène en vigueur au Cameroun. **Prérequis** : - Connaissances de base en électricité (loi d’Ohm, loi des nœuds, loi des mailles). - Lecture de schémas électriques simples et utilisation du multimètre numérique. - Notions de sécurité électrique (isolement, mise à la terre, EPI). --- ### Introduction contextualisée Dans les ateliers de maintenance automobile au Cameroun, la plupart des pannes rencontrées proviennent du système électrique : défaut de charge, mauvais démarrage, dysfonctionnements des feux ou des systèmes d’injection. Une approche méthodique du diagnostic permet de réduire le temps d’immobilisation du véhicule, d’éviter le remplacement inutile de pièces coûteuses et de garantir la sécurité du technicien et du conducteur. Ce cours s’inscrit dans la logique du référentiel de compétences du Probatoire TI, où l’élève doit maîtriser le diagnostic des éléments électriques, le diagnostic d’un circuit et la préparation sécurisée du poste de travail. --- ## I. Diagnostic des éléments électriques du véhicule ### 1. Notions de base et vocabulaire professionnel - **Batterie** : dispositif de stockage d’énergie chimique convertible en énergie électrique (12 V nominal, capacité exprimée en Ah). - **Alternateur** : générateur entraîné par le moteur qui recharge la batterie et alimente les consommateurs en courant alternatif redressé (tension de charge 13,5‑14,5 V). - **Démarreur** : moteur électrique à excitation série qui fait tourner le vilebrequin pour le démarrage (courant d’appel 200‑600 A selon la cylindrée). - **Capteur** : dispositif qui transforme une grandeur physique (température, pression, position) en signal électrique exploitable par le calculateur. - **Actionneur** : dispositif qui convertit un signal électrique en mouvement ou en action mécanique (relais, électrovanne, moteur pas à pas). > **>** La tension de repos d’une batterie chargée à 100 % doit être comprise entre 12,6 V et 12,8 V à 20 °C. ### 2. Principes de fonctionnement et points de contrôle | Élément | Fonction principale | Tension / Courant typique | Points de contrôle essentiels | |---------|--------------------|---------------------------|--------------------------------| | Batterie | Fournir le courant de démarrage et stabiliser le réseau | 12 V (repos) ; 400‑800 A (courant de démarrage) | Tension de repos, tension sous charge, état de charge (test de conductance) | | Alternateur | Recharger la batterie, alimenter les consommateurs | 13,5‑14,5 V (charge) ; 50‑150 A selon puissance | Tension de charge, ripple (< 100 mV), courant de sortie, état de la courroie | | Démarreur | Faire tourner le moteur au démarrage | 12 V entrée ; 200‑600 A appel | Tension aux bornes du démarreur, chute de tension sous charge, continuité du câble d’alimentation | | Capteur (ex. température liquide de refroidissement) | Transmettre une valeur au calculateur | Signal analogique 0‑5 V ou résistance variable (NTC) | Valeur de résistance à température connue, continuité du câble, absence de court‑circuit | | Actionneur (ex. relais de démarreur) | Commuter un circuit de puissance | Bobine 12 V, contacts supportant 30‑50 A | Continuité de la bobine, résistance de contact (< 0,05 Ω), déclenchement à la tension nominale | ### 3. Méthodologie de diagnostic pas à pas 1. **Vérification visuelle** : inspecter les bornes, les câbles, les fusibles et les relais pour détecter corrosion, desserrage ou traces de surchauffe. 2. **Mesure de la tension de repos** : avec le multimètre en position DC V, mesurer aux bornes de la batterie moteur arrêté. 3. **Test de charge** : appliquer une charge connue (ex. lampe de phare 55 W) et mesurer la chute de tension ; une chute > 0,5 V indique une batterie faible ou des connexions résistives. 4. **Vérification de l’alternateur** : moteur au régime de ralentissement, mesurer la tension aux bornes de la batterie ; elle doit se stabiliser entre 13,5 V et 14,5 V. 5. **Contrôle du démarreur** : mesurer la tension aux bornes du démarreur pendant l’action de la clé ; une chute > 1 V indique un mauvais câblage ou un démarreur défectueux. 6. **Test des capteurs** : débrancher le capteur, mesurer sa résistance ou sa tension de sortie selon les spécifications constructeur, comparer à la valeur de référence à température connue. 7. **Contrôle des actionneurs** : vérifier la continuité de la bobine, la résistance des contacts et le déclenchement à la tension nominale. > **>** Toute mesure de tension doit être effectuée avec le multimètre réglé sur le calibre supérieur à la valeur attendue pour éviter la saturation. ### 4. Exemple d’atelier (Cameroun) Un véhicule Toyota Hilux 2018 présente un défaut de démarrage. Après vérification visuelle, les bornes de la batterie sont oxydées. Nettoyage et resserrage permettent de récupérer une tension de repos de 12,7 V. Le test de charge montre une chute de 0,8 V avec une lampe de 55 W → batterie faible. Le remplacement de la batterie (12 V, 70 Ah) rétablit le démarrage. L’alternateur, testé ensuite, fournit 13,8 V à 1500 tr/min, confirmant le bon fonctionnement du système de charge. --- ## II. Diagnostic d’un circuit électrique du véhicule ### 1. Lecture et interprétation du schéma électrique - **Symboles normalisés** : ligne continue = conducteur, point de connexion = nœud, symbole de batterie, symbole de masse, symbole de fusible, symbole de relais, symbole de charge (lampe, moteur, résistance). - **Niveaux de tension** : distinguer les circuits basse tension (≤ 12 V) des circuits haute tension (allumage) lorsqu’ils sont présents ; les systèmes d’injection sont généralement en basse tension. - **Chemins de courant** : suivre le trajet du « + » depuis la batterie jusqu’à la charge, puis le retour par la masse. > **>** Dans un schéma, la masse est représentée par trois lignes décroissantes ou par le symbole « ⏚ ». ### 2. Outils de mesure et leurs réglages | Outil | Fonction principale | Réglage recommandé pour diagnostic automobile | |-------|--------------------|----------------------------------------------| | Multimètre numérique (MN) | Tension, résistance, continuité, courant | DC V 20 V, Ω 20 kΩ, continuité avec bip | | Oscilloscope portable | Visualisation de signaux variables (capteurs, PWM) | 10 V/div, 1 ms/div, couplage DC | | Pince ampèremétrique | Mesure de courant sans rupture du circuit | 0‑600 A AC/DC, réglage sur 600 A pour le démarreur | | Lampe de test ou lampe de poche | Vérification rapide de présence de tension | 12 V, filament visible | | Fuse puller | Extraction sûre des fusibles | – | ### 3. Procédure de diagnostic d’un circuit (exemple : circuit d’éclairage avant) 1. **Identification du schéma** : repérer le fusible d’alimentation, le relais de commande, le commutateur au volant et les lampes. 2. **Vérification du fusible** : contrôler la continuité avec le MN en position Ω ; un fusible ouvert indique surcharge ou court‑circuit. 3. **Mesure de la tension d’alimentation** : avec le contact tourné en position « feux de position », mesurer 12 V au primaire du relais. 4. **Test du relais** : appliquer 12 V sur la bobine (broches 85‑86) et vérifier la fermeture des contacts (87‑30) par continuité ou mesure de tension de sortie. 5. **Contrôle du commutateur** : mesurer la tension aux deux extrémités du commutateur en position ON ; absence de tension indique un commutateur défectueux. 6. **Vérification de la charge** : mesurer la tension aux bornes de chaque lampe ; si tension présente mais lampe éteinte → filament grillé. 7. **Contrôle de la masse** : vérifier la continuité entre le corps de la lampe et le châssis (masse) ; résistance > 5 Ω indique mauvaise masse. > **>** Lors de la mesure de courant avec une pince, s’assurer que le conducteur est entièrement entouré et que la pince est fermée pour éviter les erreurs de lecture. ### 4. Exemple chiffré : calcul de la chute de tension dans un câble Un câble d’alimentation de phare de 2 m de section 1,5 mm² (résistivité du cuivre ρ = 0,0172 Ω·mm²/m) transporte un courant de 5 A. Résistance du câble : \( R = \rho \frac{L}{S} = 0,0172 \times \frac{2000}{1,5} = 22,9 \; m\Omega \) Chute de tension : \( \Delta V = I \times R = 5 \times 0,0229 = 0,115 \; V \) Cette chute est négligeable (< 0,2 V) ; si elle dépassait 0,5 V, il faudrait envisager une section plus importante ou un raccourcissement du trajet. ### 5. Bonnes pratiques en atelier - Toujours débrancher la batterie avant de travailler sur un circuit comportant des composants sensibles (calculateur, airbag). - Utiliser des pinces isolées pour manipuler les fusibles et les relais. - Vérifier l’absence de tension résiduelle avec le MN avant de toucher à un conducteur dénudé. --- ## III. Préparations du véhicule, collecte d’information et organisation et sécurité au poste de travail ### 1. Préparation du véhicule avant intervention | Étape | Action | Objectif | |-------|--------|----------| | 1. Stationnement | Placer le véhicule sur sol nivelé, frein de stationnement engagé, roues calées. | Éviter tout déplacement accidentel. | | 2. Coupure d’alimentation | Désactiver l’allumage, retirer la clé, débrancher la borne négative de la batterie (si nécessaire). | Éliminer les risques de court‑circuit et de mise sous tension involontaire. | | 3. Protection du véhicule | Couvrir les sièges, le tableau de bord et les parties peintes avec des bâches ou des chiffons propres. | Prévenir les salissures et les dommages esthétiques. | | 4. Vérification du niveau de liquides | Contrôler l’huile moteur, le liquide de refroidissement, le liquide de frein. | S’assurer que les niveaux sont conformes avant tout test pouvant solliciter le moteur. | | 5. Identification du véhicule | Noter le VIN, le modèle, l’année, le type de moteur et les options électriques. | Faciliter la recherche de schémas et de procédures constructeur. | > **>** Le débranchement de la borne négative de la batterie doit être effectué en premier pour éviter tout risque d’étincelle près de la borne positive. ### 2. Collecte d’information - **Schémas électriques** : consulter le manuel technique du constructeur (ex. Revue Technique Automobile – RTA) ou les bases de données en ligne (ODIS, Techline). - **Historique des pannes** : interroger le conducteur ou consulter le bon de travail précédent pour connaître les symptômes, les interventions déjà réalisées et les pièces remplacées. - **Codes de défaut** : lire les DTC (Diagnostic Trouble Codes) avec un scanner OBD‑II ; noter le code, la description et le statut (actif, en attente, historique). - **Bulletins de service technique (BST)** : vérifier s’il existe un rappel ou une campagne de mise à jour logicielle applicable au véhicule. - **Normes et réglementations** : se référer au décret n° 2011/382 du 15 septembre 2011 portant réglementation de la sécurité des véhicules au Cameroun et aux normes CEI 60364 pour les installations électriques basse tension. ### 3. Organisation et sécurité au poste de travail #### 3.1 Aménagement du poste - **Zone de travail délimitée** : tracer un périmètre de sécurité d’au moins 1,5 m autour du véhicule à l’aide de cônes ou de ruban de signalisation. - **Outillage à portée** : disposer le multimètre, la pince ampèremétrique, les tournevis isolés, les pinces à dénuder et le jeu de clés dans un chariot roulant. - **Éclairage** : utiliser une lampe de travail à LED sans ombre portée sur les zones de mesure. #### 3.2 Équipements de protection individuelle (EPI) - Lunettes de protection anti‑impact. - Gants isolants (classe 0 pour travail sous tension ≤ 1000 V). - Chaussures de sécurité avec semelle antidérapante et embout acier. - Protections auditives si utilisation d’outils pneumatiques ou de meuleuse. #### 3.3 Règles de sécurité spécifiques à l’électricité automobile - **Toujours travailler sous tension nulle** : vérifier l’absence de tension avec le MN avant de toucher à un conducteur dénudé. - **Ne jamais court‑circuiter la batterie** : éviter de placer un outil métallique entre les bornes. - **Utiliser des fusibles de rechange de même calibre** : ne jamais remplacer un fusible par un morceau de fil ou un fusible de valeur supérieure. - **Mettre à la masse le châssis** lorsqu’on travaille sur le système d’allumage ou d’injection pour dissiper les charges statiques. - **Ventiler l’espace de travail** lorsqu’on manipule des batteries au plomb (émission d’hydrogène). > **>** En cas de projection d’acide de batterie, rincer immédiatement à l’eau abondante pendant au moins 15 minutes et consulter un médecin. #### 3.4 Gestion des déchets - Déposer les batteries usagées dans les points de collecte agréés (ex. sociétés de recyclage du métal au Cameroun). - Recycler les huiles usagées et les filtres selon la réglementation environnementale locale. - Jeter les chiffons souillés d’hydrocarbures dans des conteneurs dédiés aux déchets dangereux. ### 4. Exemple de préparation complète (scénario atelier) Un véhicule Renault Logan 2016 entre en atelier pour un défaut de feux de recul. 1. Le véhicule est placé sur une aire de service, frein de stationnement serré, roues calées. 2. La borne négative de la batterie est débranchée après avoir noté le code de radio (pour éviter la perte de codage). 3. Le technicien consulte le schéma électrique du feu de recul (RTA Logan, page 112) et relève le numéro du fusible F12 (10 A). 4. Un scanner OBD‑II est branché ; aucun DTC lié au feu de recul n’est détecté. 5. Les EPI sont enfilés, le poste de travail est délimité, l’éclairage d’appoint est installé. 6. Après vérification de la continuité du fusible (OK), la tension au commutateur de marche arrière est mesurée (12 V présent). 7. Le relais de commande est testé (bobine OK, contacts fermés). 8. La lampe de recul est retirée ; le filament est trouvé coupé → remplacement de la lampe. 9. La batterie est rebranchée, le feu de recul fonctionne, le véhicule est rendu au client après un essai routier. --- ## Synthèse du chapitre - **Diagnostic des éléments électriques** : batterie, alternateur, démarreur, capteurs, actionneurs ; contrôle de tension, de courant, de résistance et de continuité suivant un protocole pas à pas. - **Diagnostic d’un circuit électrique** : lecture de schéma, utilisation du multimètre, de l’oscilloscope et de la pince ampèremétrique ; procédure de vérification du fusible, du relais, du commutateur, de la charge et de la masse. - **Préparation du véhicule et sécurité** : stationnement, coupure d’alimentation, collecte d’informations (schémas, historique, DTC, BST), aménagement du poste, EPI, règles de travail sous tension nulle, gestion des déchets. - **Points clés à retenir** (encadrés) : > **>** Tension de repos batterie : 12,6‑12,8 V à 20 °C. > **>** Tension de charge alternateur : 13,5‑14,5 V moteur tournant. > **>** Chute de tension admissible dans un câble d’alimentation : ≤ 0,5 V. > **>** Toujours débrancher la borne négative de la batterie en premier. > **>** Vérifier l’absence de tension avant toute intervention sur un conducteur dénudé. > **>** Utiliser des fusibles de même calibre que celui d’origine. > **>** Masse du châssis reliée à la borne négative de la batterie pour dissiper les charges statiques. > **>** En cas de projection d’acide, rincer abondamment à l’eau et consulter un médecin. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | Batterie | Dispositif électrochimique stockant de l’énergie sous forme chimique et la restituant en courant continu (12 V nominal). | | Alternateur | Générateur entraîné par le moteur qui produit un courant alternatif redressé pour recharger la batterie et alimenter les consommateurs. | | Démarreur | Moteur à excitation série qui transforme l’énergie électrique de la batterie en énergie mécanique pour faire tourner le vilebrequin. | | Capteur | Élément qui convertit une grandeur physique (température, pression, position) en signal électrique exploitable par un calculateur. | | Actionneur | Dispositif qui transforme un signal électrique en mouvement ou en action (relais, électrovanne, moteur pas à pas). | | Fusible | Élément de protection qui fond et ouvre le circuit lorsque le courant dépasse une valeur nominale prédéfinie. | | Relais | Interrupteur électromagnétique permettant de commander un circuit de puissance avec un faible courant de commande. | | Masse | Point de référence électrique du véhicule, généralement relié au châssis et à la borne négative de la batterie. | | DTC (Diagnostic Trouble Code) | Code alphanumérique enregistré par le calculateur indiquant un dysfonctionnement détecté. | | OBD‑II | Interface standardisée permettant la lecture des données et des défauts du calculateur via un connecteur à 16 broches. | | Continuité | Propriété d’un conducteur permettant le passage du courant sans résistance notable (mesure < 1 Ω). | | Résistance d’isolement | Résistance entre un conducteur actif et la masse ; doit être élevée (> 1 MΩ) pour garantir la sécurité. | | Courant d’appel | Courant de pointe demandé par le démarreur lors du lancement du moteur (souvent 200‑600 A). | | Tension de ripple | Composante alternative résiduelle présente sur la tension continue de sortie d’un alternateur ; doit rester faible (< 100 mV). | | EPI (Équipement de Protection Individuelle) | Matériel porté par le travailleur pour se protéger contre les risques professionnels (lunettes, gants, casque, chaussures). | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Diagnostic de batterie **Situation** : Un véhicule Nissan Navara 2019 présente un démarrage difficile le matin. La tension mesurée aux bornes de la batterie moteur arrêté est de 12,2 V. Après un essai de démarrage, la chute de tension atteint 2,0 V avec une lampe de 55 W branchée en parallèle. **Questions** : 1. Quelle est l’état de charge de la batterie selon la tension de repos mesurée ? 2. Calculer la résistance équivalente du circuit de charge pendant l’essai (lampe + résistances internes). 3. Proposer une conclusion et une action corrective. **Corrigé** : 1. Une tension de repos de 12,2 V indique une batterie à environ 50 % de son état de charge (valeur typique : 12,6 V = 100 %, 12,0 V = 0 %). 2. Lors de l’essai, la tension aux bornes de la batterie chute de 2,0 V tandis que la lampe de 55 W consomme un courant \( I = P/V = 55/12 ≈ 4,58 A \) (en supposant la tension moyenne de 12 V pendant l’essai). La chute de tension provient de la résistance interne \( r \) de la batterie : \( \Delta V = I·r ⇒ r = ΔV / I = 2,0 / 4,58 ≈ 0,44 Ω \). 3. Conclusion : la batterie présente une résistance interne trop élevée, signe de sulfatation ou de vieillissement. Action : réaliser un test de conductance ; si la conductance est inférieure à la valeur constructeur (< 300 S pour une 70 Ah), remplacer la batterie. ### Exercice 2 – Vérification d’un circuit d’éclairage de plaque **Situation** : Sur une Peugeot 208 2017, l’éclairage de la plaque arrière ne fonctionne pas. Le fusible F5 (10 A) est intact. La tension mesurée au connecteur du feu de plaque avec le contact en position « feux de position » est de 0 V. **Questions** : 1. Identifier les éléments à contrôler entre la batterie et le feu de plaque. 2. Décrire la procédure de test du relais éventuel impliqué. 3. Si le relais est bon, quelle est la prochaine étape ? **Corrigé** : 1. Les éléments à contrôler sont : le fusible F5, le relais de commande des feux de position (souvent commun avec les feux de plaque), le commutateur au volant (position feux de position), le câblage entre le commutateur et le relais, et enfin le câblage entre le relais et le feu de plaque. 2. Procédure de test du relais : - Localiser le relais (schéma RTA 208, page 84). - Mesurer la résistance de la bobine entre les broches 85‑86 ; elle doit être comprise entre 70 Ω et 120 Ω selon le constructeur. - Appliquer 12 V sur les broches 85‑86 (avec une batterie ou une source de laboratoire) et vérifier la fermeture des contacts entre 87‑30 par continuité (résistance < 0,1 Ω) ou par mesure de tension (12 V présent à la sortie lorsque la bobine est alimentée). 3. Si le relais est bon (bobine et contacts OK), la prochaine étape consiste à vérifier la continuité du câble entre la sortie du relais (broche 87) et le connecteur du feu de plaque, ainsi que la présence de masse correcte au niveau du feu de plaque (mesurer la résistance entre le corps du feu et le châssis ; doit être < 1 Ω). ### Exercice 3 – Calcul de section de câble pour alimentation d’un démarreur **Situation** : Un démarreur de 2,2 kW doit être alimenté depuis la batterie située à 1,8 m du démarreur. La tension de la batterie est de 12,6 V et la chute de tension admissible dans le câble d’alimentation est fixée à 0,3 V. **Questions** : 1. Calculer le courant nominal du démarreur. 2. Déterminer la résistance maximale autorisée du câble aller‑retour. 3. En utilisant la résistivité du cuivre (ρ = 0,0172 Ω·mm²/m), trouver la section minimale nécessaire. **Corrigé** : 1. Courant nominal : \( I = P / V = 2200 W / 12,6 V ≈ 174,6 A \). On arrête à 175 A pour le dimensionnement. 2. Chute de tension admissible : \( ΔV = 0,3 V \). Résistance maximale du boucle aller‑retour : \( R_{max} = ΔV / I = 0,3 / 175 ≈ 0,00171 Ω = 1,71 mΩ \). Comme le trajet aller‑retour mesure 2 × 1,8 m = 3,6 m, la résistance par mètre ne doit pas dépasser \( R_{max} / 3,6 ≈ 0,475 mΩ/m \). 3. Résistance d’un câble de section S (mm²) : \( R = ρ·L / S \). En posant \( R/L = 0,475 mΩ/m = 0,000475 Ω/m \) et en résolvant pour S : \( S = ρ / (R/L) = 0,0172 / 0,000475 ≈ 36,2 mm² \). On choisit la section commerciale supérieure la plus proche : **35 mm²** (câble de batterie type 35 mm²) ou, pour plus de marge, **50 mm²**. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |----|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Mesurer la tension avec le multimètre en position Ω (résistance) au lieu de V | Lecture erronée, risque de dommages au appareil | Toujours vérifier le sélecteur de fonction avant de connecter les pointes ; utiliser le symbole V̅ pour le continu. | | 2 | Laisser la clé de contact sur « ON » pendant le remplacement d’un fusible | Court‑circuit possible si le fusible est remplacé par un conducteur | Couper le contact et retirer la clé avant toute manipulation de fusibles ou de relais. | | 3 | Utiliser une pince ampèremétrique sur un conducteur partiellement entouré (espace entre les mâchoires) | Lecture de courant sous‑estimée, risque de surcharge non détectée | S’assurer que le conducteur occupe entièrement l’ouverture de la pince et que celle-ci est bien fermée. | | 4 | Négliger de vérifier la masse avant de tester un capteur | Mesure de tension ou de résistance fausse, leading to mauvais diagnostic | Mesurer la résistance entre le point de mesure et la masse du châssis ; elle doit être négligeable (< 1 Ω). | | 5 | Rebrancher la batterie en inversant les polarités (borne + sur le châssis) | Étincelles, dommages au alternateur, au calculateur, risque d’incendie | Toujours repérer la borne marquée « + » et « – » ; connecter en premier la borne négative au châssis, puis la borne positive. | | 6 | Travailler sous la voiture sans caler les roues | Risque de déplacement du véhicule, écrasement | Caler les roues avant et arrière avec des cales adaptées ; utiliser un chandelle si le véhicule doit être levé. | | 7 | Utiliser un tournevis non isolé pour retirer un fusible sous tension | Court‑circuit entre le tournevis et la masse, risque de brûlure ou de projection d’arc | Utiliser des outils à manches isolés (classe 0 ou 1) lorsqu’on travaille sous tension éventuelle. | | 8 | Jeter une batterie au plomb avec les ordures ménagères | Pollution des sols et de l’eau, risque d’explosion d’hydrogène | Déposer la batterie usagée dans un point de collecte agréé (ex. société de recyclage de métaux au Cameroun). | --- *Fin du cours.*