Véhicules hybrides et notions de base de sécurité : Réaliser des mesures sous haute tension

06-18-2013 | Automobile

Par Jack Rosebro, pour Fluke

La technologie des véhicules hybrides est encore balbutiante, mais elle se développe rapidement. Les principaux constructeurs d'automobiles ou de camions mettent au point des hybrides. Cette technologie est un tremplin pour les composants de propulsion électrique de pointe qui seront utilisés dans les véhicules à pile à hydrogène et les véhicules entièrement électriques. Le niveau de complexité et de sophistication des hybrides actuels est bien supérieur à celui d'une voiture ou d'un camion normal.

Cela est tout particulièrement évident quand l'on compare les circuits électriques dans un véhicule hybride et non hybride. Alors qu'un système électrique classique est presque entièrement alimenté par des tensions entre 12 et 14 volts, un véhicule hybride actuel peut produire 5 tensions de circuit différentes, ou plus, allant de 12 à 650 volts. Des courants AC comme DC sont employés et les tensions variables ne sont pas rares.

Les hybrides sont conçus pour minimiser le besoin de prendre des mesures directement sur des circuits sous haute tension. Néanmoins, il sera parfois nécessaire qu'un technicien expérimenté et compétent sur les véhicules hybrides le fasse. Bien que des articles comme celui-ci ne peuvent que compléter les informations de service du constructeur, il y a quelques précautions générales qu'un technicien professionnel doit prendre pour travailler sur un circuit à haute tension.

Dans le cadre de cet article, la haute tension est définie comme une tension de circuit de plus de 50 volts. Bien que les systèmes à haute tension (HT) de la plupart des hybrides ne doivent normalement pas être désactivés lors des maintenances régulières, les systèmes HT doivent être arrêtés avant de déconnecter ou d'enlever des câbles ou des composants sous haute tension. Par exemple, déconnecter des composants HT peut être utile pour diagnostiquer un défaut de terre du véhicule hybride. Cette tâche nécessite l'utilisation d'un milliohmmètre ou d'un testeur d'isolement, qui seront présentés dans un futur article.

Des courants électriques potentiellement dangereux peuvent être produits ou portés par les quatre types de composants hybrides : (1) le pack de batteries haute tension, (2) les condensateurs à l'intérieur de l'ensemble redresseur/onduleur, (3) le ou les moteurs électriques, également appelés groupes convertisseurs, et (4) les câbles haute tension, généralement de couleur orange, qui connectent tous ces composants essentiels entre eux.

Une des mesures les plus courantes sur un système HT d'un véhicule hybride est la mesure de la tension réalisée après avoir désactivé le système, pour s'assurer qu'il a été correctement arrêté. Regardons ensemble les différentes étapes qui sont normalement requises pour établir qu'un système HT d'un hybride a été désactivé en toute sécurité.

Se préparer

Les mesures directes potentiellement sous haute tension sur des circuits à courant élevé nécessitent de l'organisation et de la concentration. Même si vous ne devriez pas ou peu rencontrer de tension pendant la procédure suivante, dès lors que le système a été correctement arrêté et ne comporte pas de défauts, partez toujours du principe que le circuit est sous tension. Indiquez aux autres techniciens que vous travaillez sur un circuit à haute tension. Enlevez tous vos bijoux ainsi que tout objet métallique qui pourrait tomber de vos poches.

Réglez l'allumage du véhicule sur Arrêt/OFF et enlevez la clé. Si le véhicule est équipé d'une fonction « démarrage sans clé », désactivez-la et assurez-vous que la clé est hors de portée du véhicule. Déconnectez la batterie plomb-acide 12 V traditionnelle du véhicule. Avant de continuer, patientez pendant le délai prescrit, qui selon les constructeurs peut s'élever jusqu'à dix minutes, pour permettre aux condensateurs haute tension de se décharger.

Pour désactiver ou isoler un circuit HT d'un hybride, il vous faut :

  1. comprendre les procédures d'arrêt du système HT, approuvées par le constructeur pour le véhicule spécifique qui est en cours de réparation ;
  2. une paire de gants isolants en caoutchouc ou en caoutchouc synthétique, homologués pour au moins 1000 volts AC (Classe 0), sans défauts ;
  3. un multimètre numérique, homologué CAT III ou CAT IV, supportant au moins 1000 volts  et
  4. des cordons électriques homologués CAT III ou CAT IV, supportant au moins 1000 volts, équipés d'au moins une pince crocodile isolée.

Les multimètres automobiles Fluke 88 et 1587 et leurs cordons sont homologués CAT III et CAT IV pour 1000 volts. Les gants, le multimètre et les cordons doivent tous disposer d'une valeur de tension supérieure à la tension la plus élevée que vous envisagez de mesurer. Les gants isolants en caoutchouc doivent être inspectés avant chaque utilisation selon les recommandations du fabricant et testés régulièrement. La plupart des fabricants de gants recommandent ou exigent également que le technicien porte des surprotecteurs en cuir par-dessus les gants pour les protéger.

Comme les mécanismes d'arrêt sont directement connectés à des câbles HT, les gants isolants doivent être portés pour retirer la prise de service HT du véhicule (Ford, Toyota, Lexus) ou pour éteindre son interrupteur de sécurité HT (Honda).

Après avoir vérifié que la clé d'allumage du véhicule a été retirée ou que la fonction « démarrage sans clé » (si présente) est désactivée, et que sa batterie 12 V est déconnectée, il vous faut généralement enfiler des gants isolants en caoutchouc, puis déconnecter le système HT du véhicule en enlevant la prise de service ou en mettant l'interrupteur de sécurité en position arrêt, selon les recommandations du constructeur. En déconnectant la batterie 12 V du véhicule, assurez-vous qu'un système fonctionnant correctement va isoler mécaniquement le pack de batterie jusqu'à ce que la batterie soit reconnectée.

Si le véhicule a été correctement arrêté et si aucun défaut n'est présent dans son système électrique, alors :

  • aucun courant ne sera produit par les groupes convertisseurs, car ils ne pourront pas tourner et n'auront pas d'accès à des sources de courants extérieures ;
  • aucun courant ne sera disponible sur ses condensateurs, qui auront été déchargés pendant le délai prescrit ;
  • aucun courant ne sera présent sur les câbles HT  du véhicule ; MAIS
  • la batterie HT du véhicule RESTERA chargée et constituera donc une source de courant potentielle, bien qu'isolée du reste du système.

Lorsque toutes ces précautions de sécurité sont respectées, vous pourrez être amené à prendre des mesures de tension avec un outil adapté (conformément aux informations de service du constructeur) pour vérifier que toutes les sources de haute tension sont isolées ou déchargées.

Effectuer un relevé

Si le système HT du véhicule a été correctement arrêté et que vous portez vos gants isolants, vous pouvez réaliser une mesure de tension. Auparavant, allumez votre multimètre, sélectionnez « volts DC » et vérifiez que le multimètre fonctionne correctement en mesurant une tension faible sur une source de courant de référence, par exemple la batterie 12 V du véhicule. Un outil ou des cordons défectueux peuvent produire un relevé de tension de « zéro » erroné !

Comme les circuits HT du véhicule sont isolés de la terre du châssis, les relevés s'effectuent directement aux connexions HT. Vous trouverez des indications sur les éléments et les endroits à mesurer dans les informations de service fournies par le constructeur. Ce relevé s'effectue généralement sur les relais de sécurité (« normalement arrêtés ») qui relient le pack de batterie au reste du système. Néanmoins, si le travail de réparation nécessite de s'exposer ou de déconnecter des câbles haute tension, vous devrez alors vérifier qu'aucune tension n'est présente en effectuant un relevé entre les extrémités des câbles HT, ainsi qu'entre chaque extrémité de câble HT et la terre du véhicule.

Les vétérans de la haute tension suivent habituellement la règle dite « une seule main » (one-hand rule) lorsqu'ils travaillent sur un circuit haute tension. Cela signifie tout simplement qu'il faut travailler avec une seule main à la fois. Le but de cette règle est de réduire le risque de décharge électrique. En traversant le corps du technicien, le courant peut en aller jusqu'à provoquer un arrêt cardiaque. Une telle règle ajoute un niveau de sécurité supplémentaire à la protection déjà fournie par les gants isolants en caoutchouc.

Pour pouvoir suivre la règle « une seule main » lorsque vous effectuez un relevé direct sur un circuit HT, vous devez obligatoirement disposer d'au moins un cordon électrique équipé d'une pince crocodile isolée. En n'utilisant qu'une seule main, connectez le cordon avec la pince crocodile à l'une des bornes du circuit, puis mettez l'autre cordon en contact avec une autre borne pour effectuer le relevé. Vous ne devez jamais toucher de cordon ou la terre du véhicule avec plus d'une seule main.

Ne réalisez pas de test inversé sur les connecteurs haute tension, car cela les endommagerait. N'utilisez pas de sprays, notamment de sprays nettoyants, près de circuits HT, car cela peut énergiser l'air autour du circuit et le rendre conducteur. Souvenez-vous qu'un circuit de 600 volts est bien plus susceptible de produire un arc électrique qu'un circuit de 12 volts. Utilisez du ruban isolant pour isoler immédiatement les bornes haute tension exposées qui ont été déconnectées.

Remettre les choses en place

Toute connexion sécurisée avec un boulon ou un écrou fileté doit être serrée avec le couple défini par le constructeur. La qualité de la connexion électrique ainsi que sa résistance à la corrosion dépendent de l'adéquation du couple.

Assurez-vous que vous n'avez pas laissé une pièce ou un outil dans la zone dans laquelle vous travaillez. Si le système HT du véhicule dispose d'une prise de service amovible, assurez-vous qu'elle est fixée solidement et correctement lorsque vous la réinstallez. Ne reconnectez pas la batterie 12 V tant que la prise de service ou l'interrupteur HT du véhicule n'a pas été remis(e) dans sa position initiale et que tous les panneaux d'accès retirés n'ont pas été réinstallés.

Une fois que le véhicule a été réassemblé, et sa batterie 12 V connectée à nouveau, allumez le véhicule et vérifiez si des codes d'anomalie et/ou le statut « PRÊT » (READY) apparaissent. Certains systèmes hybrides affichent des codes dès que le système a été perturbé ou éteint. Vous pouvez donc être amené à effacer les codes et à vérifier s'ils reviennent. Si nécessaire, initialisez les systèmes électriques (par exemple les vitres électriques). Effectuez un test de conduite avec le véhicule pour vérifier qu'il fonctionne normalement. Enfin, vérifiez que vos gants isolants ne comportent pas de défauts avant de les ranger.

Ce qu'il faut retenir

Prendre des mesures en toute sécurité sur des circuits haute tension à courant élevé nécessite de la discipline et de l'attention. Il n'y a pas de raccourci : il est essentiel de suivre correctement les procédures et d'avoir les bons équipements. Souvenez-vous qu'une fois que le véhicule a été éteint, la première étape de la procédure de mesure haute tension est de déconnecter la batterie 12 V. Vous ne devez le re-connecter qu'en dernier, juste avant de remettre le véhicule en marche.

Prenez le temps d'apprendre les pratiques de mesure de haute tension en toute sécurité avant que la technologie hybride ne devienne chose courante. Vous acquerrez ainsi des bases qui vous permettront de développer par la suite un éventail de compétences compétitives et rentables, qui vous seront fort utiles pour l'avenir.