Véhicules hybrides électriques, en savoir plus

Une automobile hybride électrique est une automobile faisant appel à deux stockages d'énergie embarqués distincts pour se mouvoir, dont l'un de nature électrique. Si un système type automobile a une source non-embarquée, donc raccordée électriquement à une source extérieure (comme un tramway, réseau électrique aérien ou enterré), on parle alors plutôt de véhicule à traction-électrique avec propulsion secondaire...

La contraction "voiture-hybride" désigne quasiment toujours l'association moteur thermique et véhicule électrique. La nature réversible de la partie motrice électrique est maintenant quasi sous-entendue (récupération par recharge de batterie d'accumulateurs ou de super condensateurs) c'est-à-dire la récupération de l'énergie cinétique par freinage électrique (système réversible pouvant être générateur).

Il faut distinguer quelques familles d'hybrides différentes que l'on peut classer suivant :

- La proportion d'énergie secondaire disponible.
- Le type de technologie secondaire.
- La durée de l'intervention du système secondaire (régime transitoire ou permanent).
- La cogénération-motrice simultanée ou séquentielle.

D'autre technologies d'hybridations apparaissent :

- avec pile à combustible.
- avec énergie latente de compression-détente de gaz.
- avec volant d'inertie.

Principe de fonctionnement
Le principe général de fonctionnement consiste à combiner un moteur électrique (souvent réversible en générateur) avec un moteur thermique pour propulser un véhicule.

Les différentes phases de fonctionnement :

- lorsque le véhicule est immobile, les deux moteurs sont à l'arrêt ;
- au démarrage, c'est souvent le moteur électrique qui assure la mise en mouvement de la voiture, jusqu'à une vitesse de l'ordre de 50 km/h, systèmes start and go ;
- lorsqu'une vitesse plus élevée est atteinte ou qu'une accélération forte est demandée, le moteur thermique prend le relais pour remplacer progressivement le moteur électrique ;
- en cas de très forte accélération, les deux moteurs fonctionnent simultanément, ce qui permet une accélération supérieure ;
- en phase de décélération, de descente ou de freinage, une part de l'énergie cinétique est transformée par le moteur/générateur en électricité pour recharger les batteries, assurant ainsi un rôle de frein moteur accru et soulageant les freins mécaniques.

La gestion de l'ensemble est en général confiée à l'électronique embarquée qui tient compte de l'état de charge de la batterie, de la température du moteur thermique et de celle du catalyseur, des besoins en chauffage et en climatisation et de la pression sur les pédales d'accélérateur et de frein. La récupération d'énergie au freinage n'est pas disponible sur tous les véhicules hybrides.

Niveaux d'hybridation
On classe les véhicules hybrides en fonction de l'importance de la partie électrique et de la façon dont elle est combinée avec le moteur thermique. La nomenclature varie selon les sources et les constructeurs ; la plus utilisée est d'origine américaine.

- Le mild hybrid est le niveau d'hybridation minimal. Sauf à l'arrêt, le moteur thermique tourne en permanence. Le moteur électrique récupère l'énergie cinétique (pendant un freinage ou une descente, le moteur électrique fonctionne alors en générateur et fournit un couple résistant s'ajoutant au frein moteur). L'énergie récupérée est stockée dans des batteries ou des super-condensateurs et fournit un appoint de puissance pour aider les reprises. Ce système est appelé Urban Hybrid chez PSA (concept-car C5 Airscape), c'est un stop and start aux fonctionnalités élargies. Des technologies comparables existent chez BMW ou encore Ford. Un système analogue, le SREC est utilisé en compétition automobile, notamment en Formule 1. Ce niveau d'hybridation correspond à des puissance de 8 à 15 kW.

- Le full hybrid est la formule la plus répandue. La voiture peut être entraînée par chaque moteur séparément ou par les deux moteurs ensemble. Cela nécessite donc des puissances supérieures à 20 kW. Une gestion de la transmission complexe permet toutes les combinaisons. Le pourcentage d'utilisation du moteur électrique dépend de la capacité de la batterie, dont la charge est effectuée en roulant par le moteur thermique et par l'énergie cinétique récupérée.

- L'hybride rechargeable, ou plug-in hybrid, est un véhicule hybride qui peut se recharger sur le réseau électrique, ce qui permet de l'utiliser en mode tout électrique pour les petits trajets. La configuration peut être série ou parallèle. Ainsi les Chevrolet Volt et Opel Ampera, premières utilisatrices de ce système, permettent à leurs utilisateurs de rouler jusqu'à 60 km par jour sans utiliser d'essence, en rechargeant les batteries la nuit. Le moteur thermique est mis en route lorsque les batteries sont épuisées ou au-delà d'une certaine vitesse, allouant jusqu'à 600 km d'autonomie au total sur les Volt et Ampera.

Disposition mécanique

Hybride série

C'est le moteur électrique qui entraîne le véhicule, le moteur thermique entraîne une génératrice qui recharge les batteries ; le moteur thermique n'est pas relié aux roues et peut tourner à son régime optimal (de meilleure consommation spécifique). De plus, il y a moins de pertes mécaniques dans la transmission. Des batteries d'accumulateurs ou des supercondensateurs permettent de stocker l'énergie et de rouler en « tout électrique ». Le freinage est, bien sûr, régénératif. Les camionnettes VTrux de Via Motors, fondé par le "père" de la Chevy Volt, ex-président de GM, Robert A. Lutz, fonctionnent ainsi. La Chevrolet Volt (véhicule issu d'un concept-car dont la commercialisation a débutée en décembre 2010 aux États-Unis) est une hybride 4 modes qui fonctionne la plupart du temps en mode série.

Hybride parallèle

Les deux moteurs sont reliés à la transmission. Les mouvements des moteurs thermique et électrique sont raccordés au même arbre. Exemples, la Honda Insight et le prototype hybride HDi de PSA.

Hybride série-parallèle

Combinaison complexe des deux solutions. Les mouvements des moteurs thermique et électriques sont combinés de manière plus élaborée avec un train épicycloïdal qui permet des vitesses de rotation différentes pour les moteurs. Par exemple les Toyota Prius, Yaris HSD et Auris HSD, Nissan Altima Hybrid, Lexus Rx400h, GS450h, LS600h utilisent des variantes de ce principe (système Hybrid Synergy Drive).

Concept particulier

Il existe un concept particulier de véhicule hybride intégral qui consiste à utiliser un moteur thermique classique sur les roues avant et un (ou deux) moteur électrique sur les roues arrière. On dispose ainsi de quatre roues motrices sans la complication de la transmission mécanique. Le concept-car Citroën C-Metisse utilisait ce principe ainsi que les Peugeot 3008 Hybrid46 et Peugeot 508 RXH hybride (commercialisées depuis début 2012). Le premier véhicule à utiliser ce principe en série faisait encore plus compliqué, puisque le Lexus RX400h combinait un groupe hybride entrainant les roues avant (système Toyota HSD série-parallèle) avec un moteur électrique entrainant les roues arrière.

Tout véhicule à moteur thermique peut être équipé d'une coupure automatique du moteur thermique lorsque le véhicule s'immobilise, réduisant ainsi sensiblement la consommation. Sur les modèles non hybrides, l'alternateur et le démarreur d'une voiture classique sont remplacés par un alterno-démarreur, un moteur électrique réversible. Bien que parfois présentés sous le terme de micro-hybride, le moteur électrique ne peut être utilisé pour le déplacement du véhicule, faute d'une puissance et d'une autonomie suffisante. Ces techniques peuvent cependant permettre une optimisation du fonctionnement du groupe propulseur ou des accessoires électriques, voire être associées à de la récupération de l'énergie cinétique. L'appartenance de ces véhicules à la famille des hybrides fait débat.

Texte sous licence CC BY-SA 3.0. Contributeurs, ici. Photo : Fotolia.com

Pour essayer une automobile hybride électrique :

91200 - VOLVO GROUPE BIDAUD http://www.volvo-idf.com
91300 - SOCIÉTÉ COMMERCIALE CITROËN SUCCURSALE DE MASSY http://www.citroen-massy.com
91310 - GARAGE DU CLOS HONDA LINAS MONTLHERY http://www.garage-du-clos.fr