Comment ça marche : la voiture hybride
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Un véhicule « hybride » combine un moteur à combustion interne (on dit aussi moteur à explosion ou moteur thermique) et un moteur électrique. Il utilise donc à la fois un (essence, , ) et de l’ .
© JEWEL SAMAD / AFP - Lancée en 1997, la Toyota Prius est la pionnière des voitures hybrides modernes. Sur la photo, la "Prius Prime", modèle d'hybride rechargeable du constructeur japonais.
Les éléments principaux de l’hybride classique
Quatre unités réalisent une alliance très poussée de la mécanique et de l’informatique :
- un moteur thermique,
- un moteur électrique,
- un système de batteries,
- un ordinateur.
Le moteur thermique, relié aux roues motrices, assure l’essentiel de la locomotion en vitesse de croisière. Il contribue aussi à la recharge des batteries.
Le moteur électrique, lui aussi relié aux roues, participe à la locomotion dans les vitesses basses. Dans les phases de décélération et de freinage, il récupère l’ , la transforme en électricité et alimente la batterie.
Le système de batteries emmagasine l’électricité produite et la redistribue au moteur électrique et aux équipements de la voiture (éclairage, vitres, tableau de bord, etc). Il dure en principe toute la vie du véhicule et n’est jamais branché sur le réseau extérieur (sauf dans le cas de l’hybride rechargeable décrit ci- dessous).
L’ordinateur est l’« arbitre ». Il sait d’où vient l’énergie (thermique et électrique), en quelles quantités respectives et où elle doit être distribuée à tout moment. Plusieurs milliers de fois par seconde, il analyse ce que le conducteur demande et ce qui est disponible comme énergie. Il optimise l'utilisation du moteur thermique, ce qui permet de réduire sa consommation en carburant.
Comment la voiture répond à mes commandes
- Je démarre puis je roule à moins de 40 km/h, par exemple en ville : si j’ai assez d’électricité dans la batterie pour assurer ce déplacement avec le moteur électrique, l’ordinateur éteint le moteur thermique. Le rendement de ce dernier est faible dans les vitesses basses et lors des accélérations et il consomme donc beaucoup. Si la charge de ma batterie baisse, le moteur thermique redémarre, participe à la locomotion et recharge en même temps la batterie.
- J’ai besoin d’accélérer fortement ou de monter une pente raide : l’ordinateur ordonne à mes deux moteurs de travailler ensemble.
- Je suis en vitesse de croisière, donc élevée : le moteur thermique assure l’essentiel du travail.
- Je décélère et je freine : le moteur à essence est coupé, l’énergie cinétique développée par la rotation des roues est récupérée par le moteur électrique qui, agissant comme un générateur d’électricité, alimente la batterie pour une utilisation ultérieure.
- Je m’arrête : les moteurs s’éteignent pour économiser le carburant, les systèmes électriques du véhicule fonctionnent sur la batterie. Au redémarrage, c’est le moteur électrique qui se remet en marche, silencieusement.
À noter :
- Les voitures hybrides de nouvelle génération ne se préoccupent pas uniquement de la motorisation. Elles ont une aérodynamique améliorée, un poids allégé, un moteur thermique plus petit.
- La voiture hybride combine la et l’autonomie du moteur thermique, le silence et la propreté du moteur électrique.
- Elle améliore le rendement du moteur thermique, donc économise le carburant, et elle réduit les émissions de CO2. Le niveau d’économie de carburant n’est pas facile à évaluer : il dépend de la qualité de la conduite de l’utilisateur (ce qu’on appelle l’éco-conduite). Par ailleurs, il est parfois surestimé par les constructeurs.
L’hybride rechargeable
Comme son nom l’indique, le véhicule hybride rechargeable peut recharger sa batterie en la branchant sur le secteur, ce que ne fait jamais une hybride classique.
Les batteries sont plus volumineuses, plus lourdes et peuvent stocker une plus grande quantité d’électricité. Elles peuvent assurer une propulsion « tout électrique » sur au moins 30 ou 40 km. Dans l’hybride classique, la propulsion « tout électrique », sans recours au moteur thermique, n’est possible que sur 3 ou 4 km. Dans l’hybride classique, le moteur électrique est là pour « soulager » le moteur à essence. L’hybride rechargeable représente une transition vers la voiture « 100 % électrique ».
Il existe une variété d’autres concepts de véhicules hybrides, comme par exemple le concept dit de « range extender » où un petit moteur thermique permet d’augmenter l’autonomie d’un véhicule essentiellement électrique en rechargeant régulièrement sa batterie.
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