Électrification des voitures. Tout savoir sur la technologie hybride

Électrification des voitures.  Tout savoir sur la technologie hybride

La nécessité de décarboner la planète et les objectifs de l’accord de Paris ont éveillé les consciences des consommateurs et de toute une industrie qui a progressivement changé le paradigme énergétique de l’automobile. Nous vous expliquons ce qu’a été l’électrification de l’automobile, à travers la technologie hybride, hybride rechargeable et hydrogène, dans une sorte de voyage qui, de nos jours, est important à parcourir.

Le changement de paradigme énergétique est si rapide qu’il n’y a aujourd’hui aucune marque qui ne vise à réduire drastiquement son empreinte écologique.

Un changement qui passe par plusieurs solutions, de la voiture 100% électrique (BEV) à l’hydrogène, qui est une autre forme d’électrification de la voiture, en passant par les hybrides normaux (HEV) et hybrides rechargeables (PHEV) qui ont eu un croissance quasi exponentielle et intéressante d’un point de vue technologique.

Une évolution qui s’exprime davantage au niveau des entreprises en raison des différentes incitations fiscales, contrairement à ce qui se passe avec le client particulier qui ne bénéficie d’un usage moins cher que s’il parvient à profiter pleinement des avantages du système hybride en facturant régulièrement le batterie.

Audi A3 Sportback 40 TFSI et
Audi A3 Sportback 40 TFSI et

Plus d’autonomie électrique

Le développement des batteries lithium-ion a augmenté la densité énergétique et donc l’autonomie. Cependant, il existe encore quelques difficultés associées, comme le temps de charge et un réseau de bornes de recharge, qui, en croissance, est encore insuffisant compte tenu de la croissance des voitures 100% électriques et hybrides rechargeables, dont la capacité des batteries a tendance à augmenter.

C’est l’une des raisons pour lesquelles cette solution a systématiquement remplacé les solutions conventionnelles telles que le Diesel, qui, dans certaines circonstances étant le choix le plus rationnel, a cessé d’être le choix de nombreux clients qui préfèrent investir dans les nouvelles technologies, bien que de nombreux experts considèrent hybrides une solution complexe pour réunir deux sources d’énergie (une conventionnelle et l’autre électrique).

Son développement, qu’il soit soutenu par un réseau 12 volts ou 48 volts, vous permet de profiter des avantages qu’offrent les deux sources d’énergie.

C’est un facteur déterminant car, si l’on ne profite pas de l’aide supplémentaire de l’énergie électrique stockée dans la batterie, on tire peu de bénéfice du système hybride.

Beaucoup de sortes

Dans un hybride sans fonction plug-in (HEV), nous avons généralement un moteur à essence, un ou deux moteurs électriques et une petite batterie (dans PHEV la batterie est plus grande et peut être chargée de l’extérieur) qui, en dehors des démarrages, ne accorder une autonomie électrique pertinente.

Dans ce cas, le système hybride fonctionne comme une aide importante pour réduire la consommation et les émissions, tout en augmentant les performances, car la puissance combinée, n’étant pas la somme arithmétique de la puissance individuelle de chaque moteur (à combustion et électrique), est toujours supérieure à la puissance du moteur thermique.

Il est à noter que la densité énergétique de l’essence et du diesel est énorme. Cependant, l’efficacité énergétique des moteurs conventionnels est faible, en particulier lors de la conduite à basse vitesse et avec des arrêts fréquents.

Le schéma d'un moteur hybride simple
Le schéma d’un moteur hybride simple

Dans cette situation, la solution de technologie hybride prend tout son sens car elle profite des deux sources d’énergie, avec le double avantage de réduire la consommation et d’améliorer les performances.

Bien que le concept soit très simple, le chemin pour s’y rendre reste plus complexe qu’une voiture classique ou même une voiture purement électrique, c’est pourquoi il existe des systèmes hybrides avec différents types et fonctions.

On peut classer les modèles hybrides selon trois critères distincts : la capacité de se déplacer avec une seule source d’énergie, la possibilité de recharger la batterie en externe, et leur typologie, qui est la classification la plus éclairante.

Un long chemin

La capacité d’un hybride à n’utiliser qu’une seule source d’énergie est le critère de classification le plus ancien et celui qui permet de distinguer la notion d’« hybride doux » et de « hybride complet ».

La différence entre les deux est que le second concept permet de démarrer en mode électrique, tandis que dans le premier le système électrique agit comme une sorte d’assistance pour le moteur à combustion.

Bien que le système « hybride doux » ait été quelque peu oublié, la vérité est que l’introduction de nouvelles règles environnementales avec la norme WLTP a démocratisé le concept.

Il existe déjà de nombreuses marques qui utilisent ce concept, de Suzuki à Audi, entre autres marques qui utilisent ce système d’hybridation simple pour atténuer les émissions de CO2.

Le Swift est l'un des modèles de Suzuki avec la technologie 48V Mild Hybrid
Le Swift est l’un des modèles de Suzuki avec la technologie hybride douce, ou hybride doux, 48V

Côté recharge, les hybrides peuvent être classés comme étant rechargeables ou non, les premiers pouvant être rechargés dans un réseau électrique externe grâce à une batterie avec une plus grande capacité de stockage.

Une grande partie de la croissance de ce segment est due au fait que les batteries ont une capacité croissante et si, dans un passé récent, la moyenne était d’environ 8 kWh, aujourd’hui cette moyenne se situe à 12 kWh, avec une tendance à la hausse.

Bien que l’augmentation de la capacité de la batterie entraîne une augmentation du temps de charge, l’autonomie électrique est également plus importante. Une autonomie qui garantit une réduction des coûts d’utilisation, car l’électricité est moins chère, et parce que l’aide électrique, lorsque le système fonctionne en mode hybride, permet des consommations moyennes plus faibles.

Solution parallèle

La typologie d’un hybride (troisième critère) analyse la façon dont le flux d’énergie est traité. Actuellement le plus utilisé est le type parallèle.

Dans un hybride parallèle, le moteur thermique et le moteur électrique sont liés mécaniquement aux roues et peuvent donc entraîner directement le véhicule.

L’hybride série est une solution sous-utilisée. La seule série hybride est la BMW i3 REX (dans une solution connue sous le nom de prolongateur d’autonomie).

La BMW i3 REX est l'un des rares modèles à technologie hybride en série
La BMW i3 REX est l’un des rares modèles à technologie hybride en série

Cependant, il existe encore une troisième typologie qui rassemble les deux précédentes, l’hybride série-parallèle. Dans ce cas, on peut utiliser le moteur thermique à la fois pour charger la batterie (activation d’un générateur) et pour déplacer le véhicule assisté par un moteur électrique.

Pour y parvenir, il est nécessaire de disposer d’un moteur thermique, d’un générateur électrique, d’un moteur électrique et d’une transmission capable de permettre au moteur thermique d’entraîner le générateur et de charger la batterie alors que la voiture est à l’arrêt à un feu tricolore, par exemple, ou même lorsqu’il se déplace à l’aide du moteur électrique.

Tous les hybrides de Toyota et Lexus sont des séries-parallèles et sont donc équipés d’un moteur thermique, d’un moteur électrique et d’un petit générateur.

Beaucoup de ces propositions atteignent des consommations du même ordre de grandeur que les Diesel, même sur des trajets plus longs où, évidemment, il y a moins de régénération d’énergie et où l’assistance électrique est plus faible qu’en ville.

Autres alternatives

Pour Toyota et Hyundai, l’électrification s’étend à d’autres solutions, comme l’hydrogène qui, étant une voiture électrique, est une série-hybride. En effet, chacun d’eux possède un moteur électrique et deux sources d’énergie différentes, en l’occurrence deux types de batteries différents.

Une batterie lithium-ion rechargeable chargée d’alimenter le moteur électrique et une pile à combustible qui génère l’énergie électrique nécessaire pour charger la batterie par un processus chimique qui fait l’inverse de l’électrolyse, c’est-à-dire qu’elle joint deux atomes d’hydrogène (déposés dans un réservoir ) avec un atome d’oxygène.

La nouvelle génération de la Toyota Mirai, par exemple, parvient à parcourir environ 650 km, un objectif égal à la plupart des voitures à essence, avec l’avantage que le ravitaillement prend le même temps.

La Toyota Mirai a déjà parcouru 1000 km avec un seul réservoir d'hydrogène
La Toyota Mirai a déjà parcouru 1000 km avec un seul réservoir d’hydrogène

C’est actuellement le panorama de l’électrification de l’automobile qui, en quelques années, a transformé le paradigme de la mobilité. Le besoin de ce changement est si grand que nous pensons qu’il va s’accélérer dans les années à venir. Il suffit de regarder les dernières propositions pour voir que la voiture va changer rapidement.

L’avenir passe sûrement par l’électrification de l’automobile sous ses multiples aspects, il est donc plus intelligent de dire que chaque solution, qu’elle soit purement électrique, hybride ou conventionnelle avec un degré d’électrification plus ou moins grand, aura sa fonction selon les besoins des gens.