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Voitures électriques: l'hybridation classique, comment ça marche?

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Voitures électriques: l'hybridation classique, comment ça marche?

Après les micro-hybrides, intéressons-nous à la deuxième grande famille des véhicules électrifiés, les hybrides classiques.
13.09.2022, 11:06
Jerome Marchon
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Les véhicules hybrides classiques, que l'on appelle aussi «hybride complete», «full hybrid» en anglais ou par les acronymes HEV ou FHEV, sont la catégorie de véhicules hybrides la plus ancienne, mais deviennent la moins fabriquée depuis l'essor des hybrides rechargeables et des micro/mild-hybrides. D'une manière générale, les propulsions full-hybrid (donc hybrides classiques) permettent un roulage 100% électrique sur 2 à 5 km en fonction de la taille de leur batterie (1 à 2 kWh maximum). Cette dernière se recharge uniquement lors du roulage lors des décélérations/freinage ou avec l'assistance du moteur thermique.

Une idée qui date du XIXe siècle

Les premiers véhicules hybrides remontent à 1893 avec le Français Paul Pouchain, qui inventa un phaéton électrique, une petite voiture à 6 places, doté d'un moteur thermique pour alléger le travail du moteur électrique. Quelques années plus tard, en 1899, les Belges de la firme Pieper produisent une auto thermique dont l'arbre de transmission relié aux roues s'équipe d'une dynamo réversible. En 1901, la Lohner-Porsche voit le jour, utilisant sur ses 4 roues le principe du moteur-roue électrique, imaginé par un certain Ferdinand Porsche. La première hybride à transmission intégrale est née. Plusieurs constructeurs s'essaieront à la propulsion hybride avant d'abandonner la technologie aux alentours de 1910.

Il faudra attendre plus de 80 ans pour voir réapparaître la propulsion hybride en grande série, depuis le Japon. La Toyota Prius, lancée en 1997, ouvrit le bal et contribua à populariser ce type de motorisation. Honda suivra en 1999 avec la première génération de son Insight.

3 dispositions mécaniques

Toutes les motorisations hybrides classiques (et les rechargeables) utilisent les mêmes organes techniques: un alterno-démarreur pour le moteur thermique (start-stop), un système de régénération électrique au freinage et bien entendu un moteur thermique, un ou plusieurs moteurs électriques et une batterie. S’agissant des moteurs et de la batterie, leur disposition peut varier de manière significative. On dénombre 3 grands types de disposition mécanique.

1) Hybride série

Ici, seul le moteur électrique fait tourner les roues. Le moteur à combustion interne entraîne un générateur électrique qui fournit l’électricité nécessaire au fonctionnement du moteur électrique et pour recharger la batterie. Il n’est donc pas relié mécaniquement aux roues. Comme pour l’hybride parallèle, les phases de décélération et freinage sont utilisées pour charger la batterie.

Cette disposition est aussi appelée «REX» ou «Range Extender» ou «prolongateur d’autonomie». La BMW i3 REX était le principal représentant de cette catégorie. Aujourd’hui les modèles «e-Power» de Nissan reprennent cette architecture et Mazda devrait proposer l'an prochain son MX-30, à la base 100% électrique, avec une unité thermique servant de générateur.

2) Hybride parallèle

Cette fois-ci, le moteur thermique et le moteur électrique sont disposés sur le même arbre moteur relié à une boîte de vitesses automatique. Les deux moteurs sont donc reliés aux roues. Un embrayage permet un fonctionnement indépendant du moteur électrique ou du moteur thermique ou les rendre solidaires.

Lors des phases de décélérations et de freinage, le moteur thermique est éteint et le moteur électrique freine le véhicule en agissant alors comme générateur pour recharger la batterie. Il existe encore quelques types dérivés de l’hybride parallèle, comme certains SUV hybrides, sur lesquels un second moteur électrique est monté sur l’essieu arrière pour disposer de la transmission 4x4 par ce biais. Cette architecture est maintenant principalement retenue sur les hybrides rechargeables.

3) Hybride série-parallèle

Comme son nom l’indique, il s’agit d’une combinaison des deux précédentes solutions. Grâce à une gestion électronique sophistiquée, le moteur à combustion et le moteur électrique travaillent de concert à leur optimum de rendement. Selon la situation, le moteur thermique est utilisé comme générateur – comme dans l’hybride série – ou comme propulsion avec son homologue électrique – comme dans l’hybride parallèle. Le basculement s’effectue automatiquement ou à partir d’une certaine vitesse. Tous deux sont reliés à un répartiteur de puissance officiant comme boîte de vitesses afin de transmettre leur mouvement aux roues. L’écrasante majorité des véhicules full-hybride utilisent cette architecture. On les reconnaît au nom de «e:HEV» chez Honda, «E-Tech» chez Renault ou «HSD» chez Toyota/Lexus.

Types de voitures hybrides
Les 3 types de disposition mécaniques des full-hybrids.image: Mobil Oil

Avantages et inconvénients

Contrairement aux modèles hybrides rechargeables, il n’y a aucune contrainte liée à la recharge de la batterie sur les full-hybrid. Ces véhicules peuvent être utilisés de manière optimale par l’ensemble des clients. Ils offrent en ville un agrément de conduite proche de celui des électriques et sur le plan économique une consommation d’essence inférieure à celle d’un véhicule essence équivalent.

Hormis une autonomie 100% électrique réduite et un poids un peu plus élevé, il n’y a pas de vrai inconvénient. Les modèles plus anciens de Toyota et Honda se montraient également peu à l’aise lors des fortes phases d’accélération; le moteur thermique devant produire beaucoup d’électricité, il grimpait et restait longtemps haut dans les tours. Ce désagrément tend à disparaître sur les modèles récents, les ingénieurs ayant trouvé le moyen de moduler le régime du moteur en imitant le passage de rapports de vitesses.

A propos de l'auteur:

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Jérôme Marchon est...
...un fan passionné de voitures depuis son plus jeune âge. Sa carrière professionnelle a pourtant commencé dans la finance. En parallèle de celle-ci, il contribue à créer un blog sur l'automobile, avant de fonder sa propre page, avant de prendre le poste de rédacteur en chef de la Revue Automobile. Depuis 2018, il travaille en tant qu'indépendant et écrit pour différents médias automobiles et généraux (print et web), en Suisse comme à l'étranger. Jérôme Marchon travaille également comme traducteur et conseiller en contenu rédactionnel pour des événements automobiles et des constructeurs automobiles.
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