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RÉSUMÉ
En matière de motorisation, l'hybridation, c'est à dire l'association d'un moteur utilisant un carburant fossile ou dérivé (essence, gazole, GNV gaz naturel pour véhicule, hydrogène, etc.) et d'un moteur électrique, offre plusieurs avantages. Elle permet de diminuer de 10 à 30 % la consommation selon l'utilisation. Elle permet également de limiter considérablement les émissions polluantes. Plusieurs possibilités d'architectures existent pour ce type de fonctionnement : en série, en parallèle ou en combinaison de ces deux dispositions. Cet article propose ainsi un état de l'art de cette technologie, décrivant en détail les différent types d'hybrides. D'autres spécificités technologiques caractérisent ce mode de propulsion, certaines connaissant actuellement des améliorations importantes (technologies de transmission, matériaux constituant les engrenages...). Toutes ces innovations, causes ou conséquences des évolutions sociétales, sont en passe de susciter un véritable bouleversement des modes de déplacement et des comportements des usagers.
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Joseph BERETTA : PSA Peugeot-Citroën - Délégué Énergies, Technologies et Émissions Automobiles
INTRODUCTION
Face à de nombreuses incertitudes comme la pénurie d'énergie fossile, le réchauffement climatique ou la qualité de l'air, les constructeurs ne baissent pas la garde, ne serait-ce que pour conserver la maîtrise de l'avenir et ne pas être un jour contraints de s'adresser à un tiers pour satisfaire ces exigences environnementales. L'idée d'un véhicule hybride réapparaît alors, vieux concept datant du début du XXe siècle. C'est un véhicule qui combine deux sources d'énergie différentes : un moteur utilisant un carburant fossile ou dérivé (essence, gazole, GNV gaz naturel pour véhicule, hydrogène, etc.) et un moteur électrique. Il existe deux grands types d'hybridation :
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l'hybride « parallèle » qui fonctionne sur l'alternance ou bien l'association des deux sources d'énergie ;
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l'hybride « série » qui fonctionne toujours grâce à l'énergie électrique, l'énergie thermique ne venant qu'en renfort du moteur électrique à l'instar d'un groupe électrogène. La recharge des batteries se fait alors aussi bien par une prise domestique qu'en roulant, par le biais d'un alternateur.
L'intérêt de l'hybridation consiste à pouvoir réduire la consommation en carburant fossile et donc les émissions de CO2 , dans la mesure où le moteur thermique ne fonctionne pas en permanence, mais principalement aux régimes où le rendement est le plus favorable. Il résulte aussi des avantages d'une propulsion électrique en zone de circulation dense, où le taux de pollution est élevé, alors que disparaissent les problèmes d'autonomie rencontrés avec les véhicules « tout électrique ».
Fiable sur le plan technique, le véhicule hybride présente cependant deux inconvénients majeurs :
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la double motorisation induit une surcharge pondérale qui pénalise son autonomie et ses performances ;
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son coût est relativement plus élevé qu'une motorisation classique.
Ces inconvénients, joints au désir d'optimiser la filière et de marquer leur différence, ont conduit les constructeurs à décliner l'hybridation dans d'autres versions, en général du reste en l'altérant dans le même sens : celui du « sacrifice de leur part électrique ». Ainsi, la « Prius » de Toyota, le premier véhicule hybride à avoir été lancé sur le marché, ne fonctionne en électrique qu'entre 0 et 20 km/h, lors des appels de puissance et en marche arrière. L'« Insight » de Honda ne se déplace jamais en mode électrique pur. Sa batterie a pour fonction principale de récupérer l'énergie du freinage, à telle enseigne que certains ingénieurs proposent, à son sujet, de changer de vocable et de la dénommer « Mildbrids », pour Mild Hybrid.
La meilleure stratégie est encore de libérer les possibilités d'arbitrage entre les technologies et de laisser le client juger de la pertinence du choix.
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- Version courante de sept. 2020 par Joseph BERETTA
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Architectures hybrides thermique-électriqueArticle inclus dans l'offre
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1. Historique des hybrides
La définition la plus simple d'un véhicule hybride est celle d'un véhicule qui utilise deux sources d'énergie.
Si l'on analyse les différentes sources qui peuvent être combinées pour mouvoir un véhicule, on va de la force des chevaux jusqu'à l'électricité.
Considérant cette définition, la première idée de véhicule hybride remonte alors au 17e siècle en 1665, lorsque Ferdinand Verbiest, un prêtre jésuite, a commencé à travailler sur les plans d'un véhicule à quatre roues pouvant fonctionner à la vapeur ou bien tiré par un cheval. Toujours est-il qu'il ne subsiste aucune preuve d'une réalisation concrète de son idée.
De nombreux travaux se sont déroulés ensuite autour de la vapeur d'un côté et de l'électrique de l'autre. C'est finalement l'électrique qui vaincra la vapeur avant d'être détrôné par le pétrole.
Si l'on cherche la première réalisation de véhicule hybride thermique-électrique on trouve en 1898 la Lohner-Porsche dite « la chaise » équipée d'un moteur à combustion et de moteurs électriques situés dans les moyeux des roues avant. Ce véhicule hybride série était initialement un véhicule électrique présenté lors de l'exposition universelle de Paris et sur lequel F. Porsche rajouta un moteur thermique et une dynamo pour le salon de l'auto suivant (figure 1). Il déclina ensuite un véhicule quatre roues motrices électriques (figure 2).
Vint ensuite vers les années 1900 la commercialisation en Belgique d'une auto mixte pétrole/électricité, type A (figure 3) développée par le constructeur Pieper. Les 3,5 CV du moteur à pétrole étaient aidés dans les côtes par un moteur électrique .
En 1902, la compagnie Krieger, constructeur à Paris de véhicules électriques avec roues avant motrices, construisit également quelques prototypes hybrides équipés d'un moteur à combustion qui entraînait une dynamo qui rechargeait les batteries ...
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Historique des hybrides
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BEDEUR (M.) - Histoire de l'usine Pieper-Impéria - , sur le site de la librairie Automaghttp://www.automag.be/Librairie-Automag-automobile
-
(2) - Site de la compagnie Krieger - * - http://l.krieger.free.fr/
-
(3) - BERETTA (J.) - New Classification on Electric-Thermal Hybrid Vehicles - . EVS 15, Bruxelles, Belgique (1998).
-
(4) - BERETTA (J.) - Le génie électrique automobile : la traction électrique - . Édition Hermès Lavoisier Science publication (2005).
-
(5) - BERETTA (J.) - Électronique, électricité et mécatronique automobile - . Édition Hermès Lavoisier Science publication (2007).
-
(6) - Citroën C3 STT - * - http://www.psa.peugeot-citroen.com
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...
ANNEXES
PSA Peugeot Citroën http://www.psa.peugeot-citroen.com
Renault http://www.renault.com
Toyota http://www.toyota.co.jp
Honda http://www.honda.fr
HAUT DE PAGE
Congrès Electric Vehicle Symposium (EVS) Manifestation mondiale sur les véhicules électriques, hybrides et pile à combustible qui se tient tous les 18 mois en Asie, en Amérique du Nord et en Europe – http://www.avere.org
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• R101 UNECERegulation on CO2 emission/fuel consumption.
• R83 UNECERegulation on emissions of M1 and N1...
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