Les moteurs hybrides de série et parallèles

Les moteurs hybrides parallèles
Le couplage essence électricité

Lorsqu’un véhicule équipé d’une hybridation en série, le moteur thermique ne fait qu’alimenter un générateur électrique, il peut donc tourner à régime constant, là où son rendement est optimal.

Des batteries de type supercapacités permettent de stocker l’énergie fournie par ce générateur et éventuellement de rouler en "tout électrique". Les supercapacités sont capables d’absorber et de restituer de fortes puissances électriques sur des temps très courts correspondant à plusieurs centaines d’Ampères sur quelques secondes ou dizaines de secondes.

Le moteur électrique seul est relié aux roues du véhicule et il est réversible. C’est à dire qu’il est capable de freiner le véhicule et d’utiliser l’énergie cinétique produite pour recharger les batteries . Ainsi au freinage, dans les descentes ou pendant une décélération le moteur à essence est automatiquement coupé. Le moteur électrique est donc aussi un frein capable de récupérer l’énergie jusqu’alors perdue en chaleur (et en plaquettes de frein !), de la redistribuer lors des accélérations donc d’économiser du carburant.

Les moteurs hybrides parallèles sont les plus répandus. Les deux moteurs sont reliés aux roues et leurs mouvements s’additionnent.

Parmi les moteurs hybrides parallèles on distingue deux sous-catégories :

 Le semi-hybride ou Mild Hybrid qui possède un moteur électrique assurant un renfort d’énergie au moteur thermique lorsque les besoins sont importants, mais ne tractant jamais seul le véhicule. Il fournit un appoint de puissance pour aider les reprises, l’énergie étant stockée entre temps dans des batteries ou des supercapacités.

Il est capable également de fournir un freinage régénératif, le moteur électrique fonctionnant en générateur et fournissant un couple s’ajoutant au frein moteur.

Les besoins en électricité sont moindre que sur un un système hybride intégral (ou "full hybrid" voir plus bas) et nécessitent donc des batteries plus petites qui prennent moins de place.

Cette solution permet d’améliorer les performances d’un petit moteur et de développer la même puissance qu’une grosse cylindrée sans consommer plus d’essence.

Exemples : Le système appelé Urban Hybrid chez PSA (concept-car C5-airscape) . Des technologies comparables existent chez BMW, Honda (Honda insight) ou encore Ford.

 Enfin, l’hybride intégral ou "full hybrid" se différencie du semi-hybride par un moteur électrique capable de tracter seul le véhicule quand la vitesse est réduite.

Les deux moteurs prennent le relais l’un de l’autre en permanence, lorsque le moteur thermique est sollicité, il recharge le moteur électrique. Dans les phases stationnaires, les deux sont à l’arrêt , au démarrage, c’est le moteur électrique qui assure la mise en mouvement de la voiture, jusqu’à des vitesses plus élevées (25 ou 30 km/h) puis le moteur thermique prend le relais. En cas de grande accélération, ils peuvent fonctionner en même temps. La répartition des rôles se fait grâce à un ordinateur de bord. Pendant la décélération ou le freinage, le système récupère l’énergie cinétique sous forme d’énergie électrique, et la stocke dans les batteries ou supercapacités.

Cette solution demande toutefois un équipement plus important, avec des batteries plus volumineuses qui réduisent donc la place dans l’habitacle. Ce système d’hybridation est celui qui permet de faire les plus grandes économies de carburant et intéresse beaucoup les constructeurs, notamment Toyota qui a développé le système Hybrid Synergy Drive.

Alternatives :

Les constructeurs ont aussi développé des hybrides « série-parallèle » avec l’ajout d’un troisième moteur / générateur électrique lié mécaniquement au moteur thermique.

Il peut freiner ou aider le moteur thermique, chargeant ou déchargeant ainsi la batterie.

Enfin on parle d’hybride branché (plug-in Hybrid) lorsqu’un véhicule hybride, qu’il soit série ou parallèle, peut se recharger sur le réseau électrique, ce qui permet, pour les petits trajets, de l’utiliser comme une voiture électrique en rechargeant les batteries la nuit. Le moteur thermique est bien sûr remis en route lorsque les batteries sont épuisées. Solaire/ biocarburant, solaire/électrique, solaire/gaz, électrique/ Air comprimé.