Qu'est-ce qu'un système de voiture hybride?

Récemment, les véhicules électriques ont gagné en popularité. Cependant, les voitures électriques à part entière ont un inconvénient important - une petite réserve de puissance sans recharge. Pour cette raison, de nombreux grands constructeurs automobiles équipent certains de leurs modèles de systèmes hybrides.

En effet, une voiture hybride est un véhicule dont le groupe motopropulseur principal est un moteur à combustion interne, mais il est renforcé par un système électrique avec un ou plusieurs moteurs électriques et une batterie supplémentaire.

À ce jour, plusieurs catégories d'hybrides sont utilisées. Certains aident simplement ICE au début, d'autres vous permettent de rouler en utilisant la traction électrique. Considérez les caractéristiques de ces centrales: quelle est leur différence, comment elles fonctionnent, ainsi que les principaux avantages et inconvénients des hybrides.

Historique du moteur hybride

L'idée de créer des voitures hybrides (ou un croisement entre une voiture classique et une voiture électrique) est due à une hausse du prix du carburant, durcissant les normes d'émissions des voitures et offrant un plus grand confort de conduite.

Le développement d'une centrale mixte a d'abord été entrepris par la société française Parisienne de voitures électriques. Cependant, la première voiture hybride utilisable a été la création de Ferdinand Porsche. Dans la centrale électrique Lohner Electric Chaise, le moteur à combustion interne a servi de générateur d'électricité, à partir duquel les deux moteurs électriques avant fonctionnaient (montés directement sur les roues).

Le véhicule a été présenté au public en 1901. Au total, environ 300 exemplaires de ces voitures ont été vendus. Le modèle s'est avéré très pratique, mais coûteux à fabriquer, de sorte qu'un automobiliste ordinaire ne pouvait pas se permettre un tel véhicule. De plus, à cette époque, une voiture moins chère et non moins pratique est apparue, développée par le designer Henry Ford.

Les unités de puissance à essence classiques ont forcé les développeurs pendant de nombreuses décennies à abandonner l'idée de créer des hybrides. L'intérêt pour le transport vert a augmenté avec l'adoption du projet de loi sur la promotion des citoyens américains. Il a été adopté en 1960.

Par coïncidence, la crise mondiale du pétrole a éclaté en 1973. Si les lois américaines n'encourageaient pas les constructeurs à penser à développer des voitures vertes abordables, la crise les y contraint.

Le premier système hybride à part entière, dont le principe de base est toujours utilisé, a été développé par TRW en 1968. Selon le concept, il était possible d'utiliser un moteur à combustion interne plus petit avec un moteur électrique, mais en même temps la puissance de la machine n'était pas perdue et le travail devenait beaucoup plus fluide.

Un exemple de voiture hybride à part entière est la GM 512 hybride. Il a travaillé à partir d'un moteur électrique, qui a accéléré le véhicule à 17 km / h. À cette vitesse, le moteur à combustion interne a été activé, améliorant les performances du système, de sorte que la vitesse de la voiture a augmenté à 21 km / h. S'il fallait aller plus vite, le moteur électrique était coupé et la voiture accélérait déjà sur un moteur à essence. La limite de vitesse était de 65 km / h.

VW Taxi Hybrid - un autre exemple réussi d'une voiture hybride, a été présenté au public en 1973.

Jusqu'à présent, les constructeurs automobiles tentent de porter les systèmes hybrides et entièrement électriques à un niveau qui les rendrait compétitifs par rapport aux ICE classiques. Bien que cela ne se soit pas encore produit, de nombreux développements ont payé les milliards de dollars dépensés pour leur développement.

Au début du troisième millénaire, l'humanité a vu une nouveauté appelée Toyota Prius. L'idée originale du constructeur japonais est devenue synonyme du concept de « voiture hybride ». De nombreux développements modernes sont empruntés à ce développement. À ce jour, un grand nombre de modifications d'installations combinées ont été créées, ce qui permet à l'acheteur de choisir la meilleure option pour lui-même.

Le principe de fonctionnement des voitures hybrides

Ne confondez pas un moteur hybride avec une voiture entièrement électrique. L'installation électrique est impliquée dans certains cas. Par exemple, en mode urbain, lorsque la voiture est en circulation, l'utilisation d'un moteur à combustion interne conduit à sa surchauffe, ainsi qu'à une augmentation de la pollution de l'air. Pour de telles situations, une installation électrique est activée.

De par sa conception, l'hybride se compose de:

• L'unité d'alimentation principale. Il s'agit d'un moteur à essence ou diesel.
• Moteur électrique. Selon la modification, il peut y en avoir plusieurs. Par le principe d'action, ils peuvent également être différents. Par exemple, certains peuvent être utilisés comme entraînement supplémentaire pour les roues, tandis que d'autres peuvent être utilisés comme assistant du moteur lors du démarrage de la machine à partir d'un endroit.
• Batterie supplémentaire. Dans certaines voitures, il a une petite capacité, dont la réserve d'énergie est suffisante pour s'activer pour une courte période d'installation électrique. Dans d'autres, cette batterie a une grande capacité afin que les véhicules puissent se déplacer librement de l'électricité.
• Système de contrôle électronique. Des capteurs complexes surveillent le fonctionnement du moteur à combustion interne et analysent le comportement de la machine, sur la base de laquelle le moteur électrique est activé / désactivé.
• Onduleur. Il s'agit d'un convertisseur de l'énergie nécessaire provenant de la batterie en un moteur électrique triphasé. Cet élément répartit également la charge sur différents nœuds en fonction de la modification de l'installation.
• Générateur. Sans ce mécanisme, il n'est pas possible de recharger la batterie primaire ou secondaire. Comme dans les voitures ordinaires, le générateur est entraîné par le moteur à combustion interne.
• Systèmes de récupération. La plupart des hybrides modernes sont équipés d'un tel système. Il "recueille" l'énergie supplémentaire des composants de la voiture comme le système de freinage et le châssis (lorsque la voiture roule, par exemple, à partir d'une colline, le convertisseur récupère l'énergie libérée dans la batterie).

Les unités de puissance de l'installation hybride peuvent fonctionner individuellement ou par paires.

Plans de travail

Il existe plusieurs schémas d'exploitation hybrides réussis. Il en existe trois principaux:

• séquentiel;
• parallèle;
• série-parallèle.

Circuit séquentiel

Dans ce cas, le moteur à combustion interne est utilisé comme générateur d'électricité pour le fonctionnement des moteurs électriques. En fait, un moteur à essence ou diesel n'a pas de connexion directe avec la transmission d'une voiture.

Ce système vous permet d'installer des moteurs à faible puissance avec un petit volume dans le compartiment moteur. Leur tâche principale est de faire fonctionner un générateur de tension.

Ces voitures sont souvent équipées d'un système de récupération, grâce auquel l'énergie mécanique et cinétique est convertie en courant électrique pour recharger la batterie. Selon la taille de la batterie, une voiture peut parcourir une certaine distance exclusivement en traction électrique sans utiliser de moteur à combustion interne.

L'exemple le plus célèbre de cette catégorie d'hybrides est la Chevrolet Volt. Elle peut être rechargée comme une voiture électrique normale, mais grâce au moteur à essence, l'autonomie est considérablement augmentée.

Circuit parallèle

Dans les installations parallèles, le moteur à combustion interne et le moteur électrique sont couplés. La tâche du moteur électrique est de réduire la charge sur l'unité principale, ce qui entraîne des économies de carburant importantes.

Si vous déconnectez le moteur de la transmission, la machine est capable de surmonter une certaine distance de la traction électrique. Mais la tâche principale de la partie électrique est d'assurer une accélération en douceur du véhicule. L'unité de puissance principale dans de telles modifications est un moteur à essence (ou diesel).

Lorsqu'une voiture ralentit ou quitte le moteur à combustion interne, le moteur électrique agit comme un générateur pour recharger la batterie. Grâce au fonctionnement du moteur à combustion interne dans de telles voitures, une batterie haute tension n'est pas nécessaire.

Contrairement aux hybrides séquentiels, ces unités ont une consommation de carburant plus élevée, car le moteur électrique n'est pas utilisé comme une unité de puissance distincte. Sur certains modèles, comme la BMW 350E iPerformance, le moteur électrique est intégré à la boîte de vitesses.

Une caractéristique de ce schéma de travail est un taux de couple élevé à des vitesses de vilebrequin faibles.

Circuit parallèle série

Ce schéma a été développé par des ingénieurs japonais. Il s'appelle HSD (Hybrid Synergy Drive). En fait, il combine les fonctions des deux premiers types de fonctionnement des centrales électriques.

Lorsqu'une voiture doit démarrer ou se déplacer lentement dans un caramel, un moteur électrique est activé. Pour économiser de l'énergie à haute vitesse, un moteur à essence ou diesel (selon le modèle du véhicule) est connecté.

Si vous devez accélérer fortement (par exemple, en cas de dépassement) ou que la voiture monte, la centrale fonctionne en mode parallèle - le moteur électrique aide le moteur à combustion interne, ce qui réduit la charge sur celui-ci et, par conséquent, économise la consommation de carburant.

La connexion planétaire du moteur à combustion interne de l'automobile transfère une partie de la puissance à la transmission principale de la transmission, et une partie au générateur pour recharger la batterie ou l'entraînement électrique. Dans un tel schéma, une électronique complexe est installée qui distribue l'énergie en fonction de la situation.

L'exemple le plus frappant d'un hybride avec un groupe motopropulseur série-parallèle est la Toyota Prius. Cependant, certaines modifications de modèles bien connus de fabrication japonaise ont déjà reçu de telles installations. Un exemple de ceci est la Toyota Camry, Toyota Highlander hybride, Lexus LS 600h. Cette technologie a également été achetée par certaines entreprises américaines. Par exemple, le développement a trouvé sa place dans le Ford Escape Hybrid.

Types d'agrégats hybrides

Tous les groupes motopropulseurs hybrides sont divisés en trois types:

• hybride doux;
• hybride moyen;
• hybride complet.

Chacun d'eux a sa propre fonction, ainsi que des caractéristiques uniques.

Groupe motopropulseur hybride micro

Ces centrales sont souvent équipées d'un système de récupération de sorte que l'énergie cinétique est convertie en énergie électrique et renvoyée à la batterie.

Le mécanisme d'entraînement en eux est un démarreur (peut également servir de générateur). Il n'y a pas de traction électrique dans de telles installations. Le schéma est utilisé pour les démarrages fréquents d'ICE.

Groupe motopropulseur hybride intermédiaire

Ces voitures ne bougent pas non plus à cause du moteur électrique. Dans ce cas, le moteur électrique sert d'assistant à l'unité d'alimentation principale avec une charge croissante.

Ces systèmes sont également équipés d'un système de récupération, récupérant l'énergie gratuite dans la batterie. Les unités hybrides moyennes offrent une plus grande efficacité pour le moteur thermique.

Groupe motopropulseur entièrement hybride

Dans de telles installations, il existe un générateur de forte puissance, qui est entraîné par le moteur à combustion interne. Le système est activé à faible vitesse du véhicule.

L'efficacité du système se manifeste par la présence de la fonction «Start / Stop», lorsque la voiture se déplace lentement dans la circulation, mais au feu, vous devez accélérer fortement. Une caractéristique de l'installation hybride complète est la possibilité d'arrêter le moteur à combustion interne (l'embrayage est éteint) et d'entraîner un moteur électrique.

Classification d'électrification

Les termes suivants peuvent apparaître dans la documentation technique ou dans le nom du modèle de voiture:

• microhybride;
• hybride doux;
• hybride complet;
• hybride rechargeable.

Microhybride

Dans ces voitures, un moteur conventionnel est installé. Ils n'ont pas d'entraînement électrique. De tels systèmes sont soit équipés d'une fonction «marche / arrêt», soit équipés d'un système de freinage à récupération (lors du freinage, une recharge supplémentaire de la batterie se produit).

Certains modèles sont équipés des deux systèmes. Certains experts estiment qu'un tel transport n'est pas considéré comme un transport hybride, car il utilise uniquement une unité à essence ou diesel sans intégration dans le système d'entraînement électrique.

Hybride doux

Ces voitures ne bougent pas non plus à cause de l'électricité. Ils utilisent également un moteur thermique, comme dans la catégorie précédente. À une exception près, le moteur à combustion interne est soutenu par une installation électrique.

Dans ces modèles, il n'y a pas de volant. Sa fonction est assurée par un démarreur-générateur électrique. Le système électrique augmente le retour d'un moteur de faible puissance avec une forte accélération.

Hybride complet

Par ces véhicules, on entend des véhicules capables de parcourir une certaine distance sur traction électrique. Dans de tels modèles, tout schéma de connexion mentionné ci-dessus peut être utilisé.

Ces hybrides ne sont pas facturés sur le réseau. La batterie est rechargée en énergie grâce au travail du système de freinage régénératif et du générateur. La distance qui peut être parcourue sur une seule charge dépend de la capacité de la batterie.

Hybrides rechargeables

Ces voitures peuvent fonctionner comme une voiture électrique ou fonctionner à partir du moteur à combustion interne. Merci à la combinaison de deux centrales électriques offre une économie de carburant décente.

Puisqu'il est physiquement impossible d'installer une batterie volumétrique (dans les véhicules électriques, elle remplace un réservoir d'essence), un tel hybride peut parcourir jusqu'à 50 km sur une seule charge sans recharge.

Avantages et inconvénients des voitures hybrides

À l'heure actuelle, l'hybride peut être considéré comme un lien de transition entre un moteur thermique et un analogue électrique respectueux de l'environnement. Bien que l'objectif final n'ait pas encore été atteint, grâce à l'introduction de développements innovants modernes, il existe une tendance positive dans le développement des véhicules électriques.

Étant donné que les hybrides sont une option transitoire, ils ont des points positifs et négatifs. Les avantages incluent:

• L'économie de carburant. Selon le schéma de fonctionnement de la paire d'alimentation, cet indicateur peut augmenter jusqu'à 30% ou plus.
• Recharge sans utiliser de prise électrique. Cela a été rendu possible grâce au système de récupération d'énergie cinétique. Bien qu'une charge complète ne se produise pas, si les ingénieurs peuvent améliorer la conversion, les voitures électriques cesseront d'avoir besoin d'une prise de courant.
• La possibilité d'installer un moteur de moins de volume et de puissance.
• L'électronique est beaucoup plus économique que la mécanique pour distribuer le carburant.
• Le moteur surchauffe moins et le carburant est consommé lors des embouteillages.
• La combinaison de moteurs essence / diesel et électriques vous permet de continuer à conduire si la batterie haute puissance est morte.
• Grâce au fonctionnement du moteur électrique, le moteur à combustion interne peut fonctionner de manière plus stable et moins bruyante.

Les usines hybrides ont également une liste décente d’inconvénients:

• La batterie devient inutilisable plus rapidement en raison du grand nombre de cycles de charge / décharge (même dans les systèmes hybrides souples);
• La batterie est souvent complètement déchargée;
• Les pièces pour de telles voitures sont assez chères;
• L'auto-réparation est presque impossible, car cela nécessite un équipement électronique sophistiqué;
• Comparés aux modèles à essence ou diesel, les hybrides coûtent plusieurs milliers de dollars de plus;
• L'entretien régulier est plus cher;
• L'électronique sophistiquée nécessite une manipulation soigneuse et les erreurs qui se produisent peuvent parfois interrompre un long voyage;
• Il est difficile de trouver un spécialiste capable de configurer correctement le fonctionnement des centrales électriques. Pour cette raison, vous devez recourir aux services d'ateliers professionnels coûteux;
• Les batteries ne tolèrent pas les fluctuations de température importantes et se déchargent.
• Malgré le respect de l'environnement lors du fonctionnement du moteur électrique, la production et l'élimination des batteries polluent fortement l'environnement.

Pour que les hybrides et les voitures électriques rivalisent avec les moteurs à combustion interne, une amélioration des sources d'énergie est nécessaire (afin qu'elles accumulent plus d'énergie, mais en même temps elles ne soient pas très volumineuses), ainsi que des systèmes de charge rapide sans endommager la batterie.

Questions et réponses

Qu'est-ce qu'un véhicule hybride ? Il s'agit d'un véhicule dans lequel plus d'une unité motrice est impliquée dans son mouvement. Fondamentalement, il s'agit d'un mélange d'une voiture électrique et d'une voiture avec un moteur à combustion interne classique.

Quelle est la différence entre une voiture hybride et une voiture classique ? Une voiture hybride présente les avantages d'une voiture électrique (fonctionnement silencieux du moteur et conduite sans consommation de carburant), mais lorsque la charge de la batterie baisse, le groupe électrogène principal (essence) est activé.