Comment fonctionnent les hybrides TFSIe (E-Tron et GTE)
Teneur
Remarque : En 2019, l'E-Tron a cédé la place au nom TFSIe.... Pour l'instant, la GTE reste une nomenclature VW, mais cela peut changer.
De plus en plus démocratisés, les appareils hybrides ne fonctionnent pas tous de la même manière. Jetons un coup d'œil dans cet article aux systèmes de Volkswagen, à savoir les E-Tron et GTE, des hybrides rechargeables qui permettent de rouler entièrement à l'électricité sur des distances très décentes, de 30 à 50 km.
E-Tron et GTE comment ça marche ?
Avant d'expliquer le fonctionnement de cette technologie, il est à noter qu'il existe deux types d'architectures E-Tron selon l'emplacement du moteur dans la voiture, et cela modifie également certains paramètres au niveau de l'architecture de l'embrayage et de la boîte de vitesses, mais sans changer la logique d'hybridation.
Il existe donc des versions transversales adaptées, par exemple, aux A3, Golf et autres Passat, c'est pourquoi ce système utilise un moteur électrique qui relance la voiture au moyen d'un double embrayage. Quant au dispositif E-Tron des voitures les plus prestigieuses, à savoir les Q7 et autres Audi A6, l'architecture est longitudinale avec un convertisseur de couple au lieu du double embrayage dans les versions transversales.
Mais quel que soit le type d'architecture, le principe de cette solution (comme la plupart des autres) est d'adapter la thermomécanique déjà existante dans les hybrides en apportant le moins de modifications possible afin d'éviter des années de développement et de pouvoir produire des appareils sur le marché domestique. marché aujourd'hui. Les pièces mécaniques utilisées depuis des siècles sont tellement usées que le but du jeu est d'en économiser le plus possible. Ici, nous sommes, pour le moins, en train d'insérer un moteur électrique entre le moteur et l'embrayage. Mais regardons de plus près...
GTE et E-Tron transversal : fonctionnement
La disposition transversale ne change rien ici, mais comme cette dernière diffère de la version longitudinale par le double embrayage, il a fallu les écarter. Malgré tout, le principe reste le même, seule la technologie de la boîte de vitesses et de l'embrayage change : engrenages parallèles et double embrayage pour les engrenages transversaux et planétaires et un convertisseur de couple pour les engrenages longitudinaux.
Caractéristiques du A3 e-Tron :
- Capacité de la batterie : 8.8 kWh
- Puissance électrique : 102 h
- Autonomie électrique : 50 km
Qu'il s'agisse de l'A3 e-Tron ou de la Golf GTE, on parle de la même chose.
Nous avons donc ici enfin affaire à une simple voiture de la S-Tronic/DSG, à laquelle nous avons ajouté une béquille électrique. Pour être plus précis, le moteur électrique est placé entre le moteur et deux embrayages, sachant que ce dernier est toujours relié à la boîte, mais peut, en revanche, se détacher du moteur.
Ainsi, le moteur électrique se compose d'un rotor et d'un stator, le rotor (centre) est relié au moteur par un embrayage multidisque, et le stator (autour du rotor) reste immobile. Le moteur électrique est ici entouré de liquide de refroidissement car il chauffe vite (si trop, la bobine fond et le moteur tombe en panne...). Qui a dit que les moteurs électriques avaient un rendement idéal ? En effet, il y a l'effet Joule et les déperditions thermiques, qui réduisent donc le rendement à 80-90% (encore moins si l'on prend en compte les pertes de charge et les pertes dans les câbles de la voiture, et n'oublions pas qu'il devient vraiment moyen si l'on tenir compte du rendement de l'électricité produite, que nous mettons dans le réservoir, donc de la centrale).
Voyons donc maintenant les différents modes de conduite pour les voir plus clair...
Cette hybridation se retrouve par exemple sur les Golf et A3.
Mode de recharge
Soit vous conduisez et le moteur électrique se connecte au générateur (la batterie ne l'alimente plus), soit vous branchez la voiture sur le secteur.
Dans le premier cas, c'est le mouvement du rotor dans le stator qui crée le courant dans le stator. Cette dernière est alors envoyée à la batterie, qui prélève l'énergie qu'elle peut, car elle est limitée par le niveau de capacité d'absorption. S'il y a un excès d'énergie, cette dernière est dirigée vers des résistances spéciales qui chauffent (en gros on se débarrasse le plus possible de l'excès de courant...).
Mode 100% électrique
Ici le moteur est éteint, et idéalement il ne doit pas gêner la chaîne cinématique de transmission... Donc pour cela nous avons intégré un embrayage (multi-disque, mais c'est, après tout, une pièce), piloté par un calculateur, qui permet le moteur à éteindre. du reste de la transmission. En effet, il y aurait beaucoup de pertes si le moteur restait branché, puisque la compression de ce dernier ralentirait grandement les ardeurs du moteur électrique, sans oublier l'inertie importante de toutes les pièces mobiles... Bref, c'était pas viable et donc c'était mieux que l'assistant hybride du côté de la poulie d'amortisseur.
Donc, pour résumer, la batterie envoie du courant dans le stator, qui induit alors un champ électromagnétique autour de cette bobine. Ce champ magnétique va interagir avec le rotor, qui est également doté d'un champ magnétique qui va le faire bouger (comme si on met deux aimants face à face, ils se repoussent ou s'attirent selon la direction). Le mouvement du rotor est transmis aux roues à travers une boîte.
Ainsi, le moteur thermique est arrêté et le moteur électrique entraîne les roues par l'intermédiaire d'un double embrayage (donc le rotor est relié à l'arbre du demi-boîte 1 ou demi-boîtier 2, selon le rapport de démultiplication) et de la boîte de vitesses. Bref, ce petit moteur électrique n'entraîne pas directement les roues avec un simple rapport de démultiplication, mais il passe par la boîte de vitesses. Nous pouvons également entendre légèrement les rapports qui se déroulent si nous avons une audience.
Mode combiné thermique + électrique
Le fonctionnement est le même que mentionné ci-dessus, sauf que le moteur thermique est couplé à l'électrique au moyen d'un embrayage multidisque. De ce fait, les deux embrayages reçoivent le couple des deux moteurs en même temps, ce qui permet de combiner la puissance des deux moteurs sur le même essieu.
La puissance maximale produite n'est pas la somme des deux puissances motrices, car chacune n'atteint pas sa puissance maximale à la même vitesse, mais aussi parce que les moteurs électriques ne peuvent pas être complètement remplis à cause du flux électrique trop faible provenant des tambours.
Récupération d'énergie
Le moteur électrique est relié aux roues par des embrayages et une boîte de vitesses, il pourra donc tourner (le rotor) et générer de l'électricité grâce à la réversibilité naturelle des moteurs électriques. Le mode de récupération est activé par l'onduleur, qui commence alors à récupérer l'énergie des bobines, plutôt que de l'y injecter pour démarrer le moteur. Attention cependant, comme évoqué plus haut, la batterie ne peut pas supporter trop de courant, et donc une sorte de soupape de sécurité est nécessaire pour drainer cet excès (sur des résistances prévues pour accueillir le jus et le dissiper en chaleur grâce à l'effet Joule).
E-Tron longitudinal
Le système et le principe sont les mêmes que dans la croix, sauf qu'ici nous travaillons avec un matériau différent. La boîte de vitesses parallèle à double embrayage est ici remplacée par une boîte de vitesses planétaire automatique. Les embrayages ont également été remplacés par un convertisseur de couple typique des transmissions automatiques planétaires.
Nous prendrons le Q7 e-Tron comme exemple principal, qui est associé à un 2.0 TSI ou 3.0 TDI.
Si l'embrayage déconnecte le moteur électrique de la boîte de vitesses, ce n'est vraiment pas le cas (l'ordre ici est vraiment trompeur et il faut voir le mécanisme interne pour mieux comprendre)
Pour simplifier l'explication, j'ai évité de préciser le différentiel central, qui renvoie la barre au différentiel avant, cela encombre le schéma pour ne rien apporter au niveau de compréhension.
Mode électrique
Ici, la batterie alimente en jus le stator, ce qui fait donc bouger le rotor en raison de forces électromagnétiques qui interfèrent les unes avec les autres : les forces de l'aimant permanent du rotor et des bobines de laiton qui l'émettent lorsqu'elles sont électrifiées. Le convertisseur reçoit de la puissance, qui est envoyée aux roues via la boîte de vitesses et divers convertisseurs (c'est pourquoi il y en a pas mal sur le Quattro...).
Mode combiné
Idem que ci-dessus, sauf que le rotor reçoit également de la puissance du moteur thermique, la puissance est donc décuplée.
Mode récupération d'énergie
Si j'arrête d'alimenter mon moteur électrique, il deviendra générateur s'il reçoit un couple mécanique. Et en ralentissant voire en faisant tourner le moteur, je fais bouger le rotor, ce qui provoque alors un courant dans le bobinage du stator. Je récupère cette énergie et l'envoie à la batterie au lithium.
On retrouve par exemple cette hybridation sur les Q7 et A6, mais n'oublions pas les Cayenne II et III, qui font partie de la famille Audi/VW.
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Derernier commentaire posté :
MOHAMMED KHALIL (Date : 2019, 09:05:11)
Merci beaucoup pour les explications, je veux savoir pourquoi on laisse l'embrayage multidisque engagé en mode récupération d'énergie comme la version transversale ? Ne serait-ce pas une limitation qui réduira l'énergie récupérée ?
Il I. 1 réaction(s) à ce commentaire :
- administrateur ADMINISTRATEUR DU SITE (2019-09-05 16:51:17): Question raisonnable ...
Habituellement, si je ne dis pas de bêtises, il s'éteint en mode forcé 100% électrique et reste allumé en mode thermique forcé (pour garder la sensation du thermique et de son frein moteur).
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Extension 2 Commentaires :
Auteur (Date : 2019 mars 03 à 25:08:33) |
L'explication n'est pas tout à fait claire sur l'achat d'une voiture avec cette technique il n'y a aucune chance Il I. 2 réaction(s) à ce commentaire :
(Votre publication sera visible sous le commentaire) |
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