Thèmes:
- Préface
- Formes hybrides
- Micro hybride
- Hybride doux
- Entraînement hybride en série
- Propulsion hybride parallèle
- Hybride rechargeable
- Récupération d'énergie
- Aperçu du système Toyota Prius
- Aperçu du système Mitsubishi Outlander
- Transmission d'un véhicule hybride
Préface:
Lorsque des combustibles fossiles sont brûlés, du dioxyde de carbone (CO2) est libéré. Ce CO2 s'accumule dans l'atmosphère. Lorsque la lumière du soleil tombe sur la Terre, le rayonnement thermique ne peut plus s'échapper en raison de l'accumulation de CO2, provoquant ainsi un « effet de serre ». 120g CO2/km correspond à :
- 5,2 l d'essence / 100 km
- 4,5 l diesel / 100 km
- 4,4 kg de gaz naturel / 100 km
- 1,0 kg d'hydrogène / 100 km
- 20 kWh d'électricité / 100 km
Avec la technologie hybride, la réduction de CO2 (émissions) est réduite. Les constructeurs s’emploient actuellement à développer de plus en plus de technologies pour réaliser une transition énergétique depuis une conduite neutre en CO2.
Formes hybrides :
Les véhicules à propulsion hybride utilisent à la fois un moteur thermique et un moteur électrique. L’objectif de l’hybridation est avant tout de réduire la consommation de carburant et les émissions de gaz d’échappement. Les avantages supplémentaires grâce au(x) moteur(s) électrique(s) sont un couple plus élevé et plus de confort.
Avec les propulsions hybrides, une distinction est faite entre les véhicules micro-hybrides, légers et entièrement hybrides.
Un véhicule à propulsion entièrement électrique n’entre pas dans la catégorie « hybride ». Un véhicule équipé d’un prolongateur d’autonomie peut être classé comme « hybride de série ».
Le schéma ci-dessous montre les différentes formes hybrides d'une forme faible à élevée de support électrique. conduire.
Micro hybride :
Un véhicule micro-hybride ne dispose pas de moteur électrique pour soutenir le moteur à combustion pendant la conduite, mais est équipé de diverses technologies d'économie de carburant. Donc il n'y a rien de tel ici Système HT (Haute Tension). Des économies de carburant sont réalisées grâce à lui système start/stop, qui arrête et démarre automatiquement le moteur lorsque le véhicule est à l'arrêt et un système de régénération de la batterie. Ce système de régénération permet à l'alternateur de se charger au maximum lorsque le véhicule freine. L'énergie normalement perdue dans les plaquettes de frein est désormais en partie utilisée pour charger la batterie 12 volts. En conséquence, lors de la conduite à vitesse constante, aucune injection de carburant supplémentaire n'est nécessaire en raison de la charge accrue sur l'alternateur et du carburant est économisé.
Hybride léger :
Dans les véhicules hybrides légers, le Moteur à combustion soutenu par un ou deux 48 volts moteurs électriques qui fournissent une puissance supplémentaire dans différentes conditions de fonctionnement. Le moteur électrique assiste le moteur thermique dans l’accélération. Lors de la conduite à vitesse constante, le moteur électrique s'éteint automatiquement. Le véhicule ne peut donc pas rouler entièrement électriquement.
Le moteur électrique est situé à proximité volant, ou il y a une transmission chaîne/courroie crantée entre le moteur électrique et l'extrémité du vilebrequin. La batterie relativement compacte de 48 volts se trouve souvent dans le coffre.
L'image montre un moteur électrique dans le carter de volant du moteur à combustion. Ce n’est pas non plus un système HT. Un technicien sans certificat NEN peut donc également effectuer des travaux sur la transmission électrique.
Un véhicule micro-hybride peut également être équipé d’un démarreur-générateur de 48 volts, qui est essentiellement une combinaison d’un alternateur et d’un démarreur. Les fabricants donnent les noms suivants à ce type de démarreur-générateur :
- Dynastart ;
- Démarreur-générateur ;
- Alterno-démarreur entraîné par courroie ;
- Démarreur-générateur intégré à courroie (BSG).
Grâce à un mécanisme, la multi-ceinture peut être tendue du bon côté en fonction du chargement ou du démarrage.
Les trois images ci-dessous montrent les trois positions possibles pendant la charge (régénérative) de la batterie, le démarrage du moteur thermique et le mode moteur électrique, où elle assiste le moteur thermique. L'assistance aux moteurs turbo s'effectue principalement dans la plage des bas régimes, où le "boost" du moteur électrique compense ce que l'on appelle le turbo lag.
Un alternateur de démarreur de 48 volts remplace l'alternateur "normal" de 12 volts. En plus de la batterie de 48 volts, nous disposons également de la batterie de 12 volts pour le système électrique de bord qui alimente en énergie l'éclairage, les serrures de porte et les accessoires de la voiture. Une Convertisseur / convertisseur DC-DC (transformateur) convertit 48 volts en 12 volts pour charger la batterie.
Entraînement hybride série :
Un véhicule équipé d'un entraînement hybride en série est exclusivement exploité par le Moteur électrique HT conduit. Il n'y a pas de connexion directe entre le moteur à combustion et les roues. L'image ci-dessous montre un exemple de voiture hybride de série à propulsion arrière.
Il existe un couplage (1) entre le moteur à combustion (3) et le générateur (2). Lorsque le moteur tourne et l'embrayage est fermé, le Batterie HT (7) au moyen du générateur (3) et du onduleur cq. onduleur (6) accusé. L'onduleur régule la tension alternative fournie par le générateur à une tension continue régulée.
Les composants électriques de la transmission d’un hybride en série fonctionnent avec une haute tension (HT). Cela se reconnaît aux câbles et fiches orange. Seuls des techniciens certifiés peuvent intervenir sur le système HT.
Avantages du système hybride série :
- Construction simple car le moteur thermique n’assure pas directement l’entraînement.
- Convient à la conduite entièrement électrique, si la batterie est suffisamment grande.
- Aucun embrayage n’est nécessaire pour sortir d’un arrêt ; le moteur électrique s'en charge.
- Aucune marche arrière n’est nécessaire car le moteur électrique peut tourner dans deux sens.
- Convient pour le chargement sur secteur (plug-in).
Inconvénients:
- Le moteur électrique doit fournir toute la puissance motrice
- Masse supérieure à celle d'un véhicule à traction parallèle.
Propulsion hybride parallèle :
Dans un véhicule à propulsion hybride parallèle, il peut y avoir une connexion directe entre le moteur à combustion et les roues. Lorsque les accouplements (3 et 5) dans l'image ci-dessous sont fermés, le véhicule peut rouler avec le moteur à combustion. Le moteur électrique (4) sert à la fois à charger la batterie et à entraîner les roues.
Un hybride parallèle peut également rouler uniquement avec le moteur électrique. En ouvrant l'accouplement 3, la connexion avec le moteur à combustion est rompue ; Celui-ci peut être désactivé afin que vous puissiez conduire de manière purement électrique. L'embrayage 5 est engagé lors d'un démarrage après l'arrêt.
Tout comme l'hybride série, l'hybride parallèle est équipé d'une installation HT avec câbles et fiches orange.
Avantages du système hybride parallèle :
- Convient à la conduite entièrement électrique, à condition que la batterie soit suffisamment grande et qu'il y ait un couplage entre le moteur thermique et le moteur électrique.
- Aucune marche arrière n’est nécessaire car le moteur électrique peut tourner dans deux sens.
- Convient pour le chargement sur secteur (plug-in).
- Moteur à combustion plus petit, car le moteur électrique assiste à l’accélération.
- Moteur électrique plus petit, car le moteur à combustion peut aider à l’accélération.
- Masse inférieure à celle d'un véhicule à entraînement en série.
Inconvénients:
- Mécaniquement compliqué.
- Embrayage requis pour le démarrage électrique.
- Boîte de vitesses nécessaire.
Hybride rechargeable :
La batterie d'un véhicule hybride se recharge normalement grâce au freinage par récupération ou en laissant le moteur à combustion entraîner le moteur électrique (qui est ensuite utilisé comme générateur). Ce dernier n'est évidemment pas efficace.
Avec un hybride rechargeable, il peut devenir la batterie accusé en connectant le véhicule avec une prise domestique à une prise ou à une borne de recharge publique et en le rechargeant avec le réseau électrique. Lorsque vous partez en voiture, les premiers kilomètres peuvent être parcourus électriquement (c'est-à-dire sans émissions). Idéal pour passer de la ville à l'autoroute. Dès que SOC (état de charge), ou si le niveau de charge de la batterie devient faible, le moteur à combustion démarre et assure l'entraînement principal. Lors du freinage, le freinage récupératif rechargera partiellement la batterie.
Un avantage supplémentaire est que le chauffage d'appoint électrique et/ou la climatisation peuvent être programmés à une heure prédéfinie, afin que vous puissiez profiter d'un climat intérieur agréable, sans que cela se fasse au détriment de la capacité de la batterie ou du carburant.
Dans la plupart des cas, un hybride rechargeable a une autonomie électrique limitée de 40 à 60 km. Les exemples sont :
- BMW 225XXE Active Tourer (2021) : 55 km ;
- Hyundai Ioniq (2021) : 52 km ;
- Mitsubishi Outlander PHEV année modèle 2015 : 43 km et année modèle 2021 : 54 km ;
- Volkswagen Passat GTE Business plug-in hybride (2021) : 55 km.
Attention : ce sont les spécifications du fabricant. Dans des conditions défavorables, telles que des températures basses ou un style de conduite défavorable, l'autonomie peut diminuer jusqu'à 30 %.
Récupération d'énergie:
Lors de l'accélération, la batterie fournit de l'énergie électrique au moteur électrique. Lors de la décélération (freinage), le moteur électrique aura un effet générateur ; le moteur électrique chargera la batterie. Ceci est également appelé « freinage récupératif » ou « freinage récupératif ». Vous pouvez trouver plus d'informations à ce sujet sur les pages concernant onduleur et moteur électrique .
Aperçu du système Toyota Prius :
La batterie d'une Toyota Prius emmagasine une tension continue d'environ 200 volts. Le coup de pouce convertisseur convertit la tension de la batterie de 201,6 en une tension continue (DC) plus élevée de 650 volts. Le convertisseur boost est un convertisseur DC/DC ; il reste DC, seule la tension est augmentée. La tension continue de 650 volts arrive dans l'onduleur. Le onduleur convertit la tension continue (DC) en tension alternative (AC) et vice versa. On appelle donc ce convertisseur redresseur AC/DC ou convertisseur DC/AC. En plus de la conversion du DC en AC, l'onduleur contrôle également les moteurs électriques à l'aide d'IGBT. Les deux moteurs électriques (MG1 et MG2) fonctionnent avec une tension alternative triphasée d'environ 600 volts.
La tension de la batterie ne va pas seulement au convertisseur élévateur et au compresseur de climatisation, mais également au convertisseur DC/DC de la batterie de bord. La tension de 201,6 volts est convertie en 14 volts tous les deux batterie au plomb pour pouvoir charger. Les composants électriques de l'intérieur et de l'extérieur sont reliés à cette batterie de 14 volts, comme la radio, l'éclairage, les serrures des portes, etc.
Présentation du système Mitsubishi Outlander :
L'aperçu suivant montre les composants d'un Mitsubishi Outlander (année modèle 2019 >).
Selon les conditions de conduite, cet hybride (plug-in) se comporte comme un EV, un hybride de série ou un hybride parallèle. Les abréviations sont les suivantes :
- PDU : unité d'entraînement de puissance
- GCU : Unité de contrôle du générateur
- FMCU : unité de commande du moteur avant
- RMCU : unité de commande du moteur arrière
- GCU : Unité de contrôle du générateur
- OBC : chargeur embarqué
Mode EV : lors d'une conduite entièrement électrique, l'embrayage multidisque à bain d'huile est débrayé et les moteurs électriques (chacun d'une puissance maximale de 60 kW) assurent l'entraînement. Le moteur à essence et le générateur sont arrêtés.
Mode série : Avec une charge de batterie <30 % et une demande de puissance >60 %, le moteur à essence et le générateur démarrent. L'embrayage reste débrayé. Le moteur à essence entraîne le générateur, qui assure la charge de la batterie (et donc pas l'entraînement des roues). Le système se comporte désormais comme un hybride en série. Le régime du moteur essence est d’environ 1700 1100 tours en conduite. / min Lors de l'accélération et du freinage, la vitesse descend à XNUMX tr/min.
Mode parallèle : Lorsque vous roulez à plus de 65 km/h, que la demande de puissance augmente ou que le SOC de la batterie est <30 %, la transmission est commutée de telle manière que le mode parallèle est créé. Le moteur thermique et le moteur électrique avant entraînent les roues. Les régimes du moteur thermique et du moteur électrique avant sont synchronisés avant l’engagement de l’embrayage. En mode parallèle, le moteur électrique arrière est contrôlé jusqu'à 5 % pour éviter la résistance aux champs magnétiques à des vitesses élevées lors d'un fonctionnement sans charge.
Transmission d'un véhicule hybride :
La plupart des constructeurs (Ford, Honda, GM) s'adaptent en 2019 Technologie CVT (transmission à variation continue) comme transmission pour leurs modèles hybrides.
La technologie CVT de la Toyota Prius (voir image) n'est pas obtenue par une courroie de poussée et des poulies à diamètre réglable, mais par une combinaison à commande électrique d'un moteur électrique, d'un générateur et d'un moteur électrique. système d'engrenage planétaire. L'avantage de ce type de transmission par rapport à la CVT mécanique est qu'elle n'est pas sujette à l'usure et a beaucoup moins de poids.
Le groupe motopropulseur représenté de la Prius se compose de :
- moteur à combustion (moteur à essence);
- moteur électrique MG1 (fonctionne comme générateur/dynamo lors du freinage par récupération) ;
- moteur électrique MG2 (le moteur d'entraînement);
- système d'engrenage planétaire (Power Split Device) qui peut connecter et déconnecter le moteur à combustion et le moteur électrique de la transmission ;
- transmission par chaîne sur pignons reliés au différentiel.
