Qu'est-ce qu'une voiture hybride ? Types, schémas et fonctionnement

Une voiture hybride associe un moteur à combustion interne (MCI) à un moteur électrique, ce qui se traduit par une consommation de carburant réduite et des émissions d’échappement diminuées. Plus le système hybride est efficace, plus les batteries qu’il nécessite sont puissantes — et, par conséquent, plus le prix est élevé. Voici tout ce que vous devez savoir sur le fonctionnement des voitures hybrides et ce qui les distingue les unes des autres.

Hybrides légers vs. hybrides complets : quelle est la différence ?

Selon le rôle que joue le moteur électrique dans la chaîne cinématique, les hybrides sont divisés en deux grandes catégories : légers et complets.

• Les hybrides légers utilisent le moteur électrique comme assistant au moteur à combustion interne. Un exemple bien connu est la Honda Insight berline. Le moteur électrique assiste lors de l’accélération mais ne peut pas propulser la voiture seul.
• Les hybrides complets peuvent parcourir une certaine distance en mode tout électrique, sans que le MCI soit en marche. La Lexus RX 400h est un exemple classique de ce type.

Il existe également une troisième catégorie, vaguement définie, parfois appelée micro-hybrides — un terme marketing utilisé pour décrire les véhicules équipés d’un système start/stop. Cependant, il s’agit essentiellement d’un générateur avancé, et non d’un véritable système hybride, car aucun moteur électrique ne transmet de couple aux roues.

Les 3 principaux schémas de chaîne cinématique hybride

Les chaînes cinématiques hybrides se déclinent en trois configurations fondamentales : série, parallèle et série-parallèle. Chacune possède des caractéristiques, des avantages et des cas d’utilisation typiques distincts.

1. Hybride série

L’hybride série est la configuration la plus ancienne, inventée en 1899 par Ferdinand Porsche. Dans ce schéma :

• Les roues sont entraînées entièrement par un moteur électrique.
• Un MCI de petite cylindrée fait tourner un générateur pour produire de l’électricité — il n’entraîne jamais directement les roues.
• Aucune boîte de vitesses traditionnelle ni moteur à combustion à haute puissance n’est nécessaire.
• Des batteries de grande capacité (généralement à hydrure de nickel-métal) sont nécessaires.

Ce schéma est moins répandu dans les voitures particulières aujourd’hui, mais il est largement utilisé dans les camions-bennes de carrière, les bus et les locomotives.

2. Hybride parallèle

Breveté en 1905 par l’ingénieur allemand Henri Pieper, l’hybride parallèle est de loin la configuration la plus utilisée aujourd’hui. Il constitue la base de presque tous les véhicules hybrides légers. Ses principales caractéristiques sont :

• Un puissant moteur électrique (généralement 10–15 kW) assiste le MCI lors de l’accélération.
• Le moteur électrique récupère et stocke également l’énergie grâce au freinage régénératif.
• Une CVT (transmission à variation continue) ou un train épicycloïdal est généralement utilisé.
• Les sources d’énergie comprennent des batteries lithium-ion ou lithium polymère.
• Une capacité de batterie plus faible est nécessaire par rapport aux hybrides série, ce qui maintient les coûts plus bas.

Honda a adopté une approche unique en équipant son coupé hybride CR-Z essence-électrique d’une boîte de vitesses mécanique à six rapports. Certains constructeurs automobiles explorent également les supercondensateurs, capables de fournir une puissance très élevée pendant de brèves périodes, comme alternative aux batteries conventionnelles.

3. Hybride série-parallèle

La configuration série-parallèle combine des éléments des deux schémas et est illustrée au mieux par la Toyota Prius et les modèles Lexus portant la désignation « h », tous propulsés par le système propriétaire HSD (Hybrid Synergy Drive) de Toyota.

Fonctionnement :

• Une transmission planétaire permet au MCI et au moteur électrique de travailler ensemble ou indépendamment.
• Le MCI entraîne les roues tout en alimentant simultanément un générateur.
• Aucune boîte de vitesses traditionnelle n’est nécessaire — l’électronique embarquée régule la vitesse des moteurs et du générateur.
• Le résultat est une ECVT (transmission électrique à variation continue), offrant une transmission de puissance douce et efficace.

Quels types de moteurs les voitures hybrides utilisent-elles ?

La grande majorité des véhicules hybrides utilisent des moteurs à essence, dont beaucoup fonctionnent selon le cycle Atkinson — une conception avec une course de compression plus courte qui améliore le rendement thermique et réduit les émissions. Cela fait des hybrides essence-électrique d’excellents performers en termes d’économie de carburant et d’impact environnemental.

Alors pourquoi les hybrides diesel-électrique ne sont-ils pas plus courants ? Quelques raisons clés :

• Le plus grand marché hybride — l’Amérique du Nord — a historiquement eu une faible adoption des véhicules particuliers diesel.
• Les moteurs diesel sont plus coûteux à produire que les moteurs à essence, ce qui pousserait la prime de prix hybride déjà significative encore plus haut.
• Les moteurs à cycle Atkinson à essence atteignent déjà une efficacité remarquable lorsqu’ils sont associés à un moteur électrique.

Ceci est une traduction. Vous pouvez lire l’original ici : https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html