Un véhicule hybride utilise au moins deux types de puissance distincts, tels qu’un moteur à combustion interne pour entraîner un générateur électrique alimentant un moteur électrique, par exemple dans des trains diesel-électriques utilisant des moteurs diesel pour entraîner un générateur électrique alimentant un moteur électrique, et des sous-marins qui utilisent des moteurs diesel lorsqu’ils font surface et des batteries lorsqu’ils sont submergés. D’autres moyens de stocker de l’énergie incluent le fluide sous pression dans les hybrides hydrauliques.
Le principe de base des véhicules hybrides est que les différents moteurs fonctionnent mieux à différentes vitesses. le moteur électrique est plus efficace pour produire un couple ou une puissance de rotation, et le moteur à combustion est meilleur pour maintenir une vitesse élevée (meilleur qu’un moteur électrique typique). Passer de l’un à l’autre au bon moment tout en accélérant permet de gagner en efficacité énergétique, ce qui se traduit par exemple par une efficacité énergétique accrue.
Comment fonctionnent les véhicules hybrides électriques
Les véhicules hybrides-électriques (VÉH) combinent les avantages des moteurs à essence et des moteurs électriques. Les domaines clés permettant d’obtenir des gains d’efficacité ou de performance sont le freinage par récupération, les doubles sources d’alimentation et le ralentissement.
Régénérer le freinage. [Explication supplémentaire nécessaire] La transmission peut être utilisée pour convertir l’énergie cinétique (de la voiture en mouvement) en énergie électrique stockée (batteries). Le même moteur électrique qui alimente la transmission est utilisé pour résister au mouvement de la transmission. Cette résistance appliquée par le moteur électrique provoque le ralentissement de la roue et la recharge simultanée des batteries.
Dual Power. La puissance peut provenir du moteur, du moteur ou des deux, selon les circonstances. Le moteur électrique peut fournir une puissance supplémentaire pour aider le moteur à accélérer ou à monter. Ou plus communément, un moteur électrique plus petit fournit toute la puissance nécessaire aux conditions de conduite à basse vitesse et est augmenté par le moteur à des vitesses plus élevées.
Démarrage / arrêt automatique. Il coupe automatiquement le moteur lorsque le véhicule s’arrête et le redémarre lorsque l’accélérateur est enfoncé. Cette automatisation est beaucoup plus simple avec un moteur électrique. Voir aussi le double pouvoir ci-dessus.
Principe de fonctionnement résumé
Les véhicules hybrides combinent plusieurs sources d’énergie, l’une souvent thermique et l’autre électrique. Le principe général très simplifié de ce type de moteur consiste à tirer parti des avantages de chaque type de moteur tout en minimisant leurs inconvénients.
Quatre architectures d’hybridation sont possibles:
en série: le moteur entraîne un alternateur, ce dernier fournit de l’électricité à un moteur électrique et recharge également une batterie tampon sans fournir directement de couple à l’essieu, comme les locomotives diesel-électriques
en parallèle: le moteur thermique et le moteur électrique alimentent l’essieu en énergie via une transmission classique, via des accouplements séparés.
dérivation de puissance: le moteur alimente l’essieu et entraîne également un générateur rechargeant une batterie alimentant un moteur électrique.
autonomie étendue: un véhicule électrique classique augmente son autonomie grâce à un moteur thermique entraînant un générateur électrique pour recharger les batteries.
Peugeot utilise une solution de type parallèle originale où l’essieu avant est entraîné par un moteur thermique à transmission classique, tandis que l’essieu arrière est entraîné par des moteurs électriques. Cela permet différentes configurations, notamment un « tout électrique » sur quelques kilomètres et un autre « tout terrain ».
Les petits véhicules hybrides se caractérisent par une bonne efficacité énergétique et permettent régulièrement une consommation urbaine de moins de 5 litres jusqu’à 100 km en ville (pour une puissance électrique embarquée de l’ordre de 50 kW dans un véhicule moyen du type Toyota Prius). Les gros véhicules hybrides, par contre, utilisent l’hybridation pour augmenter la puissance.
Puissance
Les sources d’alimentation des véhicules hybrides comprennent:
Charbon, bois ou autres combustibles solides
Gaz naturel comprimé ou liquéfié
Essence ou diesel
À propulsion humaine, par exemple pédaler ou ramer
Champs électromagnétiques, ondes radio
Batteries électriques / condensateurs
Électricité aérienne
Accumulateur hydraulique
Hydrogène
Volant
Solaire
Vent
Type de véhicule
Véhicules à deux roues et à bicyclette
Les cyclomoteurs, les vélos électriques et même les trottinettes électriques sont une forme simple d’hybride, propulsée par un moteur à combustion interne ou un moteur électrique et les muscles du cycliste. Les premiers prototypes de motocycles à la fin du 19ème siècle utilisaient le même principe.
Sur une bicyclette hybride parallèle, des couples humains et moteurs sont couplés mécaniquement au niveau de la pédale ou de l’une des roues, par exemple à l’aide d’un moteur à moyeu, d’un rouleau appuyant sur un pneu ou d’une connexion à une roue au moyen d’un élément de transmission. La plupart des vélos motorisés, les cyclomoteurs sont de ce type.
Dans une série de vélos hybrides (SHB) (une sorte de vélo sans chaîne), l’utilisateur pédale sur un générateur, chargeant une batterie ou alimentant le moteur, ce qui fournit tout le couple nécessaire. Ils sont disponibles dans le commerce, étant simples en théorie et en fabrication.
Augustus Kinzel (brevet US 3’884’317) a été le premier prototype publié en 1975. En 1994, Bernie Macdonalds a conçu l’Electrilite SHB avec une électronique de puissance permettant le freinage par récupération et le pédalage à l’arrêt. En 1995, Thomas Muller conçut et construisit un « Fahrrad mit elektromagnetischem Antrieb » pour sa thèse de 1995. En 1996, Jürg Blatter et Andreas Fuchs de l’Université des sciences appliquées de Berne ont construit une SHB et modifié en 1998 un tricycle Leitra (brevet européen EP 1165188). Jusqu’en 2005, ils ont construit plusieurs prototypes de tricycles et quadricycles SH. En 1999, Harald Kutzke a décrit un « vélo actif »: l’objectif est d’approcher le vélo idéal ne pesant rien et ne subissant aucune traînée par compensation électronique.
Une bicyclette hybride électrique à essence (SHEPB) est alimentée par des pédales, des batteries, un générateur d’essence ou un chargeur enfichable, ce qui offre souplesse et amélioration de l’autonomie par rapport aux vélos électriques.
Un prototype SHEPB fabriqué par David Kitson en Australie en 2014 utilisait un moteur électrique à courant continu sans balai et léger, composé d’un drone aérien et d’un petit moteur à combustion interne, ainsi qu’un système d’entraînement imprimé en 3D et un boîtier léger pesant au total moins de 4,5 kg. Le refroidissement actif empêche les pièces en plastique de se ramollir. Le prototype utilise un port de charge pour vélo électrique régulier.
Véhicule lourd
Les groupes motopropulseurs hybrides utilisent du diesel-électrique ou du turbo-électrique pour alimenter les locomotives de chemin de fer, les bus, les poids lourds, les machines hydrauliques mobiles et les navires. Un moteur diesel / à turbine entraîne une génératrice électrique ou une pompe hydraulique qui alimente un ou plusieurs moteurs électriques / hydrauliques – il s’agit strictement d’une transmission électrique / hydraulique (et non hybride), sauf s’il peut accepter une alimentation de l’extérieur. Avec les gros véhicules, les pertes de conversion diminuent et les avantages de la distribution d’énergie par des fils ou des tuyaux plutôt que par des éléments mécaniques deviennent plus importants, en particulier lorsque plusieurs entraînements sont actionnés, par exemple des roues ou des hélices. Jusqu’à récemment, la plupart des véhicules lourds avaient peu de stockage d’énergie secondaire, par exemple des batteries / accumulateurs hydrauliques – à l’exception des sous-marins non nucléaires, l’un des plus anciens hybrides de production, fonctionnant au diesels lorsqu’ils faisaient surface et les batteries lorsqu’ils étaient submergés. Les configurations en série et en parallèle ont été utilisées dans les sous-marins de la seconde guerre mondiale.
Transport ferroviaire
Un train hybride est une locomotive, un wagon ou un train utilisant un système de stockage d’énergie rechargeable (RESS) intégré, placé entre la source d’alimentation (souvent un moteur d’entraînement à moteur diesel) et le système de transmission de traction connecté aux roues. Comme la plupart des locomotives diesel sont diesel-électriques, elles comportent tous les composants d’une transmission hybride en série, à l’exception de la batterie de stockage, ce qui en fait une perspective relativement simple.
Grues
Les ingénieurs de Railpower Technologies travaillant avec TSI Terminal Systems testent un groupe électrogène diesel-électrique hybride avec stockage de la batterie pour une utilisation dans les grues à portique en caoutchouc (RTG). Les grues RTG sont généralement utilisées pour charger et décharger des conteneurs d’expédition dans des trains ou des camions dans les ports et les parcs de stockage de conteneurs. L’énergie utilisée pour soulever les conteneurs peut être partiellement récupérée lorsqu’ils sont abaissés. Les ingénieurs de Railpower prévoient des réductions de 50 à 70% du carburant diesel et des émissions. Les premiers systèmes devraient être opérationnels en 2007.
Transport routier, véhicules utilitaires
Les systèmes hybrides commencent à être utilisés par les camions, les autobus et les autres véhicules routiers lourds. Les économies de carburant compensent les petites tailles de flotte et les coûts d’installation. [Mise à jour nécessaire] Grâce à des améliorations telles que la capacité accrue, le coût réduit de la batterie, etc. Toyota, Ford, GM et d’autres lancent des camionnettes et des VUS hybrides. Kenworth Truck Company a récemment présenté la Kenworth T270 Class 6, qui semble être compétitive pour une utilisation en ville. FedEx et d’autres investissent dans des véhicules de livraison hybrides, en particulier dans les villes, où la technologie hybride peut être rentable en premier. En décembre 2013, FedEx testait deux camions de livraison équipés de moteurs électriques Wrightspeed et de générateurs diesel. les kits de rénovation sont supposés être rentabilisés dans quelques années. Les moteurs diesel fonctionnent à un régime constant pour une efficacité maximale.
Véhicules militaires hors route
Depuis 1985, l’armée américaine teste des Humvees hybrides série et les trouve capables de fournir une accélération plus rapide, un mode furtif avec une signature thermique faible / un fonctionnement presque silencieux et une plus grande économie de carburant.
Navires
Les navires équipés à la fois de voiles montées sur le mât et de moteurs à vapeur étaient une des premières formes de véhicule hybride. Un autre exemple est le sous-marin diesel-électrique. Celui-ci fonctionne avec des batteries lorsqu’il est immergé et les batteries peuvent être rechargées par le moteur diesel lorsque l’embarcation est à la surface.
Les systèmes de propulsion hybride plus récents incluent de grands cerfs-volants de remorquage fabriqués par des sociétés telles que SkySails. Les cerfs-volants remorqués peuvent voler à des hauteurs plusieurs fois supérieures aux mâts les plus hauts du navire, capturant ainsi des vents plus forts et plus stables.
Avion
L’avion de démonstration de piles à combustible de Boeing est doté d’un système hybride pile à combustible / batterie lithium-ion à membrane échangeuse de protons (PEM) permettant d’alimenter un moteur électrique couplé à une hélice conventionnelle. La pile à combustible fournit toute l’énergie nécessaire à la phase de vol en croisière. Pendant le décollage et la montée, le segment de vol qui nécessite le plus de puissance, le système s’appuie sur des batteries lithium-ion légères.
L’aéronef de démonstration est un planeur à moteur Dimona, construit par Diamond Aircraft Industries en Autriche, qui a également apporté des modifications structurelles à l’aéronef. Avec une envergure de 16,3 mètres (53 pieds), l’avion pourra naviguer à environ 100 km / h (62 mi / h) avec la puissance fournie par la pile à combustible.
Les FanWings hybrides ont été conçus. Un FanWing est créé par deux moteurs capables d’effectuer une autorotation et d’atterrir comme un hélicoptère.
Type de moteur
Véhicules hybrides électriques à pétrole
Lorsque le terme véhicule hybride est utilisé, il désigne le plus souvent un véhicule électrique hybride. Ces véhicules comprennent des véhicules tels que la Saturn Vue, la Toyota Prius, la Toyota Yaris, la Toyota Camry hybride, la Ford Escape hybride, la Toyota Highlander hybride, la Honda Insight, la Honda Civic hybride, la Lexus RX 400h et 450h, la Hyundai Ioniq et autres. Un hybride pétrole-électricité utilise le plus souvent des moteurs à combustion interne (utilisant une variété de carburants, généralement des moteurs à essence ou diesel) et des moteurs électriques pour alimenter le véhicule. L’énergie est stockée dans le carburant du moteur à combustion interne et dans un groupe de batteries électriques. Il existe de nombreux types de transmissions hybrides pétrole-électricité, du hybride complet au hybride léger, qui offrent divers avantages et inconvénients.
William H. Patton a déposé une demande de brevet pour un système de propulsion hybride essence-électricité au début de l’année 1889 et pour un système de propulsion de bateau hybride similaire au milieu de 1889. Rien n’indique que son bateau hybride ait rencontré le moindre succès. construit un prototype de tramway hybride et vendu une petite locomotive hybride.
En 1899, Henri Pieper développa la première automobile hybride pétro-électrique au monde. En 1900, Ferdinand Porsche développa une série hybride utilisant deux arrangements moteur-roue-moyeu avec un groupe électrogène à combustion interne fournissant l’énergie électrique; L’hybride de Porsche établit deux records de vitesse. Alors que les hybrides essence / électricité remontent à la fin du 19e siècle, l’hybride régénératif de freinage a été inventé par David Arthurs, ingénieur électricien à Springdale (Arkansas) en 1978-1979. Il a été rapporté que son Opel GT convertie à domicile rapporterait jusqu’à 75 km / 2 avec des plans encore vendus à ce modèle original, et la version modifiée de « Mother Earth News » sur leur site Web.
Le véhicule électrique plug-in (PEV) est de plus en plus répandu. Il a la gamme nécessaire dans les endroits où il y a de grandes lacunes sans aucun service. Les batteries peuvent être branchées à l’électricité de la maison pour se recharger, ainsi que pour se recharger pendant que le moteur tourne.
Véhicule électrique rechargé hors-bord en continu (COREV)
Certains véhicules électriques à batterie (BEV) peuvent être rechargés pendant que l’utilisateur conduit. Un tel véhicule établit un contact avec un rail, une plaque ou des câbles aériens électrifiés sur la route via une roue conductrice attachée ou un autre mécanisme similaire (voir Collecte du courant dans les conduits). Les batteries du BEV sont rechargées selon ce processus (sur l’autoroute) et peuvent ensuite être utilisées normalement sur d’autres routes jusqu’à ce que la batterie soit déchargée. Par exemple, certaines des locomotives électriques à batterie utilisées pour les trains de maintenance du métro de Londres sont capables de ce mode de fonctionnement.
Le développement d’une infrastructure BEV offrirait l’avantage d’une plage de routes pratiquement illimitée. Étant donné que de nombreuses destinations se trouvent à moins de 100 km d’une grande route, la technologie BEV pourrait réduire le besoin de systèmes de batterie coûteux. Malheureusement, l’utilisation privée du système électrique existant est presque universellement interdite. En outre, la technologie utilisée pour de telles infrastructures électriques est largement obsolète et, en dehors de certaines villes, peu répandue (voir Capteurs de courant de conduits, tramways, rails électriques, chariots, troisième rail). La mise à jour des coûts d’électricité et d’infrastructure nécessaires pourrait éventuellement être financée par les recettes de péage ou par des taxes de transport dédiées.
Carburant hybride (mode double)
En plus des véhicules qui utilisent deux dispositifs de propulsion différents ou plus, certains considèrent également que les véhicules utilisant des sources d’énergie ou des types d’intrants distincts (« carburants ») utilisant le même moteur sont des véhicules hybrides, bien que pour éviter toute confusion avec les véhicules hybrides décrits ci-dessus et pour: utiliser correctement les termes, ceux-ci sont peut-être plus correctement décrits comme véhicules bimodes:
Certains trolleybus électriques peuvent basculer entre un moteur diesel embarqué et une alimentation électrique aérienne en fonction des conditions (voir bus bimode). En principe, cela pourrait être combiné à un sous-système de batterie pour créer un véritable trolleybus hybride plug-in, bien qu’à partir de 2006, aucune conception de ce type ne semble avoir été annoncée.
Les véhicules à carburant flexible peuvent utiliser un mélange de carburants d’entrée mélangés dans un réservoir – généralement de l’essence et de l’éthanol, du méthanol ou du biobutanol.
Véhicule bicarburant: le gaz de pétrole liquéfié et le gaz naturel sont très différents du pétrole et du diesel et ne peuvent pas être utilisés dans les mêmes réservoirs. Il serait donc impossible de construire un système de carburant flexible (GPL ou GN). Au lieu de cela, les véhicules sont construits avec deux systèmes de carburant parallèles alimentant un moteur. Par exemple, certaines Chevrolet Silverado 2500 HD peuvent basculer sans effort entre pétrole et gaz naturel, offrant une autonomie de plus de 1 000 km (650 miles). Les réservoirs dupliqués coûtent de la place dans certaines applications, mais l’augmentation de la portée, la réduction du coût du carburant et la flexibilité lorsque l’infrastructure de GPL ou de GNC est incomplète peuvent constituer une incitation importante à l’achat. Bien que l’infrastructure de gaz naturel aux États-Unis soit partiellement incomplète, elle augmente rapidement et compte déjà 2 600 stations GNC en place. Avec l’infrastructure de stations-service en pleine croissance, l’adoption à grande échelle de ces véhicules bicarburant pourrait être envisagée dans un proche avenir. La hausse des prix de l’essence peut également inciter les consommateurs à acheter ces véhicules. Lorsque les prix de l’essence se négocient autour de 4,00 USD, le prix de l’essence par MMBTU est de 28,00 USD, contre 4,00 USD pour le gaz naturel. À titre de comparaison, le gaz naturel coûte beaucoup moins cher que l’essence. Tous ces facteurs rendent les véhicules bi-carburants GNC-Essence très attractifs.
Certains véhicules ont été modifiés pour utiliser une autre source de carburant si elle est disponible, tels que les voitures modifiées pour fonctionner à l’autogaz (GPL) et les moteurs diesel modifiés pour fonctionner avec de l’huile végétale usée qui n’a pas été transformée en biodiesel.
Des mécanismes d’assistance pour les vélos et autres véhicules à propulsion humaine sont également inclus (voir Vélo motorisé).
Hybride fluide
Les véhicules hybrides hydrauliques et hybrides pneumatiques utilisent un moteur pour charger un accumulateur de pression afin d’entraîner les roues via des unités d’entraînement hydrauliques (liquide) ou pneumatiques (air comprimé). Dans la plupart des cas, le moteur est détaché de la chaîne cinématique et sert uniquement à charger l’accumulateur d’énergie. La transmission est transparente. Le freinage régénératif peut être utilisé pour récupérer une partie de l’énergie d’entraînement fournie dans l’accumulateur.
Hybride Petro-air
Une entreprise française, MDI, a conçu et exploite des modèles de voiture hybride pétro-air. Le système n’utilise pas de moteurs pneumatiques pour conduire le véhicule, il est directement entraîné par un moteur hybride. Le moteur utilise un mélange d’air comprimé et d’essence injecté dans les cylindres. Un aspect essentiel du moteur hybride est la « chambre active », qui consiste en un compartiment réchauffant l’air par le carburant, doublant ainsi la production d’énergie. Tata Motors of India a évalué la phase de conception visant à atteindre la pleine production pour le marché indien et est ensuite passée à « l’achèvement du développement détaillé du moteur à air comprimé dans des applications spécifiques pour véhicules et stationnaires ».
Hybride pétro-hydraulique
Les configurations pétro-hydrauliques sont courantes dans les trains et les véhicules lourds depuis des décennies. L’industrie automobile s’est récemment concentrée sur cette configuration hybride, car elle semble désormais prometteuse pour l’introduction dans des véhicules plus petits.
Dans les véhicules hybrides pétro-hydrauliques, le taux de récupération d’énergie est élevé et, par conséquent, le système est plus efficace que les véhicules hybrides chargés de batterie électrique utilisant la technologie de batterie électrique actuelle, démontrant ainsi une augmentation de 60% à 70% de l’économie d’énergie dans la US Environmental Protection Agency (EPA). essai. Le moteur de charge doit uniquement être dimensionné pour une utilisation moyenne avec des accélérations utilisant l’énergie stockée dans l’accumulateur hydraulique, qui est chargée lorsque le véhicule nécessite peu d’énergie. Le moteur de charge tourne à une vitesse et à une charge optimales pour une efficacité et une longévité optimales. Dans le cadre de tests menés par l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis, une Ford Expedition hybride hydraulique a retourné 32 km par gallon américain (7,4 L / 100 km) et 22 milles par gallon américain (11 L / 100 km). ; 26 mpg-imp) autoroute. UPS a actuellement deux camions en service utilisant cette technologie.
Le système hybride pétro-hydraulique a un cycle de charge / décharge plus rapide et plus efficace que les hybrides pétro-électriques et est également moins coûteux à construire. La taille de la cuve à accumulateur détermine la capacité totale de stockage d’énergie et peut nécessiter plus d’espace qu’un jeu de piles électriques. Tout espace de véhicule consommé par un accumulateur de plus grande taille peut être compensé par la nécessité d’un moteur de charge de taille plus petite, en HP et en taille physique.
Des recherches sont en cours dans les grandes entreprises et les petites entreprises. Focus a maintenant opté pour des véhicules plus petits. Les composants du système étaient chers, ce qui empêchait leur installation dans des camions et des voitures plus petites. Un inconvénient était que les moteurs d’entraînement de puissance n’étaient pas assez efficaces à charge partielle. Une société britannique (Artemis Intelligent Power) a réalisé une avancée décisive en introduisant un moteur / pompe hydraulique à commande électronique, le moteur / pompe Digital Displacement®. La pompe est très efficace à toutes les plages de vitesse et à toutes les charges, ce qui permet de réaliser de petites applications d’hybrides pétro-hydrauliques. La société a transformé une voiture BMW en banc d’essai pour prouver sa viabilité. La BMW 530i, deux fois plus que le mpg en conduite urbaine par rapport à la voiture standard. Ce test utilisait le moteur standard de 3 000 cm3; avec un moteur plus petit, les chiffres auraient été plus impressionnants. La conception d’hybrides pétro-hydrauliques utilisant des accumulateurs de bonne taille permet de réduire la taille du moteur pour une utilisation moyenne de la puissance, pas pour une utilisation de pointe. La puissance de pointe est fournie par l’énergie stockée dans l’accumulateur. Un moteur à vitesse constante plus petit et plus efficace réduit le poids et libère de l’espace pour un accumulateur plus grand.
Les carrosseries des véhicules actuels sont conçues autour des mécanismes mécaniques des configurations de moteur / transmission existantes. Il est restrictif et loin d’être idéal d’installer des mécaniques pétro-hydrauliques dans des corps existants non conçus pour des installations hydrauliques. L’un des projets de recherche a pour objectif de créer une nouvelle voiture au design en papier vierge, afin de maximiser l’emballage des composants hybrides pétro-hydrauliques dans le véhicule. Tous les composants hydrauliques encombrants sont intégrés au châssis de la voiture. Une conception a prétendu revenir 130 mpg lors des tests en utilisant un grand accumulateur hydraulique qui est également le châssis structurel de la voiture. Les petits moteurs hydrauliques sont incorporés dans les moyeux de roue qui entraînent les roues et s’inversent pour récupérer l’énergie cinétique de freinage. Les moteurs de moyeu éliminent le besoin de freins à friction, de transmissions mécaniques, d’arbres de transmission et de joints en U, réduisant ainsi les coûts et le poids. L’entraînement hydrostatique sans freins à friction est utilisé dans les véhicules industriels. L’objectif est de 170 mi / gal en conditions de conduite moyennes. L’énergie créée par les amortisseurs et l’énergie de freinage cinétique qui serait normalement gaspillée aident à charger l’accumulateur. Un petit moteur à piston fonctionnant aux combustibles fossiles, dimensionné pour une utilisation moyenne, charge l’accumulateur. L’accumulateur est conçu pour fonctionner pendant 15 minutes lorsqu’il est complètement chargé. L’objectif est un accumulateur complètement chargé qui produira une vitesse d’accélération de moins de 5 secondes entre 0 et 100 km / h en utilisant quatre roues motrices.
Véhicule hybride électrique-humain
Les véhicules à propulsion humaine-électrique sont une autre forme de véhicule hybride. Ceux-ci comprennent des véhicules tels que le Sinclair C5, Twike, des vélos électriques et des planches à roulettes électriques.
Configurations de groupe motopropulseur de véhicule hybride
Hybride parallèle
Dans un véhicule hybride parallèle, un moteur électrique et un moteur à combustion interne sont couplés de manière à pouvoir alimenter le véhicule individuellement ou ensemble. Le plus souvent, le moteur à combustion interne, le moteur électrique et la boîte de vitesses sont couplés par des embrayages à commande automatique. Pour l’entraînement électrique, l’embrayage entre le moteur à combustion interne est ouvert et l’embrayage pour la boîte de vitesses est engagé. En mode combustion, le moteur et le moteur tournent à la même vitesse.
Le premier hybride parallèle produit en série vendu hors du Japon est la Honda Insight de 1ère génération.
Hybride parallèle doux
Ces types utilisent un moteur électrique généralement compact (moins de 20 kW) pour fournir des fonctions d’arrêt / démarrage automatique et pour fournir une assistance supplémentaire lors de l’accélération, ainsi que pour générer une phase de décélération (freinage par récupération).
Exemples sur route: Honda Civic hybride, Honda Insight 2e génération, Honda CR-Z, Honda Accord hybride, Mercedes Benz S400 BlueHYBRID, hybrides BMW Série 7, General Motors BAS hybrides, Suzuki S-Cross, Suzuki Wagon R et Smart fortwo avec lecteur micro hybride.
Hybride à répartition de puissance ou série parallèle
Dans un groupe motopropulseur électrique hybride à répartition de puissance, il existe deux moteurs: un moteur électrique de traction et un moteur à combustion interne. La puissance de ces deux moteurs peut être partagée pour entraîner les roues via un dispositif de partage de puissance, qui est un simple jeu d’engrenages planétaires. Le rapport peut aller de 100% pour le moteur à combustion à 100% pour le moteur électrique de traction, ou quelque chose entre les deux, tel que 40% pour le moteur électrique et 60% pour le moteur à combustion. Le moteur à combustion peut jouer le rôle de générateur chargeant les batteries.
Les versions modernes telles que le Toyota Hybrid Synergy Drive ont un deuxième moteur électrique / générateur connecté au planétaire. En coopération avec le moteur / générateur de traction et le dispositif de partage de puissance, cela permet une transmission à variation continue.
Sur la route, la principale source d’énergie est le moteur à combustion interne. Lorsque la puissance maximale est requise, par exemple pour dépasser, le moteur électrique de traction est utilisé pour aider. Cela augmente la puissance disponible pendant une courte période, ce qui a pour effet d’avoir un moteur plus gros que celui réellement installé. Dans la plupart des applications, le moteur à combustion est éteint lorsque la voiture est lente ou immobile, réduisant ainsi les émissions côté route.
Les installations pour voitures particulières comprennent les Toyota Prius, Ford Escape et Fusion, ainsi que les Lexus RX400h, RX450h, GS450h, LS600h et CT200h.
Série hybride
Un véhicule hybride série ou série hybride est entraîné par un moteur électrique. Il fonctionne comme un véhicule électrique lorsque l’alimentation en énergie du bloc-batterie est suffisante. Le moteur est conçu pour fonctionner en tant que générateur lorsque le bloc-batterie est insuffisant. Il n’y a généralement pas de connexion mécanique entre le moteur et les roues et l’objectif principal de la rallonge d’autonomie est de charger la batterie. Les séries hybrides sont également appelées véhicules électriques à autonomie étendue, véhicules électriques à autonomie étendue ou autonomie étendue à véhicules électriques (EREV / REEV / EVER).
La BMW i3 avec Range Extender est une série hybride de série. Il fonctionne comme un véhicule électrique jusqu’à ce que la charge de la batterie soit faible, puis active un groupe électrogène alimenté par le moteur pour maintenir le courant. Il est également disponible sans l’extension de gamme. La Fisker Karma a été le premier véhicule de série hybride.
Lors de la description de voitures, la batterie d’une série-hybride est généralement chargée en étant branchée – mais une série-hybride peut également permettre à une batterie de ne servir que de tampon (et à des fins de régénération), et de permettre au moteur électrique de être alimenté en permanence par un moteur auxiliaire. Les arrangements en série sont courants dans les locomotives et les navires diesel-électriques. Ferdinand Porsche a effectivement inventé cet arrangement au début du XXe siècle dans les voitures de course qui battent des records de vitesse, comme le Lohner-Porsche Mixte Hybrid. Porsche a appelé son arrangement « System Mixt » et il s’agissait d’un moteur à moyeu de roue, où chacune des deux roues avant était propulsée par un moteur séparé. Cette disposition était parfois appelée transmission électrique, car le générateur électrique et le moteur d’entraînement remplaçaient une transmission mécanique. Le véhicule ne pouvait pas bouger si le moteur à combustion interne ne tournait pas.
En 1997, Toyota a lancé le premier bus série hybride vendu au Japon. GM a présenté le véhicule hybride rechargeable de la série Chevy Volt en 2010, visant une autonomie entièrement électrique de 64 km, bien que cette voiture dispose également d’une connexion mécanique entre le moteur et la transmission. Des supercondensateurs combinés à un groupe de batteries lithium-ion ont été utilisés par AFS Trinity dans un véhicule converti en VUS Saturn Vue. Utilisant des supercondensateurs, ils revendiquent jusqu’à 150 mpg en montage hybride en série.
Véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV)
Le véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV) est un autre sous-type de véhicule hybride. L’hybride plug-in est généralement un hybride essence-électrique (parallèle ou série) général avec une capacité de stockage d’énergie accrue, généralement par le biais d’une batterie lithium-ion, ce qui permet au véhicule de rouler en mode tout électrique sur une distance qui dépend de la batterie. taille et sa disposition mécanique (série ou parallèle). Il peut être branché sur le secteur à la fin du trajet pour éviter toute recharge avec le moteur à combustion interne embarqué.
Ce concept est attrayant pour ceux qui cherchent à minimiser les émissions sur la route en évitant – ou du moins en minimisant – l’utilisation de ICE lors de la conduite quotidienne. Comme pour les véhicules électriques purs, la réduction totale des émissions, par exemple en CO2, dépend de la source d’énergie de la société productrice d’électricité.
Pour certains utilisateurs, ce type de véhicule peut également présenter un intérêt financier, dans la mesure où l’énergie électrique utilisée est meilleur marché que l’essence ou le diesel qu’ils auraient autrement utilisée. Les systèmes fiscaux actuels dans de nombreux pays européens utilisent la taxation des huiles minérales comme source majeure de revenus. Ce n’est généralement pas le cas pour l’électricité, qui est taxée uniformément pour le client national, quelle que soit son utilisation. Certains fournisseurs d’électricité offrent également des avantages tarifaires aux utilisateurs de nuit, ce qui peut renforcer l’attrait de l’option de branchement pour les navetteurs et les automobilistes urbains.
Sécurité routière pour les cyclistes, les piétons
Un rapport publié en 2009 par la National Highway Traffic Safety Administration examinait les accidents de véhicules électriques hybrides impliquant des piétons et des cyclistes et les comparait à ceux impliquant des véhicules à moteur à combustion interne (ICEV). Les résultats ont montré que, dans certaines situations routières, les VHE sont plus dangereux pour les piétons ou les cyclistes. Pour les accidents où un véhicule ralentissait ou s’arrêtait, faisant marche arrière, entrant ou quittant une place de stationnement (lorsque la différence de bruit entre les VÉH et les véhicules utilitaires légers) était plus prononcée), les véhicules hybrides étaient deux fois plus susceptibles d’être impliqués dans un accident piétonnier que les véhicules récréatifs. Dans les accidents impliquant des cyclistes ou des piétons, le taux d’incidents pour les VHE était plus élevé que celui des ICEV lorsqu’un véhicule tournait au coin. Mais il n’y avait pas de différence statistiquement significative entre les types de véhicules lorsqu’ils conduisaient en ligne droite.
Plusieurs constructeurs automobiles ont mis au point des avertisseurs sonores de véhicules électriques conçus pour alerter les piétons de la présence de véhicules à propulsion électrique tels que les véhicules électriques hybrides, les véhicules électriques hybrides rechargeables et les véhicules tout électriques (VE) circulant à basse vitesse. Leur objectif est de sensibiliser les piétons, les cyclistes, les aveugles et d’autres personnes à la présence du véhicule lorsqu’il est en mode tout électrique.
Parmi les véhicules dotés de tels dispositifs de sécurité, citons les Nissan Leaf, les Chevrolet Volt, les Fisker Karma, les Honda FCX Clarity, les Nissan Fuga hybrides / Infiniti M35, les Hyundai ix35 FCEV, les Hyundai Sonata hybrides, 2012 Honda Fit EV, les 2012 Toyota Camry hybrides, 2012 La Lexus CT200h et toutes les voitures familiales Prius ont récemment été introduites, y compris la Prius de série 2012, la Toyota Prius v et la Toyota Prius hybride rechargeable.
Véhicules verts alternatifs
Les autres types de véhicules écologiques comprennent les autres véhicules qui utilisent totalement ou partiellement des sources d’énergie autres que les combustibles fossiles. Une autre option consiste à utiliser une composition de carburants de remplacement (par exemple, des biocarburants) dans les véhicules à base de carburants fossiles classiques, en les faisant en partie utiliser des sources d’énergie renouvelables.
Parmi les autres approches, citons le transport en commun rapide personnel, un concept de transport en commun offrant un transport automatisé à la demande et automatisé, sur un réseau de voies de guidage spécialement construites.
Véhicule hybride Peugeot / Citroën
Peugeot et Citroën ont annoncé qu’ils construisaient également une voiture utilisant l’air comprimé comme source d’énergie. Cependant, la voiture qu’ils conçoivent utilise un système hybride qui utilise également un moteur à essence (utilisé pour la propulser à plus de 70 km / h ou lorsque le réservoir d’air comprimé est épuisé.