Les voitures hybrides et électriques ont définitivement fait leur chemin sur les routes Françaises. En 2021 en France, plus de 400 000 ventes ont été vendues. Elles sont de plus en plus souvent choisies par des conducteurs qui, d’une part, souhaitent réduire leur impact négatif sur l’environnement; et d’autre part pour réaliser des économies de carburant.
Les voitures hybrides peuvent se décliner en plusieurs variantes qui diffèrent dans la manière de combiner le moteur à combustion interne avec le moteur électrique. De ce fait, on peut trouver :
- Des hybrides en série ;
- Des hybrides parallèles ;
- Et des hybrides mixtes (série-parallèle).
Malgré la popularité leur croissante et des marques de voiture hybride qui voient le jour, de nombreuses personnes ne savent toujours pas comment fonctionnent ces types de voitures, c’est pourquoi nous avons décidé de vous offrir ci-dessous un guide complet de la voiture hybride !
Sommaire
Qu’est-ce qu’un moteur hybride ?
Un hybride est une voiture à propulsion qui est une combinaison de deux moteurs : thermique et électrique. Il utilise donc à la fois un carburant (essence, diesel, biocarburant) et de l’électricité.
Ces moteurs innovants sont divisés en 3 catégories :
- Micro-hybrides (série)
- Hybrides doux (parallèle)
- Et Hybrides complets (mixtes – série-parallèle).
Ces termes décrivent la façon dont les moteurs électriques et à combustion interne fonctionnent ensemble. L’élément clé d’une voiture à propulsion hybride est l’engrenage planétaire qui relie le moteur à combustion interne, le générateur et l’unité électrique. L’introduction de ce système sur les automobiles a pour but de pallier les inconvénients d’un moteur classique, qui se caractérise par un faible rendement thermique. Cela signifie que seul un petit pourcentage du carburant consommé est utilisé pour alimenter les composants de la voiture. Même plus de 50 % de l’essence peuvent être considérés comme des pertes d’énergie.
Quelle est la différence entre une voiture hybride et à propulsion ?
Dans une voiture classique, le véhicule entraîne le moteur à combustion interne via la boîte de vitesses. Pour démarrer le moteur, vous avez besoin d’un démarreur qui tire le courant de démarrage de la batterie. Pendant que le moteur tourne, l’alternateur fournit du courant pour tous les appareils et pour charger la batterie.
Dans le système hybride le plus simple, le moteur à combustion interne reste la source d’énergie. L’alterno-démarreur remplace le système moteur des générateurs de courant, des onduleurs de courant et des systèmes de batterie. La boîte de vitesses est remplacée par un engrenage planétaire qui relie le moteur thermique, les moteurs électriques et la chaîne cinématique aux roues. L’engrenage planétaire distribue la puissance, contrôle le fonctionnement du moteur à combustion interne et des moteurs-générateurs.
Sur une voiture hybride, le moteur électrique est principalement destiné à assister le moteur à combustion dans les moments les plus exigeants, c’est-à-dire au démarrage et à l’accélération. Bien entendu, les hybrides complets permettent également de parcourir certaines distances sans démarrer le moteur à combustion.
Les trois types de voitures hybrides
Le fonctionnement d’un lecteur hybride dépend de son type. Il existe trois versions majeures commercialisées actuellement sur le marché :
Hybride en série
Dans ces véhicules dits micro-hybride, le moteur à combustion interne n’est pas relié aux roues de l’essieu moteur. Il utilise le moteur électrique uniquement lorsque le moteur à combustion est démarré. Il remplace l’alternateur et le démarreur. Cela signifie que son rôle a été réduit à générer de l’électricité qui est utilisée par l’unité électrique.
En théorie, les hybrides en série utilisent deux moteurs, mais un seul (électrique) est responsable de l’entraînement direct. Grâce à cela, l’unité électrique remplit une fonction plus importante, pendant la conduite, elle agit comme un générateur électrique, récupérant l’énergie lors de la décélération et du freinage. Sa réserve est à son tour stockée dans la batterie, qui fait tourner le vilebrequin au moment du démarrage, ce qui se traduit par moins de résistance, et donc moins de consommation de carburant.
L’avantage de cette solution réside dans le fait que le moteur à essence fonctionne en permanence dans des conditions optimales, c’est-à-dire sous faible charge et dans la bonne plage de régime. De plus, la batterie du véhicule n’a pas besoin d’être chargée sur le secteur, car le courant nécessaire est généré par le moteur à combustion interne. Celui-ci se déclenche lorsque l’énergie stockée dans les batteries chute à un certain niveau.
Hybride parallèle
Dans les hybrides parallèles, les essieux sont propulsés par un moteur à combustion interne. Le moteur fonctionne de la même manière qu’un micro-hybride, sauf qu’il a un caractère légèrement plus avancé puisque l’unité électrique a une fonction de support. Le moteur électrique se limite ici à récupérer de l’énergie lors du freinage et de la décélération, mais aussi à assister le moteur thermique lors de l’accélération. Un moteur classique est ainsi nettement soulagé dans les situations où il consomme le plus de carburant.
Dans cette catégorie, vous trouverez des modèles à simple et double embrayage.
- Le système à simple embrayage se caractérise par une liaison permanente du moteur électrique avec le moteur thermique. Une telle solution ne permet pas leur utilisation indépendante. Certaines voitures de ce type peuvent fonctionner en mode électrique, mais uniquement à basse vitesse – par exemple, lors du démarrage ou de la conduite dans un embouteillage.
- Le système à double embrayage signifie qu’il n’y a pas de connexion permanente entre les deux moteurs. Ils sont séparés par un embrayage afin que chaque entraînement puisse être utilisé indépendamment. Dans ce cas, le moteur électrique lui permet de rouler à des vitesses supérieures au simple mouvement du vilebrequin.
Il convient également de mentionner le système à axes séparés. Sur cette voiture hybride, il n’y a pas de connexion entre les moteurs. Chacun d’eux entraîne un essieu séparé, par exemple, le moteur à combustion avant et l’essieu arrière électrique. S’ils fonctionnent tous les deux simultanément, le conducteur bénéficie d’une transmission intégrale à large plage de puissance. Cependant, ce type de système ne peut pas remplacer l’alternateur et le démarreur.
Hybride mixte : série-parallèle
Comme vous pouvez facilement le deviner, le système mixte combine les caractéristiques d’un entraînement motorisé en série et parallèle. Il utilise un moteur à essence et deux électriques, et la puissance du premier est divisée en thermique et électrique. C’est par cette catégorie de véhicules que le concept de voiture hybride fait le plus souvent référence. Le moteur électrique peut non seulement récupérer de l’énergie et assister le moteur thermique, mais aussi entraîner seul la voiture. Ainsi, les roues peuvent être entraînées par l’énergie du groupe thermique, mais aussi par celle électrique. Cette solution se traduit par une grande efficacité du système tout en conservant une structure relativement simple et fiable.
Quels sont les avantages d’une voiture hybride ?
Grâce au système efficace de récupération d’énergie au freinage, la voiture hybride n’a théoriquement pas besoin d’être rechargée à partir d’une source externe. La distance parcourue en mode électrique ne coûte rien, et en même temps réduit considérablement la consommation moyenne de carburant. Chaque type d’hybride, cependant, peut être une variante rechargeable, caractérisée par une batterie de traction d’une capacité beaucoup plus grande. Cela garantit au véhicule une autonomie de 20 à 50 km lorsqu’il est alimenté uniquement par l’électricité.
Bien entendu, les aspects écologiques et économiques comptent parmi les plus grands avantages des véhicules hybrides. Tout en conservant une puissance moteur et des paramètres de conduite vraiment impressionnants (par exemple la vitesse maximale ou l’accélération), les automobilistes sont en mesure de réduire plusieurs fois la consommation de carburant avec les mêmes performances. De plus, les émissions de gaz d’échappement sont réduites au minimum, ce qui a un effet positif sur l’environnement et la santé des populations.
Les utilisateurs de voitures hybrides mentionnent également le fonctionnement silencieux du moteur. Même si de nombreux conducteurs apprécient le son d’un puissant moteur à combustion interne ; il faut néanmoins admettre que le bruit lors d’un trajet plus long (par exemple un trajet de plusieurs heures avec une distance de plusieurs centaines de kilomètres) est extrêmement fatigant. C’est donc une autre preuve irréfutable qu’une voiture hybride est un investissement parfait pour les personnes qui effectuent régulièrement de longues distances.