III.3. Classification des véhicules hybrides
3.1 Selon le taux d'hybridation
Cette classification est surtout utilisée par les
constructeurs et équipementiers. Elle ne prend
pas en compte l'architecture du véhicule mais
plutôt les fonctionnalités qu'elle peut réaliser en
fonction de son taux d'hybridation. Cette classification se distingue par
quatre niveaux : le micro hybrid, le mild hybrid, le full
hybrid et le plug-in hybrid.
On appelle taux d'hybridation la part de puissance que
peut fournir la seconde source d'énergie par rapport à la
puissance totale disponible à bord. Pour un véhicule hybride
thermique/électrique, le taux d'hybridation (I.1) est égal au
rapport de la puissance électrique sur la puissance totale
exprimé en pourcentage :
Puissance é~ectrique
TH = X 100 (I.1)
Puissance électrique+Puissance
thérmique
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Existants
En allant d'un véhicule thermique (TH=0%),
jusqu'au véhicule électrique (TH=100%) plusieurs
nominations peuvent exister, notons que ces nominations sont très
variables selon les auteurs et les constructeurs automobiles.
a) Micro Hybrid
La caractéristique principale du micro hybride
est que l'ancien alternateur et démarreur du
véhicule forment un seul moteur
électrique appelé alterno-démarreur, capable de
remplir les deux fonctions, celles de démarrer le moteur thermique et de
charger la batterie. Cette configuration permet également de remplir la
fonction Stop&Go représentant le premier niveau
d'hybridation. Ainsi, les véhicules qui le sont équipés se
mettent en veille dès que la vitesse tombe au-dessus de 6 km/h, i.e.
à l'approche d'un feu rouge où dans un embouteillage. Au
démarrage, le moteur repart automatiquement dès que le conducteur
relâche la pédale de frein. [GUEN11]
b) Mild Hybrid
La principale différence entre le micro
hybrid et le mild est l'alterno-démarreur,
remplacé par
un moteur électrique plus puissant capable
d'accomplir de nouvelles taches ainsi la batterie étant de taille plus
grande, le moteur électrique assiste le moteur thermique dans la
traction, mais entraine très rarement le véhicule tout seul. Une
autre fonctionnalité importante de l'hybride mild est la
possibilité de récupérer l'énergie cinétique
du véhicule lors du freinage. Le moteur électrique est d'habitude
branché sur le même arbre que le moteur thermique, entre le moteur
thermique et la boite de vitesse. Cette configuration permet un gain de
consommation entre 20 % et 25 % par rapport à une voiture classique de
même catégorie.
c) Full Hybrid
Le full Hybrid est équipé d'un
moteur thermique et d'un moteur électrique d'une puissance
relativement équivalente. Ainsi, par rapport
à la configuration mild le moteur électrique augmente en
importance, le moteur thermique pouvant être diminué de taille. La
batterie devient aussi plus grande et permet grâce au moteur
électrique d'entrainer le véhicule en fonctionnement tout
électrique (zéro émission). Ce mode de fonctionnement peut
être sous le contrôle de la gestion électronique du
véhicule où sous le contrôle direct du conducteur. Dans le
premier cas, le fonctionnement tout électrique couvre des distances
courtes aux vitesses faibles (Toyota Prius, Nissan Tino Hybrid)
laissant la priorité à l'essence sur route où quand la
circulation est fluide. Donc le deuxième cas, le conducteur peut choisir
un mode tout électrique pour des distances plus longues (20 Km où
plus), en général compatibles avec
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Existants
l'usage urbain. Le contrôle de tel
système est complexe, mais l'amélioration du rendement global
entraine une diminution de consommation de 40 % à 45 %.
[EHSA05]
Figure I.1 : Puissance de charge en deux composantes :
moyenne et dynamique
La variété des modes de fonctionnement
d'un véhicule full Hybrid, procure une importante
flexibilité dans la gestion énergétique. La figure I.1
présente une gestion d'énergie sur un VH où la puissance
instantanée est décomposée en puissance moyenne et
dynamique. Cette décomposition s'accorde avec la théorie des
trois énergies (?E = E + E + E1), qui
divise
la fourniture d'énergie en trois
catégories : l'énergie permanente E ,
transitoire E et impulsionnelle E1. Il est donc
avantageux d'optimiser la liaison source et consommation afin
d'améliorer l'efficacité énergétique du
système entier. Dans ce sens, la puissance totale de la charge est
fournie par deux types de sources différentes. Ainsi, l'énergie
thermique provenant d'un moteur thermique est bien adaptée pour fournir
l'énergie permanente, tandis que l'énergie électrique est
bien adaptée pour fournir la puissance dynamique à travers le
moteur électrique alimenté par la batterie.
d) Plug In Hybride
Un plug-in de véhicules électriques
hybrides (PHEV), est un véhicule hybride avec des piles rechargeables
qui peuvent être restaurés à pleine charge en branchant une
fiche à une source externe d'énergie électrique. PHEV
partage à la fois les caractéristiques d'un véhicule
électrique hybride classique, ayant un moteur électrique et un
moteur thermique et celles d'un véhicule tous électrique, tous
ayant également une prise pour se connecter au réseau
électrique. La plupart des véhicules électriques hybrides
rechargeables sur les routes aujourd'hui sont les voitures
particulières, mais il y`a aussi des versions PHEV de véhicules
utilitaires et fourgonnettes, camions utilitaires, autobus, trains, motos,
scooters et véhicules militaires.
Certaines classifications proposent des
désignations où des fonctionnalités
supplémentaires. Par exemple [GUIL08], mentionne l'existence de
Muscle Hybrid, qui emploient l'assistance électrique dans le
seul but d'améliorer les performances du véhicule, sans
downsizing du
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Existants
moteur thermique. Ce type de conception est assez
éloigné de l'usage premier des véhicules hybrides,
c'est-à-dire limiter les émissions de CO2.
Le tableau (I.1) résume toutes les
fonctionnalités déjà mentionnées selon le type
d'hybridation :
Tableau I.1 : Dénomination usuelle des
véhicules hybrides et fonctionnalité
associées
Micro Mild Full Plug-in
Hybrid Hybrid Hybrid Hybrid
|
Coupure du moteur à l'arrêt du véhicule
Récupération d'énergie au freinage
|
V' V' V' V'
(optionnelle) V' V' V'
|
Assistance électrique et V' V' V'
Downsizing
V' V'
Mode Tout-électrique
|
Autonomie en Mode Tout-électrique (ZEV)
|
V'
|
Recharge batterie via V'
Réseau Domestique
Exemple de réalisation Citroën C3 Honda IMA
Toyota THSII Daimler
Sprinter
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