3.2. Selon l'architecture du véhicule
hybride
Les VH peuvent être classés en trois
grandes architectures. L'architecture désigne la configuration des
principaux éléments de la chaîne de traction. Dans notre
cas, il s'agit du moteur thermique, machine électrique et d'une
batterie. On peut caractériser trois architectures par la façon
dont les énergies thermique et électrique sont acheminées
jusqu'aux roues : série, parallèle où à
dérivation de puissance (série-parallèle).
[CHAN01]
a) Hybride série
Dans cette configuration (figure I.2), le moteur
thermique entraine un alternateur qui alimente la batterie en cas de
décharge et le moteur électrique en cas de forte demande de
puissance. Ce type de modèle permet une très grande souplesse de
propulsion, elle consiste à faire fonctionner le moteur thermique dans
la plage de son rendement le plus élevé et à augmenter
l'autonomie du véhicule. Par contre le rendement global est très
faible à cause d'une double conversion d'énergie. Puis, elle
nécessite un moteur électrique relativement puissant car il
assure à lui seul l'intégralité de la
propulsion.
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Chapitre I : Etat de l'Art des Véhicules Hybrides
Existants
Réservoir
Groupe Electrogène
Génératrice
Moteur thermique
Moteur électrique
Batterie
Figure I.2 Architecture série du véhicule
hybride
Néanmoins cette architecture permet de satisfaire
l'une des contraintes soulevées dans la problématique,
particulièrement une faible émission en cycle urbain et un gain
de 15 à 30% en consommation. [GUEN11] [CHAN01]
b) Hybride parallèle
Dans une structure hybride parallèle, le moteur
thermique fournit sa puissance aux roues
comme pour un véhicule traditionnel. Il est
mécaniquement couplé à une machine électrique qui
permet de l'assister.
Boite de vitesse
Moteur électrique
Batterie
Embrayage
Moteur thermique
Réservoir
Boite de vitesse
Boite de vitesse
Embrayage
Embrayage
Moteur thermique
Moteur électrique
Batterie
Réservoir
Figure I.3 Configuration hybride parallèle
double arbre et simple arbre
La particularité de son couplage lui donne
aussi le nom d'hybride parallèle à addition de couple où
à addition de vitesse selon la structure et la conception du
véhicule. La structure à addition de couple additionne les
couples de la machine électrique et du moteur thermique afin de
propulser le véhicule (où pour recharger la batterie). Cette
connexion peut se faire par courroies, poulies, où engrenages
(technologie nommée hybride parallèle double arbre). La machine
électrique peut être également placée sur l'arbre
reliant la transmission au moteur thermique (technologie appelée
parallèle simple arbre). La structure à addition de vitesse
additionne les vitesses du moteur thermique et de la machine électrique.
La vitesse résultante est liée à la transmission. Ce type
de couplage permet d'avoir une flexibilité importante au
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Chapitre I : Etat de l'Art des Véhicules Hybrides
Existants
niveau des vitesses. La connexion est
réalisée mécaniquement par un train planétaire
(appelé également train épicycloïdal).
Cette architecture demande un contrôle plus
complexe que celui de l'architecture série et demande un travail
supplémentaire pour l'intégration physique des sources
d'énergie.
Néanmoins, des gains non négligeables
peuvent être obtenus, même en utilisant des composants
électriques de faible puissance et de faible capacité. Aussi, ces
gains permettent de compenser le surcoût de cette architecture et le
surpoids lié aux batteries et au moteur électrique.
c) Hybride
série-parallèle
Une architecture série-parallèle,
combine les modes de fonctionnement et les avantages des deux architectures
série et parallèle. La plus connue des architectures hybrides
série/parallèle est celle de la Toyota Prius. Cette
dernière utilise un train planétaire et une première
machine électrique qui permet d'amener le moteur sur ses meilleurs
points de rendement, une deuxième machine participe à la
traction.
Batterie
Génératrice
Réservoir
Moteur Electrique
Train
Planétaire
Moteur thermique
Figure I.4 : Schéma du véhicule à
double hybridation
Au sein de ces structures, une partie de
l'énergie délivrée par le moteur thermique est transmise
mécaniquement aux roues. Parallèlement, les machines
électriques prélèvent où fournissent de
l'énergie à la transmission pour satisfaire les objectifs
(accélération, charge où décharge de la batterie,
consommation optimale du moteur thermique). Dans la majorité des cas il
y`a deux machines électriques, pouvant chacune être soit motrice
soit génératrice. Cette configuration permet donc au moins 4
modes de fonctionnement ayant chacun certains avantages. Une telle architecture
est décrite sur la figure I.4.
Cette architecture présente l'avantage
d'être très performante, sans l'utilisation d'embrayage où
de variateur de vitesse mais d'une gestion très
délicate.
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Chapitre I : Etat de l'Art des Véhicules Hybrides
Existants
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