Pour les propriétaires d’un véhicule plus conventionnel, seulement thermique (essence ou diesel), la simple évocation d’un véhicule hybride interpelle. De quoi parle-t-on exactement ? Qu’est-ce qu’une voiture hybride, comment fonctionne-t-elle, est-ce très différent à l’usage d’un véhicule plus classique ? Beaucoup de questions que certains n’ont pas osé poser ou dont certains s’étaient fait une fausse idée, les confondant parfois avec des véhicules électriques.
Quand on parle d’hybridation pour un véhicule, on fait référence à son mode de fonctionnement, c’est-à-dire sa source de puissance qui provient de plusieurs éléments, deux au minimum. Dans une voiture hybride, deux types d’énergie entrent en jeu : l’énergie thermique (avec l’aide d’un carburant), et l’énergie électrique. En règle générale, le moteur électrique prend le relai du moteur thermique à basse vitesse et permet d’alimenter la batterie grâce à l’énergie stockée lors du freinage ou de la décélération.
Ainsi, on peut donc différencier les véhicules hybrides des autres ordinaires par leur surplus d’énergie électrique produit par un moteur dédié alimenté par une batterie. Et avec l’avènement de la technologique hybride, parmi tous les constructeurs qui ont développé leur propre système, on a pu voir plusieurs formes d’hybridation. On va les recenser ainsi : hybridation légère (MHEV), hybride classique (ou full hybride – FHEV) et hybride rechargeable (PHEV).
Les véhicules hybrides légers (et micro-hybridation)
Dans un véhicule à hybridation légère, le moteur à combustion interne est en fonctionnement constant pour alimenter la voiture, mais il est assisté par une batterie, principalement lors des phases d’accélération. Cette assistance de la batterie réduit la charge sur le moteur thermique, ce qui permet de réduire sa consommation de carburant. De plus, l’énergie qui est normalement perdue lors du freinage est captée et utilisée pour recharger la batterie (auto-recharge ou re-gen).
La micro-hybridation intervient en soutien du moteur thermique pour alimenter les composants électriques du véhicule. Son rôle principal est d’assurer une alimentation efficace des périphériques électriques, ce qui se traduit par une réduction d’environ 5 % de la consommation de carburant.
Les véhicules à hybridation légère représentent la forme d’hybridation la plus simple, ce qui se traduit généralement par des économies de carburant moins significatives par rapport à d’autres types d’hybridation. Cependant, ils offrent tout de même des avantages en termes d’efficacité énergétique et de réduction des émissions par rapport aux véhicules à essence conventionnels.
Cette technologie est utilisée notamment sur les véhicules équipés de la fonction Start & Stop. Elle consiste à assister le moteur thermique à l’aide d’un alterno-démarreur de 48 V qui joue le rôle de générateur en récupérant l’énergie cinétique lors des freinages ou des décélérations. Dans ce système, l’énergie est stockée dans une batterie pour être ensuite utilisée au démarrage du moteur (ou le stopper) et pour produire la propulsion du véhicule lorsque sa vitesse est inférieure à 50 km/h.
Les véhicules full-hybrides
Les véhicules hybrides dits “classiques” offrent un avantage supplémentaire par rapport aux véhicules hybrides légers dans le sens où ils sont capables de fonctionner en mode entièrement électrique sur de courtes distances, ce qui réduit encore davantage leur consommation de carburant et leurs émissions, surtout en milieu urbain.
Dans ces véhicules hybrides classiques, un moteur électrique propulse le véhicule en puisant son énergie soit de la batterie, soit du moteur à combustion interne. Tout comme les véhicules hybrides légers, la recharge de la batterie se fait automatiquement lors des phases de freinage ou grâce à l’aide du moteur thermique, qui agit comme un générateur pour produire de l’énergie destinée aux batteries.
Les véhicules hybrides rechargeables
Dans cette option d’hybridation, le système va encore plus loin que la technologie hybride classique. En effet, elle offre la possibilité d’une recharge automatique via le moteur qui agit également comme un générateur électrique, mais peut également être rechargée à partir d’une source d’alimentation externe, similaire à une voiture électrique. Le mode de recharge externe est d’ailleurs le plus couramment utilisé.
Les batteries de plus grande capacité équipant ces véhicules leur permettent de bénéficier d’une autonomie plus étendue en mode entièrement électrique par rapport aux véhicules hybrides classiques. Toutefois, cela se reflète dans le prix d’achat de ces véhicules en raison des coûts associés à la technologie de batterie plus avancée.
Comment se recharge un véhicule hybride ?
Pour les deux premières solutions citées, les hybrides légères et full-hybrides, la recharge des batteries se fait lors du fonctionnement du véhicule. Lorsque le véhicule entre dans une phase de freinage, une partie de l’énergie produite par les roues en rotation est récupérée vers le bloc-batterie. C’est cette énergie résiduelle qui est captée et elle est transformée en électricité et la stocke dans les batteries. C’est ce que l’on appelle le phénomène de régénération (la re-gen).
Et cette récupération d’énergie cinétique fonctionne de manière optimale et tout à fait autonome, le conducteur n’a pas à intervenir pour effectuer la recharge de batteries. Plus il y a de zones de freinages, et plus la batterie se recharge. Ainsi, si la batterie permet au moteur électrique de propulser le véhicule le plus souvent possible, l’économie de carburant sera plus grande.
Les véhicules hybrides combinent les avantages d’un moteur à essence et d’un moteur électrique pour améliorer l’efficacité énergétique. Grâce à des technologies telles que le freinage régénératif, les batteries hybrides se rechargent automatiquement, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire de les brancher. Vous n’avez donc pas besoin de modifier vos habitudes de conduite ni de faire le plein de manière différente.
Enfin, pour les véhicules hybrides rechargeables, il faut brancher le véhicule à une source électrique pour compléter le taux de charge de la batterie (une box murale).
Les différents types de déploiement de la puissance hybride
Et dans cette jungle de technologies hybrides, il existe encore plusieurs formes de déploiement de la puissance hybride, avec l’hybridation « série », « parallèle » et « mixte » ou à dérivation de puissance.
Hybridation « série » : Les hybrides de type “série” sont relativement rares. Dans ce type de configuration, le moteur thermique agit exclusivement en tant que générateur pour le bloc électrique. Le moteur thermique fonctionne en continu pour faire tourner un générateur qui produit de l’électricité. Cette électricité est ensuite stockée dans une batterie qui alimente un second moteur, électrique, responsable de l’entraînement des roues. Ainsi, le moteur électrique est le seul à exercer une action directe sur les roues.
L’intérêt de ce système de propulsion hybride en série réside dans le fait que le moteur thermique fonctionne toujours à un régime constant, sans accélérations. De plus, il opère en permanence à son meilleur rendement, ce qui se traduit par une consommation de carburant réduite. Cette configuration permet donc une utilisation plus efficiente du moteur thermique, améliorant l’efficacité globale du véhicule.
Hybridation « parallèle » : contrairement à l’hybridation série, celle en parallèle est certainement la plus répandue. Le but de cette configuration est le fonctionnement des deux moteurs, indépendamment l’un de l’autre. Avec la motorisation hybride parallèle, lorsque le véhicule démarre ou circule à basse vitesse, c’est le moteur électrique qui entraîne les roues. Ensuite, lors des accélérations, le moteur thermique se met en marche et sa puissance vient s’ajouter à celle du moteur électrique. Les deux moteurs fonctionnent en parallèle pour entraîner les roues. Le moteur électrique vient ainsi en soutien du moteur thermique.
Ce complément électrique permet de réduire la consommation globale de carburant du véhicule, en utilisant l’énergie électrique lors des phases de faible puissance ou à basse vitesse. L’utilisation combinée des deux moteurs permet d’optimiser l’efficacité énergétique et de réduire la dépendance aux énergies fossiles.
Hybridation « mixte » ou dérivation de puissance : Les véhicules hybrides à dérivation de puissance combinent les avantages des deux solutions précédentes. Ils permettent une propulsion entièrement électrique, tout en utilisant une partie de la puissance du moteur thermique pour générer de l’électricité. Cette électricité peut être utilisée soit pour recharger la batterie, soit pour alimenter directement le moteur électrique. Ainsi, ces véhicules offrent la flexibilité de fonctionner en mode électrique pur tout en utilisant l’énergie générée par le moteur thermique pour une meilleure efficacité globale.
Comment l’hybride entre en fonctionnement ?
Un véhicule hybride ne change rien aux habitudes d’un conducteur, son usage est tout à fait identique aux véhicules thermiques conventionnels. Seule l’autonomie du mode tout-électrique peut être surveillé par son utilisateur afin d’en connaître les capacités totales, mais cela n’affecte en rien son usage. Pour ce qui est du déploiement de l’hybridation, c’est le véhicule qui gère tout cela.
La transition entre les modes de propulsion électrique, hybride et thermique est automatiquement gérée par l’ordinateur de bord. Ce système prend principalement en compte deux critères : la pression exercée sur la pédale d’accélérateur et le niveau de charge de la batterie de traction.
En résumé, lors des phases de démarrage et jusqu’à une certaine vitesse, généralement entre 70 et 130 km/h, la voiture hybride utilise exclusivement le moteur électrique. Si une pression plus prononcée est appliquée sur la pédale d’accélérateur, si les conditions de conduite nécessitent une puissance supplémentaire, comme lors d’une forte montée ou si la batterie n’est pas suffisamment chargée, le véhicule active le moteur thermique. Celui-ci peut soit compléter l’action du moteur électrique (mode hybride), soit prendre le relais de manière exclusive (mode thermique).
Selon le type de véhicule hybride, qu’il soit rechargeable ou non, la recharge de la batterie se fait en roulant grâce à des mécanismes de récupération d’énergie, tels que le freinage régénératif, et/ou par le biais d’une connexion au réseau électrique pour une recharge externe.
Il existe donc sur le marché plusieurs types de véhicules hybrides, et votre concessionnaire vous expliquera en détails la technologie embarquée et son fonctionnement. Dans l’absolu, la prise en main d’un véhicule hybride est immédiate et ne nécessite pas de réapprendre à conduire, c’est à la portée de tous.
Les avantages d’un véhicule hybride sont nombreux : le premier est d’ordre économique, car il permet de faire des économies de carburant pour le même type de trajet donné par rapport à un véhicule thermique conventionnel. Les frais d’immatriculation sont également inférieurs, ces derniers répondent aussi plus favorablement aux futures zones ZFE prochainement adoptées par plusieurs agglomérations.
Si le prix de vente d’un véhicule hybride est un peu plus onéreux que son homologue 100% thermique, les économies à réaliser sont négligeables selon l’usage du véhicule. On peut réaliser jusqu’à 40% de consommation de carburant et même jusqu’à 50% en hybridation complète. Les rejets de CO2 sont aussi réduits de 30 à 75% selon les modèles.
Autre statistique donnée concernant les conducteurs de véhicules hybrides, il apparait que ces derniers sont beaucoup plus détendus au volant, et font preuve d’une éco-conduite, ce qui participe aux économies réalisées en roulant, mais aussi à sécurité accentuée sur la route, ce qui est non-négligeable.