La voiture hybride - une solution de transition

Dérivé du latin, le terme "hybride" signifie "qui provient de deux origines".
Lorsqu'on parle de véhicule hybride, on pense à l'origine de l'énergie
nécessaire pour sa propulsion, énergie fournie d'une part par le carburant
classique et d'autre part par une batterie électrique. Par conséquent, un
véhicule de ce type possède deux moteurs : un moteur thermique et un moteur
électrique.

Le défi pour les ingénieurs réside dans l'encombrement et le poids qui
augmentent en raison surtout de la batterie supplémentaire. S'y ajoutent les
deux chaînes cinématiques, qui sont en partie réalisées en double quant à leur
fonction. Enfin, l'interaction complexe des deux systèmes partiels augmente les
dépenses de gestion et de développement du véhicule dans son ensemble.

Les systèmes hybrides au nombre quasi illimité de variantes reposent en fait
sur deux formules de base caractéristiques :

· l'hybride parallèle, sur lequel le moteur thermique et le moteur électrique
agissent conjointement (en parallèle) sur la chaîne cinématique,
· l'hybride série, sur lequel le moteur thermique, le générateur et le moteur
électrique sont montés en série dans la chaîne cinématique.

BMW a étudié les deux principes pour voir quels sont les avantages et
inconvénients fondamentaux qu'ils présentent pour le client.

BMW expérimentale à hybride parallèle

Combiner une chaîne cinématique à moteur à combustion interne avec des
composants électriques, y compris la batterie, est une solution pouvant
répondre aux souhaits des clients et aux exigences relatives à une conduite
zéro émission, au moins à l'échelle locale. L'autonomie du véhicule à moteur
classique qui n'est fonction que du volume du réservoir, peut ainsi compenser
le rayon d'action du véhicule à propulsion électrique limité à 150 kilomètres
même avec la technique la plus moderne, la puissance disponible limitée à une
trentaine de kW et le temps de recharge important d'environ huit heures. De
plus, l'application simultanée des deux vecteurs d'énergie permet d'améliorer
le confort, par exemple par une meilleure motricité à faible régime moteur.

En mode combiné, le moteur à explosion reste constamment en action, il tourne à
un régime familier à l'oreille du conducteur. En cas de forte accélération, par
exemple lors de man?uvres de dépassement, le moteur électrique se met également
en route augmentant ainsi pendant un bref moment la puissance de pointe
requise. Grâce à cette superposition des couples, l'hybride parallèle fournit
une réserve de puissance correspondant à celle d'un moteur à combustion interne
de grosse cylindrée.
En mode électrique, le conducteur peut se servir de la boîte de vitesses montée
en aval pour améliorer les qualités dynamiques de sa voiture. Aux vitesses
adoptées habituellement en ville, il dispose ainsi de performances routières
n'ayant rien à envier à celles fournies par un moteur à combustion interne
classique.

BMW expérimentale à hybride série

L'avantage particulier de ce mode de propulsion réside dans le fait que la
production de l'énergie et son utilisation sont complètement séparées l'une de
l'autre. On peut faire fonctionner le moteur thermique sur une plage de régimes
très restreinte, voire même à un seul régime. Cela permet de supprimer des
points de fonctionnement peu économiques comme le ralenti ou la charge
partielle inférieure et d'optimiser le moteur pour la plage du meilleur
rendement. Le moteur thermique n'est plus lancé automatiquement que si la
batterie n'arrive plus à couvrir le besoin instantané en énergie.

Cette conception du véhicule présente également ses avantages spécifiques. Les
moteurs à combustion interne jusqu'ici interdits aux applications automobiles
par exemple par manque de dynamisme, élargissent la gamme des techniques et
sources d'énergie primaire dont l'utilisation devient désormais envisageable.

Les composants-clé des véhicules hybrides

L'expérience acquise avec les deux prototypes a montré que les propulsions
hybrides permettent d'améliorer à nouveau la qualité des émissions. Dans la
comparaison directe des deux familles de véhicules hybrides, l'hybride
parallèle est plutôt approprié à conférer aux berlines de voyage bien
motorisées la possibilité de parcourir certaines distances sans aucune
émission, alors que l'hybride série est à même d'améliorer la valeur utile des
véhicules électriques typiques. Il libère les passagers de la "peur primitive"
de rester sur place faute de courant.

Les développements futurs dans le domaine de la propulsion hybride se
concentrent sur les hybrides que l'on destine essentiellement à une fonction de
"dopage". Il s'ensuit que pour BMW, atteindre une autonomie notable en
tout-électrique avec les batteries lourdes que cela implique n'est plus un
objectif de développement pour BMW. En revanche, l'approche hybride permet de
sensiblement améliorer les performances routières variant en fonction de la
situation tout en diminuant la consommation. Quant à l'application en série,
elle est toujours freinée par les coûts élevés des composants supplémentaires
et la durée de vie limitée des batteries. Sur ce dernier point, les
accumulateurs d'énergie électrostatiques (condensateurs) s'avèrent prometteurs
de progrès.

Après tout, le véhicule hybride dépend également, du moins en partie, de
carburants d'origine fossile. Dans le meilleur des cas, il se prête de ce fait
à réduire les émissions polluantes, au lieu de les éliminer, et à économiser
les ressources de carburants conventionnels pour une période de temps fort
limitée.