Tout savoir sur le fonctionnement d'une voiture hybride

Définition d’une voiture hybride

Une voiture hybride est un véhicule qui intègre deux types de motorisations : une motorisation thermique (essence ou diesel) et une motorisation électrique. Ces deux moteurs peuvent fonctionner de manière indépendante ou simultanée, selon les besoins de conduite. L’objectif principal de cette technologie est de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2, tout en offrant une meilleure performance de conduite.

Les voitures hybrides sont équipées d’un système de gestion électronique sophistiqué qui décide du mode de fonctionnement optimal (thermique, électrique ou mixte) en fonction de divers facteurs tels que la vitesse du véhicule, l’état de charge de la batterie et le style de conduite.

L’énergie nécessaire au fonctionnement du moteur électrique est stockée dans une batterie de traction. Cette dernière se recharge principalement lors des phases de décélération et de freinage, grâce à un procédé appelé récupération d’énergie.

Le principe de fonctionnement d’une voiture hybride

La voiture hybride fonctionne sur un principe d’optimisation. L’ordinateur de bord analyse en temps réel les conditions de conduite et décide du mode de fonctionnement le plus efficace.

En général, le moteur électrique prend en charge la propulsion à basse vitesse, notamment lorsqu’il roule à moins de 50 km/h. Il assure également le démarrage du véhicule, garantissant un départ silencieux et sans émission de gaz.

Le moteur thermique, plus adapté aux vitesses élevées, intervient lors des phases d’accélération et sur autoroute.

Les deux moteurs peuvent aussi travailler conjointement pour fournir plus de puissance lors d’une accélération forte ou pour maintenir une vitesse de croisière à une allure constante.

Enfin, lors des phases de freinage ou de décélération, l’énergie cinétique est récupérée et transformée en énergie électrique pour recharger la batterie. C’est ce qu’on appelle le principe de la récupération d’énergie.

La technologie derrière la voiture hybride

Le rôle du moteur électrique

Le moteur électrique joue un rôle central dans le fonctionnement d’une voiture hybride. Sa principale tâche consiste à propulser le véhicule lors des phases de basse vitesse, généralement inférieure à 50 km/h, ainsi qu’à l’arrêt et au démarrage.

• Il offre une efficacité maximale dans les zones urbaines, où la circulation est souvent dense et lente.
• Il permet également de démarrer le véhicule en silence, sans émission de gaz.
• A une vitesse plus élevée, le moteur électrique vient en complément du moteur thermique, permettant ainsi de réduire la consommation globale en énergie fossile du véhicule.
• En outre, en mode générateur, le moteur électrique récupère l’énergie lors des phases de freinage ou de décélération pour recharger la batterie.

La gestion de ces différentes tâches est assurée par un ordinateur de bord sophistiqué qui analyse en temps réel les conditions de conduite.

Le rôle du moteur thermique

Le moteur thermique d’une voiture hybride a plusieurs responsabilités. Il est essentiellement utilisé pour les phases de conduite à vitesse élevée et lors des accélérations intenses. Ce moteur, souvent à essence, s’active automatiquement lorsque la vitesse du véhicule dépasse une certaine limite, généralement autour de 50 km/h.

Il peut également servir de générateur d’électricité. En effet, lorsqu’il tourne sans fournir directement de la force motrice, il peut produire de l’électricité qui est ensuite stockée dans la batterie pour une utilisation ultérieure par le moteur électrique. Cette fonction est particulièrement utile lors des longs trajets où la batterie pourrait se décharger rapidement.

Dans certains cas, le moteur thermique peut fonctionner en tandem avec le moteur électrique pour fournir une puissance supplémentaire lors d’une forte demande, comme lors d’une accélération rapide ou une montée raide.

Enfin, le moteur thermique joue un rôle crucial dans le maintien du niveau de charge de la batterie. Il peut démarrer pour recharger la batterie lorsque son niveau de charge est faible, garantissant ainsi une autonomie constante du véhicule.

Il est essentiel de noter que le moteur thermique est piloté par un ordinateur de bord sophistiqué qui détermine quand et comment il doit fonctionner en fonction des conditions de conduite et des besoins en énergie.

L’interaction entre les deux moteurs

L’interaction entre le moteur thermique et le moteur électrique est la clé du fonctionnement optimal d’une voiture hybride. Grâce à un ordinateur de bord, ces deux sources d’énergie sont utilisées de manière complémentaire pour assurer une conduite efficace et écologique.

En fonction de la vitesse et des conditions de conduite, l’ordinateur de bord active le moteur le plus approprié ou les deux simultanément. Par exemple, lors d’une accélération rapide ou d’une montée raide, les deux moteurs peuvent fonctionner ensemble pour fournir une puissance supplémentaire.

Dans certains modèles de voitures hybrides, comme la full-hybrid, le moteur électrique peut fonctionner seul à basse vitesse, garantissant une conduite silencieuse et sans émissions. Le moteur thermique intervient ensuite lorsque la vitesse augmente, ou pour recharger la batterie si nécessaire.

Il est également possible que le moteur thermique agisse comme un générateur, produisant de l’électricité pour recharger la batterie. Cette fonction de « générateur » est particulièrement utile lors des longs trajets, permettant d’économiser l’énergie de la batterie.

Le système de recharge de la batterie

Le système de recharge de la batterie est une composante essentielle d’une voiture hybride. Il existe différents moyens de recharger la batterie de ces véhicules. Le plus courant est la récupération d’énergie lors des phases de freinage ou de décélération. L’énergie cinétique produite est alors convertie en énergie électrique, permettant de recharger la batterie.

Pour les voitures hybrides rechargeables, une prise de charge externe est également disponible. Cette option permet de recharger la batterie électrique pour une utilisation en tout électrique sur des distances plus longues. Le temps de recharge varie en fonction de la puissance du chargeur utilisé et de la capacité de la batterie. Les véhicules peuvent être branchés aux infrastructures de recharge à domicile ou aux bornes publiques.

Par ailleurs, certains modèles de voitures hybrides disposent d’un moteur thermique capable d’agir comme un générateur d’électricité pour recharger la batterie lorsque son niveau est faible.

Les différents types de voitures hybrides

Voiture hybride simple

La voiture hybride simple, aussi appelée full hybrid, est la plus courante. Elle est équipée de deux moteurs, un thermique et un électrique, qui travaillent de façon autonome ou conjointe selon les besoins. Dans les phases de faible sollicitation, comme la conduite en ville ou à basse vitesse, c’est le moteur électrique qui prend le relais. Le moteur thermique entre en jeu lors des accélérations soutenues ou à vitesse plus élevée.

L’ordinateur de bord gère l’intervention de chaque moteur pour optimiser la consommation d’énergie. Ce type de voiture ne nécessite pas de recharge sur une prise externe car la batterie se recharge lors des phases de décélération et de freinage, grâce à la récupération d’énergie.

L’hybride simple offre ainsi une conduite fluide et économique, particulièrement adaptée pour les trajets urbains et périurbains.

Voiture hybride rechargeable

La voiture hybride rechargeable, aussi appelée plug-in hybrid, se distingue par sa grande capacité de stockage d’énergie. Elle se compose d’un moteur thermique et d’un moteur électrique, tout comme l’hybride simple, mais sa batterie de plus grande capacité lui permet de parcourir des distances plus longues en tout électrique.

Son fonctionnement repose sur un principe de flexibilité. Lors des trajets courts, principalement en milieu urbain, le moteur électrique est privilégié. Pour les longues distances, le moteur thermique prend le relais, assurant une autonomie comparable à celle d’un véhicule thermique traditionnel.

La batterie se recharge principalement via une prise de courant externe, à la maison ou sur une borne publique. Cela nécessite un temps de recharge dépendant de la puissance du chargeur et de la capacité de la batterie. Toutefois, comme pour les autres types d’hybrides, le système de récupération d’énergie lors des phases de freinage ou de décélération contribue également à la recharge de la batterie.

L’hybride rechargeable offre ainsi une polyvalence intéressante, combinant l’efficacité d’un véhicule électrique pour les petits trajets et la praticité d’un véhicule thermique pour les longs parcours.

Voiture hybride full ou intégrale

La voiture hybride full ou intégrale, parfois désignée comme HEV, est un modèle où le moteur électrique et le moteur thermique servent tous deux la propulsion du véhicule, simultanément ou alternativement. Elle présente une capacité de batterie plus élevée que l’hybride simple, autorisant une conduite exclusivement électrique sur des distances courtes et à vitesse réduite.

Fonctionnement : Au démarrage et à basse vitesse, le véhicule roule généralement en mode électrique. Le moteur thermique prend le relais à vitesse plus élevée ou lors d’une accélération forte. Les deux moteurs peuvent aussi fonctionner de concert pour fournir un surplus de puissance.

Récupération d’énergie : Les fonctions Stop&Start et de récupération d’énergie font partie intégrante du système full hybride. Lors des phases de freinage et décélération, l’énergie cinétique est récupérée pour recharger la batterie.

Avantages : Cette technologie offre une bonne économie de carburant, une réduction significative des émissions et une conduite fluide, notamment en milieu urbain. Ces atouts ont contribué à sa démocratisation sur le marché automobile.

Les avantages d’une voiture hybride

Une voiture hybride offre plusieurs avantages significatifs :

• Économies de carburant : grâce à l’assistance du moteur électrique, la consommation de carburant peut être réduite de 10 à 50% selon l’utilisation du véhicule.
• Respect de l’environnement : les voitures hybrides émettent entre 15 et 75% de CO2 en moins qu’un véhicule thermique équivalent, contribuant à une réduction notable de l’empreinte carbone.
• Autonomie : contrairement à un véhicule 100% électrique, une voiture hybride n’est pas limitée par l’autonomie de sa batterie. Le moteur thermique prend le relais lorsque la batterie est faible, permettant de longs trajets sans avoir à se soucier de la recharge.
• Performance et agrément de conduite : l’ajout du moteur électrique peut améliorer les performances de la voiture, notamment en termes de démarrage et d’accélération. De plus, la conduite est généralement plus silencieuse et plus douce.
• Bonus écologique et vignette Crit’Air : posséder une voiture hybride peut donner droit à des aides financières comme le bonus écologique ou la prime à la conversion. De plus, ces véhicules bénéficient d’une vignette Crit’Air favorable, leur permettant par exemple de circuler dans les zones à faibles émissions.
• Combinaison des avantages de l’essence et de l’électricité : une voiture hybride offre le meilleur des deux mondes, avec le silence et l’absence d’émissions à basse vitesse grâce à la motorisation électrique, et la puissance d’un moteur thermique pour les trajets plus longs ou à vitesse plus élevée.

Les inconvénients d’une voiture hybride

Malgré leurs atouts, les voitures hybrides comportent aussi quelques désavantages à prendre en considération :

Coût d’achat : Le prix d’achat d’une voiture hybride est généralement plus élevé que celui d’un modèle 100% thermique. Il faut donc parcourir un certain nombre de kilomètres pour rentabiliser ce surcoût grâce aux économies de carburant.

Usure des batteries : Les batteries des voitures hybrides ne sont pas éternelles. Leur remplacement peut représenter un coût important, même si leur durée de vie s’est nettement améliorée ces dernières années.

Risque pour les piétons : Lorsqu’une voiture hybride fonctionne en tout-électrique, elle ne fait pas de bruit. Cela peut représenter un risque pour les piétons qui ne l’entendent pas arriver.

Habitabilité : Sur certains modèles, l’emplacement de la batterie peut réduire l’espace disponible pour les passagers ou pour les bagages.

Poids du véhicule : Le système de motorisation hybride, avec sa batterie et ses deux moteurs, alourdit le véhicule, ce qui peut affecter ses performances et sa consommation de carburant.

Fonctionnement de la boîte de vitesses automatique dans une voiture hybride

La boîte de vitesses automatique joue un rôle crucial dans les véhicules hybrides. Grâce à un système électronique et électro-hydraulique, elle permet un changement de rapport sans intervention du conducteur. Le système évalue les conditions de conduite, notamment les pressions exercées sur l’accélérateur et le frein.

Contrairement aux véhicules à boîte manuelle, les boîtes de vitesses hybrides ont généralement cinq modes indiqués par des lettres. Ces lettres correspondent à différentes positions :

• N pour Neutre ou point mort
• D pour Drive ou conduite
• B pour Brake ou frein moteur

L’électronique associée à la partie électrique permet le passage des vitesses. Cette technologie permet une transition fluide et imperceptible entre les différents modes de conduite. Ainsi, le conducteur bénéficie d’une expérience de conduite optimale, combinant douceur et réactivité.

Peut-on rouler à l’essence avec une voiture hybride ?

Oui, une voiture hybride peut bel et bien fonctionner avec de l’essence. En fait, c’est l’un des éléments clés de son fonctionnement. Le moteur thermique, qui fonctionne principalement à l’essence, est combiné à un moteur électrique. Ensemble, ils travaillent de manière synchronisée pour assurer une conduite optimale. Dans les conditions de conduite normale, le moteur à essence alimente le véhicule lorsqu’une puissance accrue est nécessaire, par exemple lors des accélérations.

Lorsque la batterie de la voiture est faible, le moteur à essence peut également être utilisé pour générer de l’électricité et recharger la batterie. Cela permet d’augmenter l’autonomie de la voiture et d’éviter la nécessité de la recharger fréquemment.

Il est à noter que la quantité d’essence consommée par une voiture hybride dépend de plusieurs facteurs, dont le type de conduite, la vitesse et la topographie de la route. En général, les voitures hybrides sont conçues pour minimiser la consommation d’essence et maximiser l’efficacité énergétique.