Comment fonctionne l’hybride rechargeable de BYD ?

Le système hybride rechargeable « maison » de BYD, baptisé DM-i, privilégie l’électrique. Revue de détails.

Elle s’appelle Super DM-i. Le DM est là pour « dual motor », le « i » pour « intelligence » et le super pour… « super ». La chaîne de puissance hybride rechargeable de BYD arrive sur nos routes européennes cet été avec le Seal U.

Elle est présentée (avec beaucoup d’insistance) par les responsables de la marque comme étant d’abord conçu comme un système électrique. Techniquement, ils ont raison. La plupart du temps, le véhicule est tracté et/ou propulsé sans intervention directe du moteur thermique. Mais en réalité, c’est un peu plus compliqué que cela…

Le matériel

Si vous ouvrez le capot avant du Seal U DM-i Design, les choses se présentent ainsi :

• À votre gauche, le bloc thermique. Il s’agit ici d’un 1,5-litre turbocompressé générant 130 ch.
• À votre droite, le casing électrique composé de deux machines, coiffées par l’unité de contrôle électronique.

Les deux machines électriques synchrones à aimants permanents sont placées l’une à côté de l’autre :

• Un moteur électrique, en liaison avec les roues via un réducteur, chargé de faire avancer la voiture. Il récupère également l’énergie au freinage.
• Un générateur. Il transforme l’énergie mécanique produite par le moteur thermique en courant pour alimenter la batterie ou le moteur électrique.

De surcroît, notre version Design est équipée d’une machine synchrone à aimants permanents placée sur l’essieu arrière.

Le tout est relié à une batterie de 18,3 kWh située sous le plancher.

Voici le meilleur schéma que j’ai pu trouver… (merci à ces ingénieurs de l’Université de Guangzhou).

Performance de la chaîne de puissance du BYD Seal U DM-i Design :

• Puissance : 323 ch
• Couple : 550 Nm

Machines modernes

Le moteur électrique avant en lien avec les roues est capable d’atteindre un régime de 15 000 tr/min. Les bobines de cuivre du stator sont montées en épingle à cheveux (hairpin technology). Ceci permet d’optimiser le remplissage des encoches, et donc d’accroître le couple généré, mais le montage se montre plus complexe que sur des fils de cuivre moins épais et à section classique.

• Puissance de la machine avant : 204 ch
• Puissance de la machine arrière : 163 ch

Côté bloc thermique, rien de révolutionnaire. Le 4-cylindres turbo maison présente des valeurs de couple et de puissance dans la moyenne basse. Le but est avant tout de présenter des valeurs de consommation réduites.

• Puissance : 130 ch

Quid de la batterie ?

La batterie de 18,3 kWh (valeur brute) est située sous le plancher. Cela autorise le Seal U DM-i à se passer d’un tunnel de servitude tout en évitant de grever le coffre.

C’est la composition lithium-fer-phosphate (LFP) qui a été retenue pour le Seal U DM-i. L’entreprise – qui contrôle presque toute la chaîne de valeur – revient à ses fondamentaux de fabricant d’accumulateurs. Sur la version Comfort, sa capacité sera portée à 26,6 kWh, portant l’autonomie 100 % électrique au-delà des 100 km selon la norme WLTP.

Le choix du LFP est industriel pour BYD. Mais il possède aussi sa logique. Les accumulateurs ainsi composés résistent à davantage de cycle charge-décharge que leurs copains NMC (nickel-manganèse-cobalt). Or, un véhicule hybride rechargeable connaîtra sans doute 4 000 à 8 000 cycles dans sa vie, contre un millier environ pour un véhicule électrique (sauf si vous êtes un très gros rouleur/une très grosse rouleuse).

Ceci est imputable à la fois à la capacité réduite des accumulateurs et à l’usage juste d’un PHEV : pour être rentables d’un point de vue énergétique, ils doivent être souvent branchés, par exemple, au travail la journée et au domicile la nuit. Au-delà, les LFP supportent mieux les recharges jusqu’à 100 %. Et elles sont moins chères à produire.

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Si l’on veut installer une batterie NMC sur un hybride rechargeable et la faire tenir longtemps – c’est le cas pour de nombreuses marques — on doit recourir à des « zones tampons » qui pénalisent largement la capacité nette par rapport au brut. Mais ce désavantage se compense par une densité énergétique bien supérieure.

BYD nous a montré un démonstrateur de son système DM-i. Cette maquette portait une blade battery d’un format inusité pour un hybride plug-in. Par inusité, nous écrivons des accumulateurs moins épais mais plus longs et larges que ce que l’on peut voir chez Stellantis, par exemple. S’agit-il là des dimensions réelles de la batterie de 26,6 kWh ? Malheureusement, malgré nos demandes taquines, BYD ne souhaite pas communiquer ses valeurs nettes ou de format de batterie.

Au-delà, les « piles » du Seal U DM-i n’en ont pas l’allure. BYD utilise ici aussi son concept de blade battery. Les modules classiques sont remplacés par des lames de près d’un mètre de longueur collées à des plaques d’aluminium. Le dispositif est plus léger, moins épais et facilite le montage, au prix d’une moindre réparabilité (on ne peut pas remplacer un module défaillant).  BYD fait grand cas de la gestion thermique de ses piles. L’une des originalités réside dans le fait que les circuits de climatisation et de refroidissement de la batterie sont communs.

Étant donné l’usage d’un PHEV, les oscillations en matière de puissance de recharge en fonction de la température mises en lumière par mon collègue Soufyane Benhammouda ne poseront a priori pas de problème.

Et quand on roule…

La voiture met tous ces éléments en musique en fonction des conditions. On peut diviser la conduite en cinq modes.

• 100 % électrique : la batterie alimente le moteur électrique qui fait tourner les roues, mode principal en ville ou avec un état de charge de batterie élevé.

• Hybride série : le moteur thermique démarre, fait tourner le générateur qui alimente le moteur électrique. Ce dernier fait tourner les roues.

• Hybride série-parallèle : lorsque la chaîne est fortement sollicitée (accélérations), le moteur électrique et le moteur thermique travaillent de concert.

• Thermique : ici, le moteur thermique transmet directement son mouvement en roue via un pignon fixe. Ceci lui permet de travailler dans sa zone d’efficience maximale (régime relativement élevé, vitesse stable).

• Récupération : la machine électrique, fonctionnant ici en position inversée, transforme l’énergie cinétique des roues en courant électrique, alimentant la batterie

Si vous avez la flemme de lire les points ci-dessus, cette vidéo d’origine BYD est très claire.

Par ailleurs, la voiture propose un mode de maintien de l’état de charge de la batterie, à l’image des e-Save sur les véhicules hybrides rechargeables Stellantis. Celui-ci descend plus dans le détail, puisqu’il permet de choisir par gradients de 5 % l’état de charge souhaité de 25 à 70 %. De quoi optimiser encore les consommations pour les plus hypermilers. Ou ceux qui effectuent un bout d’autoroute avant de s’engager sur du périurbain.

On notera aussi que le Seal U DM-i propose un chargeur Combo CCS. Si la puissance de recharge demeure faible avec 18 kW – nous sommes un hybride rechargeable – BYD y voit un moyen d’accroître le nombre de prises accessibles. De là à voir des PHEV branchés sur borne autoroutière…

Pas de boîte

Schématiquement, le Super DM-i évoque le système i-MMD/e:HEV mis au point et raffiné depuis une dizaine d’années par Honda sur ses Jazz, Civic, HR-V ou CR-V.

Comme son rival nippon, il propose « par défaut » un mode 100 % électrique destiné aux basses vitesses, un mode hybride où le bloc thermique sert de générateur, un deuxième mode hybride où le bloc thermique « assiste » l’électrique en cas de forte charge et un mode où seul le moteur thermique entraîne les roues, à vitesse constante, autour de 100 km/h.

Deuxièmement, les systèmes BYD comme Honda se passent de boîte de vitesses au sens conventionnel. Ici, pas de train épicycloïdal pour répartir le couple comme chez Toyota ou de rapports et crabots comme chez Renault.

L’arbre moteur mis en mouvement par l’ICE est couplé ou découplé vis-à-vis des roues par un embrayage. L’avantage est celui du coût (pas besoin de boîte), de la simplicité mécanique et de la réduction des frictions.

Pour voir la transmission BYD démontée, voici ci-dessous une vidéo artisanale en chinois…

À l’inverse de Honda, BYD n’a pas cherché à reproduire les sensations d’une voiture thermique avec montée en régime corrélée à la vitesse des roues et vrais-faux changements de rapports afin de rassurer les conducteurs et conductrices habituées au thermique.

Au volant, on ressent un léger effet « chewing gum » lorsque l’on presse fortement la pédale de droite, à l’image des systèmes Toyota. En revanche, les transitions entre les différents modes sont d’une grande douceur, presque transparentes en dehors des interventions du bloc thermique, souvent indifférentes à la vitesse des roues. L’effet est proche de la conduite d’un hybride Toyota…

Et les consos ?

Lors de notre essai du BYD Seal U DM-i Design, nous avons relevé une consommation de 6,7 litres/100 km et 20 kWh/100 km sur un trajet mixte. Ce test a été effectué avec une batterie pleine au départ et à 25 % à l’arrivée (avec plancher).

Des valeurs finalement légèrement supérieures aux relevés de mon collègue Soufyane Behammouda avec un Honda CR-V « plug-in » un peu plus petit et nettement moins puissant.

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Et à l’usage ?

On s’en reparle dans notre essai vidéo et texte du BYD Seal U DM-i.