Technologie : les limites de l'hybride

Vous faites peut-être partie de ces automobilistes qui s’intéressent depuis quelques temps déjà à la technologie hybride et vous vous interrogez sur l’intérêt ou non de choisir une voiture hybride lors d’un prochain achat. Voici quelques petites choses toujours bonnes à avoir en tête à propos de cette technologie.

I. Le pétrole comme source d’énergie principale

Qu’il soit hybride-essence ou hybride-diesel, le seul et unique moyen de faire le plein d’énergie d’un véhicule hybride non rechargeable, c’est d’aller à la pompe.

S’agissant de l’électricité produite à bord du véhicule, elle sera toujours d’une façon ou d’une autre produite indirectement à partir du pétrole : en phase de décélération (régénération), en descente (une partie de l’énergie potentielle du véhicule est alors transformée en électricité via le générateur électrique) ou directement à partir du moteur thermique pour recharger la batterie lorsque cela est nécessaire.

II. Le système hybride

Il représente à lui seul l’essentiel de la complexité technologique d’une voiture hybride. Dans le cas des véhicules dits « full hybrid », i.e ceux offrant le niveau d’hybridation le plus aboutit, le système hybride doit gérer à chaque instant la répartition entre la partie thermique et la partie électrique. Avec une difficulté supplémentaire : la possibilité pour la partie électrique de devenir à chaque instant, génératrice.

Plus que la batterie, c’est bien le système hybride en tant que tel qui rend l’architecture d’un véhicule « full hybrid » intrinsèquement plus couteuse à produire que celle d’un véhicule thermique classique.

De tous les systèmes hybrides disponibles sur le marché aujourd’hui, le système Toyota baptisé « Hybrid Synergy Drive » est indiscutablement le plus abouti. Il repose sur une architecture spécifique associant un moteur à essence à cycle Atkinson adapté au fonctionnement du mode hybride (on/off), et deux moteurs électriques, couplés entre eux par le biais d’un train épicycloïdal (ou train planétaire). Son principal intérêt est de supprimer la boîte de vitesse et l’embrayage, deux organes mécaniques assez mal adaptés au fonctionnement d’un véhicule hybride.

Ce n’est d’ailleurs pas par hasard que pour la nouvelle Jazz, Honda a opté pour un système proche du système Toyota. Même chose pour l’américain Ford qui après s’être essayé à l’hybride sur plusieurs de ses modèles (non commercialisés en Europe) a finalement opté pour une solution identique à la solution Toyota pour son nouveau C-Max hybride.

De fait, l’hybride reste une technologie assez difficile à placer sur des véhicules d’entrée de gamme (inférieur à 15 000 €).

III. La batterie

Une critique que l’on entend souvent à propos de la technologie hybride, c’est sa très faible autonomie en mode électrique. Rien de surprenant à cela dans la mesure où le dimensionnement de la batterie est directement lié à la quantité d’électricité qu’un véhicule hybride est capable de régénérer sans l’aide du moteur thermique (d’un point de vue énergétique, le recours au moteur thermique pour recharger directement la batterie n’a aucun intérêt sauf dans le cas d’une utilisation exclusivement urbaine).

Les lois de la physique étant ce qu’elles sont (E = 1/2 mv² + mgh), une voiture hybride de 1,5 t avec ses passagers, lancée à 120 km/h depuis le haut d’une longue descente de 1 kilomètre à 7 % de pente ne régénéra guère plus de 0,35 kWh dans le meilleur des cas. Pas besoin d’une grosse batterie de plusieurs kWh pour cela donc. Car l’énergie électrique disponible dans la batterie hybride n’a pas vocation a être accumulée mais bien à être réutilisée à chaque fois que cela est nécessaire.

IV. L’importance de l’aérodynamisme

Si la Toyota Prius est encore considérée aujourd’hui comme la référence des voitures hybrides, ce n’est pas uniquement du à son système hybride en tant que tel. Dès la genèse du projet Prius, tout a été pensé pour offrir à cette voiture une efficacité maximale, notamment d’un point de vue aérodynamique.

Sa silhouette atypique est intimement liée à la recherche du meilleur SCx possible. Pour réduire au maximum la consommation de carburant sur route et autoroute mais aussi et surtout pour limiter les pertes aérodynamiques à la décélération à la faveur de la régénération d’électricité.

L’autre solution pour favoriser la récupération d’énergie à la décélération est d’opter pour un puissant frein moteur. C’est le choix fait par BMW sur la i3 qui affiche un SCx 25 % supérieur à celui d’une Prius III, malgré l’étroitesse de ses pneumatiques !

Un frein moteur élevé est un moyen potentiellement efficace d’améliorer l’efficacité énergétique d’un véhicule mais c’est un choix difficile à assumer dans le cas d’une berline hybride à vocation familiale.

V. L’hybride rechargeable, le futur de l’hybride ?

Pas si sûr ! En voulant combiner le meilleur de la technologie hybride avec l’électrique, les constructeurs automobiles se heurtent jusqu’à maintenant à deux difficultés récurrentes : le coût et l’encombrement de la batterie.

Excepté le choix assumé de Toyota de limiter l’autonomie EV de la Prius III rechargeable à 20 km seulement (un peu moins en hiver), l’architecture hybride rechargeable impose bien souvent de grignoter une partie du coffre ou du volume habitable pour pouvoir loger la batterie. L’autre conséquence est d’augmenter la masse à vide dans des proportions non négligeables pour espérer atteindre 50 km minimum en mode EV en conditions réelles d’usage.

De fait, dans un grand nombre de situations, c’est plutôt l’électrique à prolongateur d’autonomie qui risque de s’imposer au détriment de l’hybride rechargeable qui devrait rester réservée aux véhicules haut de gamme pendant quelques années.

VI. Bilan

En attendant que l’offre en véhicules électriques à prolongateur d’autonomie s’élargisse et que les prix diminuent, l’hybride non rechargeable reste une solution tout à fait intéressante pour qui à besoin d’un véhicule offrant une autonomie importante.

Comparativement à n’importe quel véhicule thermique classique, l’hybride sera toujours bien plus recommandable en milieu urbain, là où la qualité de l’air doit devenir une vraie priorité.

Parce que le tout thermique en ville pour rouler à moins de 30 km/h de moyenne, ça commence à bien faire !