Une Toyota Prius II rechargeable avec 200 km d’autonomie électrique

Une Toyota Prius II avec 200 kilomètres d’autonomie électrique : ça vous intéresse ? Comment ça, ça n’existe pas !? D’origine, non ! Mais Gilbert Trouvé a transformé son hybride simple en hybride rechargeable très efficace.

Toyota Prius Sol classique

A la base, la Toyota Prius de 2007 achetée d’occasion en 2009 par Gilbert Trouvé n’a rien d’exceptionnel. C’est une classique Sol, c’est à dire la version la plus simple. Avec sa batterie NiMH, elle ne dispose que d’une très faible autonomie électrique, de pas plus de 2 kilomètres, à condition de ne pas dépasser les 50 km/h. Révolutionnaire à la sortie du tout premier modèle en 1997, la visibilité de la Prius est désormais un peu floue, distancée par nombre d’engins électrifiés bien plus convaincants, doté d’un bien meilleur rayon d’action sans émissions locales. Même le modèle rechargeable officiel n’est pas très salivant, avec une vingtaine de kilomètres électriques obtenus d’une batterie pleine. Pour preuve, le volume de ses ventes en France : 94 en 2014, 68 en 2015, une trentaine à fin mai de cette année. La Prius IV PHEV, avec ses 55 km d’autonomie, n’arrive-t-elle pas trop tard sur un marché dominé par les constructeurs allemands ?

Depuis un modèle existant

A la genèse de la transformation de sa Toyota Prius, Gilbert Trouvé souhaitait rouler en voiture électrique, mais il n’existait surtout que des modèles à batteries NiCD qui ne pouvaient répondre à ses besoins. L’idée lui est donc venue de chercher à modifier un modèle existant, pas forcément une Prius, avec un maximum d’éléments d’occasions, afin de limiter le coût de l’opération.

Il ne manquait plus qu’un déclencheur pour se lancer dans l’aventure. Ce fut un britannique, Peter Perkins, qui joua ce rôle en rendant public le schéma de son BMS relativement accessible à un amateur. « Lui-même l’avait réalisé pour améliorer l’autonomie électrique d’une Honda Insight », précise, pour Automobile Propre, Gilbert Trouvé.

A123 – LiFePO4

Dès le départ, Gilbert Trouvé s’est dirigé vers des batteries lithium fer phosphate A123 20 Ah qui se présentent sous la forme de « poches dures » de dimensions approximatives 23 x 16 x 0,7 cm. Et il ne le regrette pas ! « Elles ont des performances assez extraordinaires en termes de puissance », précise-t-il. « Il est impossible qu’elles s’enflamment pour un rien », poursuit-il, évoquant « juste un peu de fumée quand on les perfore ». Mais attention à bien les gérer : « Autrement, ces batteries gonflent, chauffent, puis connaissent une importante augmentation de la résistance interne », prévient-il.

De 70 à 140 batteries

Le premier pack d’accumulateurs A123 assemblés par Gilbert Trouvé comptait 70 cellules A123 LiFePO4. « Un tel pack prend la place de la batterie NiMH montée d’origine dans la Prius, pour une substantielle augmentation de la capacité, 1,3 contre 4,5 kWh. Voilà ce que Toyota aurait dû faire ! », se désole-t-il. Et de citer la Chevrolet Spark EV et la Fisker Karma, comme voitures branchées exploitant cette technologie nanophosphate. Un deuxième pack identique a été ajouté, portant la capacité totale de l’ensemble à 9 kWh. « Les cellules sont assemblées par paires, ce qui me permet de conserver le même BMS », certifie-t-il. « C’est la configuration que j’utilise le plus couramment », rapporte notre interviewé.

4,5 + 4,5 + 9,8 = 18,8 kWh

Pour les plus longues distances, Gilbert Trouvé ajoute encore un pack supplémentaire amovible composé de 1.000 accumulateurs 18650 lithium-manganèse LG. « Leur format est celui des batteries d’ordinateurs portables, ou encore des Tesla », cite en exemple notre interviewé. Sa confiance dans cette technologie est plus modérée. Avec les 9,8 kWh ainsi ajoutés, la capacité totale embarquées, hors NiMH d’origine, s’élève à 18,8 kWh.

Des chargeurs de plus en plus puissants

« Au départ, j’utilisais un chargeur de 48 V (300-400 W), une alim chinoise avec laquelle il me fallait de 4 à 5 heures pour faire le plein des batteries A123 », avoue Gilbert Trouvé. L’appareil a été échangé contre un Eikon sans ventilateur d’une puissance de 2 kW. « L’été, il passait parfois en sécurité quand il était trop chaud », témoigne-t-il. Puis notre interviewé a réalisé un chargeur 3,5 kW en triphasé, avec lequel il devait tout de même s’arrêter encore 1h45 environ pour régénérer les accumulateurs LiFePO4.

« Désormais, c’est un appareil d’une puissance de 10 kW, d’un poids de 10 kilos, réalisé par Eltek avec des alims de centraux téléphoniques, que j’utilise pour charger en 30-45 minutes mes batteries A123 », explique-t-il. Les LG retrouvent leur capacité à l’aide d’un chargeur Eltek 2 kW. La voiture se branche « sur une ou plusieurs prise(s) 10/16 A, une de type 2 ou de type 3, et même sur une triphasée 32 A », détaille-t-il.

Carte GSM

Le chargeur, piloté par un bus can via un PC (pas de microcontroller), est associé à une carte GSM. « Avec cette installation, le PC régule la puissance de charge, et je reçois des SMS de service qui m’indique l’avancement de la charge et éventuellement les défaillances de l’appareil », se réjouit Gilbert Trouvé. « C’est rassurant pour un amateur, car ça permet de ne pas rester obligatoirement à côté de la borne », complète-t-il, avouant « aimer faire un peu de tourisme lors de ses déplacements ».

BMS+

Tout ce montage serait quasiment inutile, sans le boîtier d’un Canadien, un certain Norman, qui permet de tromper le « système nerveux » de la Prius, composé de plusieurs ECU. « Le défaut majeur de cette voiture, c’est qu’elle veut absolument savoir ce qui reste dans la batterie, sinon elle coupe tout », déplore Gilbert Trouvé. « Le BMS+ permet de faire croire à la Prius que la batterie n’est pas vide », poursuit-il. Sur son site, il détaille : « BMS+ utilise la tension totale du pack d’accus pour déterminer le niveau de charge. Il évalue aussi une résistance interne pour corriger ses calculs. Ainsi, il est capable de maintenir les accus dans une plage de tension acceptable pour leur durée de vie sans en connaître la capacité. Ceci permet de changer cette dernière sans reprogrammation ».

Plus d’essence

Désormais, Gilbert Trouvé roule avec un réservoir qui ne contient que 5 litres d’essence. Mais pour n’exploiter que la motorisation électrique, il a dû utiliser une astuce d’un australien qui indique à la voiture qu’il n’y a plus de carburant. Son système lui commande alors de se passer du bloc thermique. « Mes trajets sont réalisés à 99% ainsi », chiffre-t-il, ajoutant que, « grâce à un interrupteur, j’évite d’avoir à débrancher la pompe à essence ». Dès lors, sa Toyota Prius se conduit comme une voiture électrique, mais avec une vitesse maximale limitée à 85 km/h (ou 105 dans les descentes). « Il faut donc adapter sa conduite au fait qu’une partie de l’électronique de puissance et le jeu des ECU empêchent de disposer de plus de 25 kW sur les 50 théoriquement exploitables. Après 180.000 km au compteur, on peut dire que le freinage régénératif a bien épargné les plaquettes et disques de frein qui sont encore d’origine !

Modifiée ? Non !

Gilbert Trouvé n’aime pas dire que sa Toyota Prius est modifiée. D’ailleurs, il ne lui faut pas plus de 15 minutes, tous les 2 ans, afin de retirer son installation avant de confier sa voiture pour le contrôle technique obligatoire. Et environ 20 minutes pour tout remettre.

Pour éliminer tout risque de choc électrique, notre interviewé a séparé la batterie en plusieurs packs. Les connecteurs sont, eux, bien dissimulés dans l’habillage d’origine du coffre. Il se réjouit par ailleurs de bénéficier d’une particularité administrative, au niveau du type d’énergie. Sur sa carte grise, le champ P.3 est codifié « EE ». En 2007, quand sa Prius a été commercialisée en France, ce code désignait un véhicule hybride électrique. Aujourd’hui, il est accordé aux hybrides rechargeables essence/électricité. Et c’est bien ce qu’elle est finalement, non !? « Je n’ai fait qu’augmenter la durée d’utilisation des batteries, ce que rien n’interdit », plaide Gilbert Trouvé.

Combien ça coûte ?

Plutôt que de ressortir ses factures depuis 2009, Gilbert Trouvé a préféré répondre à la question en recherchant ce que pourrait coûter l’opération aujourd’hui. « Les 70 cellules A123, on peut les avoir sur un second marché à 1.600 euros livrés, soit 3.200 euros pour 9 kWh. Les LG n’ont pas changé de prix : 2.200 euros pour 9,8 kWh. A cela, il faut ajouter différents équipements, dont les chargeurs : 350 + 100 euros, respectivement pour le Eltek 10 kW des A123, et celui des LG. BMS pour 70 cellules fait soi-même, estimé à 200 euros. Le boîtier BMS+, peut-être 400 euros en l’achetant au Canada. Un PC d’occasion : 100 euros. Un dongle canusb : 120 euros. Plus plusieurs centaines d’euros pour les divers : contacteurs, câbles, cosses, boîtiers plastiques, etc., à ne pas négliger. Par exemple, rien qu’un câble à connecter sur une borne T2/T3, c’est 70-80 euros si on le fait soi-même. Le total doit atteindre les 7.000 euros ou les dépasser un peu, qu’on peut étaler sur plusieurs années. En ce qui me concerne, j’ai mis 4-5 ans à finaliser l’installation. Sur cette période, mon tableur indique que j’ai économisé 4.500 euros depuis 5 ans, et 80.000 kilomètres à rouler le plus souvent en électrique et beaucoup moins avec de l’essence », chiffre-t-il.

Smart Grid

Ce que ne compte pas le tableur de Gilbert Trouvé, ce sont les économies réalisées en exploitant les batteries LG. Pour la mobilité, elles ne sont utilisées que sur moins de la moitié du kilométrage totalisé, et uniquement pour les grands trajets. « En revanche, lors des 22 jours rouges prévus par mon abonnement électrique, j’alimente avec, le jour, ma maison. Egalement en cas de coupure général de courant. Je tiens une journée avec la moitié de la capacité du pack. Il suffit juste de le recharger aux meilleures périodes », rapporte-t-il.

Efficience

Accumulateurs, chargeurs, câblage, etc. : tout cela ajoute 80 kilos au poids de la Prius, dont plus de la moitié a pu être récupéré en échangeant la batterie de service au plomb par une au lithium, en n’embarquant que 5 litres d’essence sur les 45 que peut contenir le réservoir, et en jouant aussi sur divers fluides sous le capot, dont le lave-glace en particulier. Plus globalement, Gilbert Trouvé vise l’efficience. Voilà pourquoi il a également remplacé ses pneus pour des modèles « basse consommation ».

Il a même gagné sur l’aérodynamisme, parvenant à un Cx de 0,22, quand la Prius II et celle d’aujourd’hui affichent respectivement 0,26 et 0,24. Pour parvenir à cette performance, il a retiré l’essuie-glace arrière, caréné le dessous de la caisse, ajouté des caches aux roues arrière et des enjoliveurs pleins à l’avant, fermé la grille de prise d’air en bas du pare-choc, et garde le rétroviseur droit constamment replié, etc.

« Tous ces aménagements me permettent de réduire la consommation énergétique du véhicule de 20% », se réjouit-il, signalant, comme effets induits, « une autonomie en hausse, jusque 200 kilomètres, et moins de temps passé aux bornes de recharge, ce qui permet d’envisager d’effectuer plus de 600 km à la journée en mode entièrement électrique ».

Un site complet

Il y a tant de choses à dire sur la Toyota Prius de Gilbert Trouvé, qu’il faudrait lui consacrer plusieurs articles. Mais il se trouve que notre interviewé tient à jour un site Internet très complet, à retrouver à l’adresse https://priusev.wordpress.com.

Automobile Propre et moi-même remercions Gilbert Trouvé pour sa disponibilité, aussi bien sur le Vendée énergie tour, qu’au téléphone.