Nature Humaine (amocalypse)
Méhari/Véhicules électriques>Amélioration>Moteur électrique>Méhari hybride
Première version: 2003-09-10
Dernière version: 2011-11-12
Sommaire de la page
Pourquoi une voiture hybride ?
Comparaison Dynastart (années 1930-50) et Dynalto
Les hybrides en 2009
Les 2cv hybrides
Et bien c'est simple. Aujourd'hui (2008) on sait très bien faire des
voitures électriques très efficaces, avec 200 ou 300 kms d'autonomie pour une
vitesse de 100 km/h, et qui se rechargent dans la nuit. Vu qu'on fait entre 3
et 40 kms par jour pour l'aller et retour au boulot, une voiture complètement
électrique se justifie tout à fait, on ne la recharge qu'une fois par semaine
et on s'en tire avec un coût 100 fois moindre que le thermique.
Le Hic, c'est si un jour on veut partir à la mer... C'est là que le bât
blesse, soit on accroche la voiture électrique au cul de la CX TD, soit on ne
part qu'avec la CX.
Mettre un groupe électrogène pour recharger les batteries du moteur
électrique? Pourquoi pas, mais l'alternateur qui va convertir l'énergie
mécanique en électricité n'a qu'un rendement de 50%... Donc autant utiliser
directement les 100% de cette énergie mécanique, en branchant directement le
moteur du groupe électrogène sur l'embrayage... donc en gros de se mettre en
configuration hybride, c'est à dire un moteur thermique + un moteur
électrique, l'un et l'autre marchant chacun leur tour, en même temps ou
ensemble (soit avec le moteur électrique qui dope la puissance, soit qui
prends sur le moteur électrique pour recharger ses batteries).
Sortie en 2011, c'est enfin la vraie solution apportée au problème : une voiture 100% électrique sur 100 kms, et les 3 fois dans l'année où on a besoin de descendre de Paris à Lyon, on enclenche un groupe électrogène qui optimisé, permet de rouler à 110 km/h sur l'autoroute tout en ne consommant que 2 l aux 100. C'est la vraie architecture que devrait avoir une hybride, le moteur thermique n'étant vu que comme une extension permettant d'alimenter le moteur électrique principal.
L'idée est la même : utiliser une machine électrique réversible, c'est à dire qui soit moteur dans certains cas (démarrage moteur thermique, surcroît de puissance à l'accélération, fonctionnement tout électrique en ville), générateur de courant le reste du temps (fonctionnement moteur thermique sur longues distances, récupération d'énergie dans les freinages).
Le problème à résoudre est le couple à fournir pour pouvoir démarrer dans toutes les conditions (froid...).
Pour résoudre ce problème, les démarreurs actuels tournent à 5000 rpm quand le moteur est entraîné à 100 rpm.(rapport 1/50) Un moteur électrique dans l'axe est forcément 1 pour 1. Un rapport 1/50 ferait que le dynalto tournerait à 250 000 rpm à un régime moteur de 5000 rpm!!! Donc à l'époque du dynastart, le moteur thermique avait soit un faible couple de démarrage (peu de taux de compression ou utilisation d'un décompresseur qui laisse entrouverte une soupape d'échappement) soit ne démarrait pas à froid.
Le deuxième problème, c'est le courant continu, qui est disponible dans la
voiture, mais qui nécessite à moteur de démarreur à collecteur à lamelles
donc une usure des charbons rapides. (la dynamo des 2cv d'avant 70 est
exactement dans ce cas) Dans le cas du démarreur, il tourne environ 24 h dans
toute la duré de vie de la voiture donc ce n'est pas un problème, dans le cas
de la dynamo, il tourne en permanence, donc c'est un problème important.
C'est pourquoi la dynamo (production de courant continu) a été remplacée
dans la fin des années 60 par l'alternateur (production d'un courant
alternatif monophasé (redressé par des diodes de puissances) dont le champ
magnétique du rotor est tout le temps le même (attention, sur un tour
s'entend. Sa puissance peut varier en fonction du courant demandé), donc ne
nécessite qu'un collecteur à bagues donc moins d'usure. A la fin des années
90, on a même remplacé le rotor électromagnétique par des aimants
permanents, pour éviter cette dernière usure de la bague. La régulation se
faisant autrement, il n'y a pas besoin d'envoyer 1 A de courant dans le rotor
pour récupérer 2 A dans le stator-induit.
Pour le dynalto, la solution est sans balais (plus d'usure), très grand
diamètre pour avoir du couple, le 36V pour limiter les intensités à hacher,
et une électronique de puissance très coûteuse (actuellement) pour
transformer le continu en alternatif pour que l'alternateur devienne moteur (et
pour amortir les vibrations du moteur).
Sinon, l'idée du moteur hybride est effectivement la meilleure solution,
sachant qu'il devrait y avoir la place entre l'embrayage et la boîte d'y loger
l'alterno-démarreur!
Au fait, il est possible de loger l'alternateur derrière l'hélice comme
l'était les dynamos, en utilisant une démultiplication sur le même axe, ou
du moins qui prends très peu de place. Un alternateur en lui-même prend moins
de place qu'une dynamo. On bénéficierait du refroidissement supérieur et
gain de place en hauteur pour affiner le capot devant, voir alternateur derrière ventilo.
En terme d'intégration et répartition de masse, l'alterno-démarreur est
la solution idéale sous le capot d'une deuche. Ce ne sera pas un moteur
hybride, elle ne roulera jamais en électrique pure à l'instant t mais sera
"aidée" par le couple fournit par l'alterno-démarreur, vitesse constante sur
route plane par ex.
N'oublies pas que l'on peut avec l'alterno-démarreur pour fournir une couple
inverse c'est à dire freiner en combinaison avec les freins classiques bien
sur, vu la surcharge de poids non négligeable par rapport à une deuche. Et
bien sur on n'aura pas le "petit régulateur" pour gérer cette énergie
électrique entre la batterie, le moteur atmosphérique et les consommateurs.
Le dynalto peut normalement fonctionner seul pour faire avancer la voiture,
c'est notamment dans l'utilisation stop and go que le moteur thermique
s'arrête, et c'est le moteur électrique qui relance la voiture à 30 km/h
avant que le thermique ne redémarre et ne prenne le relais.
Pour cela, il y a une grosse batterie supplémentaire, 42 V de mémoire, qui
est là juste pour contenir un peu de puissance électrique, et suffisant pour
booster la voiture pendant 8 s ou la faire redémarrer en électrique. Ensuite
elle se recharge rapidement.
Quand au poids supplémentaire, il n'y a que le poids de cette batterie (à la
louche dans les 20-40 kg), l'alterno-démarreur et ses boitiers de contrôle
devant peser moins lourd qu'un démarreur + un alternateur.
A ce moment, il vaut mieux utiliser une petite turbine à gaz (rendement 40%
contre 35% pour les meilleurs diesels) uniquement pour suppléer aux batteries,
le carburant hydrocarbure étant la meilleure façon d'emporter un max
d'énergie sous un volume et un poids réduit. Le moteur principal est alors
électrique. Mais comme les constructeurs ne le font pas encore, je pense qu'il
y a encore pas mal de problèmes à traiter.
Le meilleur compromis pour l'instant me semble l'alterno-démarreur, mais là
encore (Citroën l'avait annoncé pour 2002...) il semblerait qu'ils aient des
problèmes pour mettre au point l'électronique de commande. Ce mode ne demande
qu'une batterie classique de 12V (pour l'allumage du flat-twin, les phares, le
démarreur, etc) + une batterie additionnelle en 42V, de faible capacité car
ne servant qu'a démarrer la voiture jusqu'à 30 km/h, ou à fournir pendant 8
s un surcroit de puissance de 8ch.
Le problème c'est les ampérages mis en jeu, la législation allemande
demandant de ne pas dépasser 42V pour monsieur tout le monde (Bon, Citroën a
bien contourner la loi pour ses haute pression dans les suspensions
oléo-pneumatiques). Le dynalto doit être capable de fournir 6 kW pendant 8 s
en mode complément d'énergie pour les dépassements. Cela fait un ampérage
instantané de 6k/42 = 142 ampères pendant 8s (soit 0,22% d'une heure). Pour
fournir cet ampérage, il nous faut une réserve d'énergie de 142*0,0022 =
0,31 Ah alors qu'une petite batterie automobile c'est 42 Ah). En plus, une
batterie d'automobile doit fournir un courant de 60A pour le démarreur et ce
pendant plusieurs minutes des fois (il m'est arrivé de laisser tourner pendant
4 fois 30 s avant de me décider à vérifier qu'il n'y ai pas un problème,
comme une bobine débranchée! et la batterie pouvait fournir encore), alors
qu'avec le dynalto au bout de 8 s l'assistance se coupe et l'alternateur
recharge la batterie additionnelle. Donc la batterie additionnelle n'a pas
besoin d'être énorme, juste de fournir une tension de 42V donc beaucoup plus
d'éléments (ou plaques) en série, mais moins grandes qu'une batterie
classique (surface des plaques minimes vu la faible quantité d'énergie à
fournir).
Cette batterie est donc plus longue mais moins haute.
Les batteries de camion sont très lourdes en regard de la puissance qu'elles
doivent fournir au démarrage (moteur diesel avec plus de compression, c'est
pourquoi les batteries des voitures diesel sont plus lourdes).
Bref, la batterie additionnelle n'ayant pas beaucoup d'énergie à contenir (10
Ah à tout casser), à mon avis elle reste dans les 40 kg (une batterie au
plomb 12V de 42Ah pesant 11kg, je multiplie grosso-modo par 4).
La toyota prius a 2 moteurs, électrique et essence. En plus le moteur
électrique fonctionne aussi comme un groupe électrogène si les batteries
sont vides. Ce moteur fait aussi accessoirement office de démarreur (gain de
poids partout).
Autre avantage de l'hybride, c'est en tout terrain, on pourrait bénéficier du couple amélioré du moteur électrique pour mieux passer les difficultés.
D'après une étude, plus le moteur électrique est puissant en comparaison du moteur essence, plus l'économie d'essence est importante. de 10% pour une micro hybride (Système Stop and Start) à 40 % pour une full hybride plug in (rechargeable sur batterie et au moins 40 kms d'autonomie en électrique).
Il s'avère aussi qu'un groupe électrogène optimisé et tournant à régime constant puisse approcher des 40 - 50% de rendements, et deviendrait plus efficace pour alimenter une motorisation 100% électrique plutôt qu'un hybride. à voir.
La 2cv hybride réalisée par la société néerlandaise 123 Ignition de
Albert de Gier, en ajoutant un petit moteur en parallèle à la boîte de
vitesse. Les batteries sont dans le coffre, et l'ensemble est géré par
électronique, vu que cette société fait dans les modules électroniques et
s'amuse avec ça, comme de réaliser une injection électronique pour les
flat-twins.
Voir le site www.123ignition.nl
Voir l'article dans Planète 2 CV d'août-septembre 2005.
à suivre...