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#1 02-09-2016 18:52:03

Audi-Tech
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[Q5 hybrid quattro] Les notions de technologie hybride Audi

Notions fondamentales de la technologie hybride

Technologie hybride

Le terme « hybride » provient du mot latin « hybrida » et désigne le fruit d'un croisement ou d'un mélange. Dans un contexte technique, le mot hybride désigne un système combinant deux technologies différentes.

Lorsque l'on parle de concepts de propulsion, la notion de technique hybride peut avoir deux acceptions :

•  la propulsion en bi-carburation et
•  la technique de propulsion hybride



Propulsion en bi-carburation

Par propulsion en bi-carburation, on entend des véhicules équipés d'un moteur à combustion interne capable d'utiliser différents carburants pour dégager de l'énergie motrice. Ainsi, les systèmes utilisant des carburants fossiles et renouvelables (diesel/biodiesel) ou des carburants liquides et gazeux (essence/gaz naturel/GPL) sont bien connus et de plus en plus fréquemment représentés sur le marché.


Technologie de propulsion hybride

Les systèmes de propulsion hybrides sont la combinaison de deux groupes motopropulseurs dont les principes de fonctionnement sont différents.
À l'heure actuelle, on entend par technologie hybride la combinaison d'un moteur à combustion interne et d'une machine électrique. Cette dernière peut être utilisée en tant que générateur pour la production d'énergie électrique à partir de l'énergie de déplacement (récupération), en tant que moteur pour la propulsion du véhicule et en tant que démarreur pour le moteur à combustion.

En fonction de l'organisation de cette structure de base, on distingue trois types de propulsion hybride :

•  la propulsion micro-hybride,
•  la propulsion hybride partielle,
•  la propulsion hybride intégrale.

propulsion-hybride.png


Propulsion hybride intégrale

Une machine électrique plus puissante est associée à un moteur à combustion interne. La conduite en mode tout électrique est possible. La machine électrique soutient le moteur à combustion dès que les conditions le permettent. Les trajets à faible vitesse sont effectués en tout électrique. Une fonction start-stop du moteur à combustion est réalisée. La récupération est utilisée pour recharger la batterie haute tension.

Un embrayage situé entre le moteur à combustion interne et la machine électrique permet de découpler les deux systèmes. Le moteur à combustion n'est démarré qu'en cas de besoin. Utilisation sur l'Audi Q5 hybrid quattro, prévue sur d'autres modèles.

puissance-motrice.png


Propulsion hybride partielle

La propulsion hybride partielle correspond au plan technique et de par ses composants à la propulsion hybride intégrale, à la restriction près qu'elle ne permet pas de rouler en mode tout électrique. Elle possède une fonction de récupération, une fonction start-stop
et une fonction d'appoint, la fonction « boost ».


Propulsion micro-hybride

Dans le cas de ce concept de propulsion, la composante électrique (démarreur électrique/générateur) sert uniquement à implémenter une fonction start-stop. Une partie de l'énergie cinétique peut être de nouveau convertie en énergie électrique lors du freinage (récupération). La propulsion du véhicule en tout électrique n'est pas prévue.

Les caractéristiques de la batterie 12 volts sont adaptées aux démarrages fréquents du moteur. Disponible sur de nombreux modèles Audi, par ex. sur l'Audi A1.

propulsion-micro-hybride.png

Propulsion hybride intégrale

Les propulsions hybrides intégrales se divisent en quatre sous-groupes :

•  Propulsion hybride parallèle
•  Système de propulsion hybride à branchement de puissance
•  Propulsion hybride série
•  Propulsion hybride série à branchement de puissance


Propulsion hybride parallèle

L'architecture parallèle se caractérise par sa simplicité. Elle est utilisée lorsqu'un véhicule existant doit être « hybridifié ». Le moteur à combustion interne, la machine électrique et la boîte de vitesses sont montés sur un même arbre. La puissance totale résulte de l'addition de celles du moteur à combustion et de la machine électrique. Ce concept permet de reprendre un grand nombre de pièces du véhicule de base. Sur les véhicules à transmission intégrale, la transmission de la force motrice aux quatre roues est réalisée par une architecture hybride parallèle.

hybride-parallele.png


Système de propulsion hybride à branchement de puissance

Un système de propulsion hybride à branchement de puissance possède un moteur à combustion et une machine électrique. Les deux moteurs sont montés sur l'essieu avant. La force motrice est transmise à la boîte de vitesses par le moteur à combustion ou par la machine électrique via un train épicycloïdal.

Contrairement à l'architecture hybride parallèle, il n'est donc pas possible d'appliquer à la roue la somme des puissances des deux types d'entraînement. La puissance générée est, en partie, utilisée pour propulser le véhicule et, en partie, stockée sous forme d'énergie électrique dans la batterie haute tension.

branchement-hybride.png


Propulsion hybride série

Le véhicule est exclusivement propulsé par la machine électrique et le moteur à combustion n'a aucune liaison mécanique avec l'essieu entraîné. Le moteur à combustion entraîne uniquement un générateur électrique, qui alimente en courant la machine électrique et charge la batterie haute tension durant la marche.

hybride-serie.png


Propulsion hybride série à branchement de puissance

Le système de propulsion hybride série à branchement de puissance est une forme mixte des deux systèmes hybrides susmentionnés. Le véhicule possède un moteur à combustion et deux machines électriques. Le moteur à combustion et la machine électrique 1 se trouvent sur l'essieu avant. La machine électrique 2 est montée sur le train arrière. Ce concept s'applique à un véhicule à transmission intégrale.

Le moteur à combustion et la machine électrique 1 peuvent entraîner la boîte de vitesses du véhicule via un train épicycloïdal. Là encore, la puissance des deux types d'entraînement ne peut pas s'additionner et être transmise à la roue sous forme de puissance globale. La machine électrique 2 située sur l'essieu arrière est activée en cas de besoin. Comme le veut le concept, la batterie haute tension est implantée entre les deux essieux du véhicule.

branchement-hybride-2.png

Autres notions

Hybride plug-in

En général, ce terme désigne un véhicule à propulsion hybride, dont la batterie haute tension autorise également une charge externe via une station de charge ou une prise électrique domestique. Il constitue ainsi une forme mixte entre un véhicule purement hybride et un véhicule électrique. Les véhicules hybrides plug-in allient les avantages des véhicules à moteur à combustion et à pile.

Récupération de l'énergie

On entend par récupération*(du latin : « recuperare ») l'utilisation de l'énergie de déplacement du véhicule lors de sa décélération.
Cela revient à dire que, durant les phases de freinage et de décélération, il y a récupération de l'énergie « gratuite », qui est momentanément stockée dans la batterie du véhicule. La fonction de récupération est un composant essentiel de la gestion de l'énergie électrique.


Flux d'énergie entre les composants haute tension

Conduite électrique : la batterie haute tension est déchargée

En mode de conduite électrique, du courant est prélevé de la batterie haute tension. Le réseau de bord 12 volts est alimenté en courant par la batterie haute tension.

Récupération : la batterie haute tension est chargée

Contrairement à ce qui se passe durant les phases d'accélération, il y a réalisation durant les phases de décélération d'un freinage électrique par le moteur de traction et la batterie haute tension est donc rechargée. Une partie de l'énergie est déjà récupérée dès que le conducteur lève le pied de l'accélérateur. Durant le freinage, la quantité d'énergie récupérée augmente en conséquence. Le réseau de bord 12 volts est alimenté par le moteur de traction pour propulsion électrique.

flux-d-energie.png


Machine électrique

La notion de machine électrique est utilisée à la place des concepts de générateur, de moteur électrique et de démarreur. Fondamentalement, tout moteur électrique peut également être utilisé comme générateur. Lorsque l'arbre du moteur de la machine électrique est entraîné de manière externe, il fonctionne comme un générateur et fournit de l'énergie électrique. Lorsqu'on applique une énergie électrique à la machine électrique, elle
fonctionne comme un moteur. La machine électrique d'un véhicule hybride électrique remplace donc le démarreur conventionnel du moteur à combustion ainsi que le générateur conventionnel (alternateur).

machine-electrique.png


Appoint de puissance électrique (E-boost)

De la même manière que les moteurs à combustion possèdent une fonction de kick-down, qui permet d'exploiter la puissance maximale du moteur, la propulsion hybride propose une fonction E-boost. Lorsque cette fonction est exécutée, la machine électrique et le moteur à combustion fournissent leur puissance maximum respective. On obtient ainsi une valeur totale plus élevée. La somme des puissances des deux types d'entraînement correspond à la puissance totale de la chaîne cinématique.

En raison des déperditions techniques de puissance à l'intérieur de la machine électrique, la puissance du générateur est inférieure à la puissance motrice. Sur l'Audi Q5 hybrid quattro, le moteur à combustion a une puissance de 155 kW, et la machine électrique, dans sa fonction de générateur, une puissance de 31 kW. En tant que moteur électrique, la machine électrique a une puissance de 40 kW. Conjointement, le moteur à combustion et la machine électrique utilisée comme moteur électrique fournissent une puissance de 180 kW

appoint-de-puissance.png


Roue libre

En roue libre, le moteur roule sans propulsion active. Le moteur à combustion est coupé et la machine électrique alimente le réseau de bord 12 volts par récupération. Il n'est alors pas prélevé de courant de la batterie haute tension.


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