Fonctionnement de l'hybridation HYbrid2 et HYbrid4 de PSA
Vous vous souvenez de l'Hybrid4 des années 2010 ? Il est désormais temps de l'oublier puisqu'un nouvelle génération débarque sous les carrosseries des Peugeot / Citroën (sans oublier DS ...). Il s'agit donc des versions hybrides rechargeables en 4X2 (HYbrid2 de 225 ch) et 4X4 (HYbrid4 de 300 ch).
Développée par Aisin (boîte), PSA, Valeo (moteur arrière) et GKN (réducteur), et présentée en première mondiale à Paris en 2018, il s'agit de concentrer le tout dans une boîte de vitesses automatique qui a été ici bricolée pour rendre l'auto hybride.
| HYbrid | HYbrid4 | PSE | |
|---|---|---|---|
| Thermique | 180 ch | 200 ch | 200 ch |
| Electrique | 110* ch | 110* ch AV. + 110* ch ARR. |
110* ch AV. + 113* ch ARR. |
| Couple total | 360 Nm | 520 Nm | 520 Nm |
| Puissance totale | 225 ch | 300 ch |
360 ch |
| Batterie | 13 kWh | 13 kWh | 11.5 kWh |
* : selon les versions : Opel / DS / Peugeot / Citroën, les moteurs électriques sont annoncés de 108 à 113 ch. Les moteurs situés à l'avant et à l'arrière sont les mêmes.
Le but d'Aisin est ici de pouvoir proposer l'hybridation à tous les constructeurs sans qu'ils n'aient de modification à faire sur leurs châssis et moteurs. Attention toutefois, la solution dont on parle ici est compatible avec les autos à moteur transversal et non pas les autres à version longitudinale (de toute manière il n'y a rien de longitudinal chez les Français ... Sauf la Chiron et l'Alpine mais est-ce que ça compte ?).
Spécifications élémentaires de l'HYbrid PSA
Comme je viens de le dire, il s'agit d'électrifier une boîte existante afin de l'adapter au plus grand nombre d'autos possibles. Et comme j'ai parlé de moteur transversal, il s'agit donc d'une boîte très compacte qui évite donc d'être plus large que les classiques, cela permet d'éviter de devoir décaler le moteur un peu plus sur la droite comme avec une A3 e-Tron (ou Golf GTE) qui ont un dispositif d'embrayage plus encombrant.
Elle est donc d'origine japonaise, ceux qui ont créé le HSD si réputé de Toyota : Aisin (qui est donc appartenu à 30% par la marque Toyota). Pour les versions 4X4 HYbrid4, le moteur arrière est d'origine Valeo.
Présentation au mondial de Paris 2018, au même moment que le dévoilement public des hybridations PSA et DS (E-Tense) qui emploient cette technologie. On pouvait donc retrouver le matériel exposé sur le stand Aisin bien que les visiteurs ne l'avaient clairement pas compris
Pour tout vous dire, Aisin est partie de la BVA8 FWD (Front = transversal Wheel Drive) qui est bien connue puisque utilisée chez BMW (Steptronic, uniquement sur les modèles transversaux) et chez PSA (EAT8) pour ne citer qu'eux. Il s'agit donc d'une boîte à convertisseur de couple dont l'architecture interne est à trains épicycloïdaux.
Ils ont eu l'idée ici de retirer le convertisseur de couple pour le remplacer par un embrayage multidisque qui est doté d'un moteur électrique ...
Aisin propose deux solutions : la traction et la transmission intégrale. Dans le premier cas seul le train avant est animé, et ça se comprend s'agissant de faire rouler des tractions à moteur transversal. La deuxième solution consiste à ajouter un moteur électrique sur le train arrière, ce qui rappelle donc la première génération d'Hybrid4 dont a bénéficié les 508 et 3008. La différence ici est qu'on cumule deux trains animés électriquement, l'ancien dispositif impliquait seulement l'arrière.
Il est ici possible de rouler en tout électrique (HYbrid et HYbrid4) sur 40 à 50 km selon la configuration.
Comment ça fonctionne ?
Dans le principe ça fonctionne comme les offres concurrentes bien qu'ici il y ait quelques spécificités ... C'est donc un montage parallèle avec un moteur thermique (180 ch), un moteur électrique (108 ch) et une boîte de vitesse pour délivrer le cumul de puissance aux roues (qui ne dépasse pas 225 ch pour éviter de casser la transmission un peu frêle me semble-t-il, cela étant géré par le calculateur évidemment). Mais voyons les différents modes d'utilisation pour entrer un peu plus dans les détails, commençons alors par le mode électrique qui va en intéresser beaucoup.
Voici l'original
Avec un schéma expliquant un peu la logique du mécanisme, ici débrayé donc en mode 100% électrique. En rouge l'axe moteur (volant moteur / vilebrequin) et en noir l'axe d'entrée de boîte
Ici embrayé, ce qui lie le moteur à la boîte de vitesses (et au rotor par la même occasion). On est ici en mode combiné ou thermique selon que le stator reçoive du jus ou pas
Mode électrique
L'embrayage du dispositif sert ici à déconnecter le moteur thermique du reste de la chaîne cinématique. C'est à dire que quand il est débrayé, tout reste connecté ensemble sauf le moteur qui est mis de côté, en gros c'est comme si vous le mettiez dans votre coffre, il n'a absolument plus de contact avec le reste de la mécanique.
Dans ce cas, le moteur électrique de 108 ch se débarrasse donc du lourd moteur thermique (faire tourner les engrenages d'un moteur éteint est vraiment difficile, demandez à votre démarreur !) pour animer plus sereinement les roues, cet embrayage se retrouve quasiment sur tous les dispositifs concurrents (sauf Toyota HSD qui est très spécial).
Pour rappel, un moteur électrique fonctionne de cette manière : on fait circuler du courant dans le bobinage de cuivre autour de l'aimant permanent (ou même un bobinage électrifié, c'est la même chose), le courant qui traverse le bobinage induit une force électromagnétique (une aimantation) qui va interagir avec l'aimant. Résultat, le courant qui passe dans la bobine fait bouger l'aimant de manière circulaire car le montage est conçu pour obtenir ce mouvement (logique si on veut animer une roue). Bref, on joue avec la force électromagnétique pour obtenir un mouvement, il n'y a donc pas d'usure de frottement car pas de contact. Il y a toutefois un peu usure quand même car le bobinage subit un effet Joule qui le fait chauffer, sans oublier le roulement qui fait tourner le rotor à haute vitesse.
Mode combiné
Ici on est en mode électrique comme vu précédemment, sauf qu'on rajoute sur la chaîne cinématique le moteur thermique. Le calculateur va alors embrayer (ou plutôt laisser embrayé, car un multidisque est à la base embrayé. Le calculateur ne peut que débrayer en réalité) le moteur thermique pour le connecter au rotor. Le rotor va donc recevoir du couple via la force électromagnétique du moteur électrique ("bobinage autour qui génère une aimantation") mais aussi du couple par le vilebrequin moteur par l'intermédiaire de l'embrayage multidisque.
Récupération d'énergie
La force inertielle de l'auto lancée va permettre de faire tourner les aimants permanents du rotor dans le bobinage. En tournant, cela va induire (d'où le nom d'inducteur pour le stator) du courant dans le bobinage / stator qui va ensuite être récupéré dans les batteries pour les recharger. Cela induit aussi un frein moteur qui est plus ou moins important selon la gestion électrique du répartiteur de puissance (on a alors des réglages permettant de le moduler). Plus d'infos sur le freinage régénératif / récupération d'énergie ici.
Version HYbrid4 ?
La déclinaison HYbrid4 permet donc d'avoir cette fois-ci quatre roues motrices, avec notamment un moteur électrique sur le train arrière (Valeo). Ce moteur est le même que celui situé à l'avant, soit une puissance délivrée de 108 ch. Le calculateur va alors gérer la cohérence d'utilisation des trois moteurs car il n'y a pas d'arbre de transmission qui va à l'arrière pour synchroniser le tout via une boîte de transfert / différentiel.
Voici ce que donne en vrai le moteur électrique qui anime le train arrière
Mode électrique
Ici la batterie aura la tâche l'alimenter les deux moteurs électriques, avec bien évidemment le moteur thermique qui est désolidarisé. A l'arrière pas besoin d'embrayage ou autre dispositif de ce genre, le moteur est connecté au différentiel via un réducteur (on ne cale jamais la fréquence du moteur électrique sur la même que les roues, on ajoute alors un réducteur qui incarne alors une boîte à un seul rapport).
Les batteries pourront ici potentiellement se vider plus vite car il y a plus de moteurs à faire tourner, c'est pour cela qu'elle est un peu plus généreuse que sur les versions à traction.
Mode combiné
Facile de déduire le mode combiné qui est alors similaire à celui de la version deux roues motrices.
Mode récupération d'énergie
Ici ça fonctionne de la même façon que sur les tractions sauf qu'on a un avantage de taille. Avoir deux moteurs permet de multiplier la récupération énergie par deux puisqu'on a alors deux générateurs au lieu d'un.
C'est un avantage qui n'est pas anecdotique car un seul moteur ne peut récupérer qu'une énergie limitée sinon il surchauffe et peut faire fondre les bobines (après c'est fichu ...).
Bien entendu, il faut que la batterie puisse accueillir toute cette énergie, ce qui n'est généralement pas le cas ... Le surplus d'énergie est alors envoyé dans des résistances spécialement conçues pour transformer l'énergie électrique en chaleur (effet Joule), ce que fait une simple ampoule je vous l'accorde. Notez que le freinage électromagnétique est très utilisé sur les poids lourds car l'effet Joule est bien moins important qu'avec de la friction mécanique (plaquette disque) mais que ce type de freinage ne suffit pas pour arrêter totalement une masse inertielle (plus on ralenti, moins ça freine ...).
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Dernier commentaire posté :
Par Kris33 (Date : 2022-08-22 21:26:24)
Bonjour et merci pour votre article très détaillé
Je me permets une question pour une hybride rechargeable 225 cv
En fonctionnement électrique seul comment se passe la gestion de la boîte à vitesse, est elle différente du mode hybride, afin d’optimiser la gestion du moteur électrique.
Tous les rapports sont-ils utilisés compte tenu de la limitation à 135 km/h en mode électrique
Merci par avance pour vos réponses
- Par taurus
TOP CONTRIBUTEUR (2022-08-25 09:47:37) : Que voulez vous dire par 135 Km/h serai t'elle avantager par rapport au autres véhicule!. - Par Admin
ADMINISTRATEUR DU SITE (2022-08-26 10:02:42) : Je pense, mais je ne peux l'attester (n'ayant pas développé le dispositif ..), qu'il y a un seul rapport d'utilisé en mode électrique, celui qui offre le meilleur compromis accélérati on/efficie nce selon les caractéristiques du moteur électrique. Mais rien n’empêche en théorie le mode électrique d'utiliser plusieurs rapports (voyez si vous sentez un petit passage de temps à autre en mode électrique forcé, vous aurez votre réponse).
Les 135 km/h de limite sont déterminés de manière arbitraire (bridage volontaire), car ça pourrait aller plus haut. Le but est d'offrir une vitesse autoroutière pour que ça se vende mieux (dans les faits il est peu avantageux de le faire tellement ça vide rapidement la batterie).
En mode hybride l'auto fonctionne comme une thermique normale avec l'assistance du moteur électrique (avec parfois le moteur thermique coupé). Ici le moteur électrique pourra donc travailler sur différents rapports.
En gros le moteur électrique peut utiliser tout autant de vitesses que le thermique, et la seule chose à connaître est la stratégie qui a été codée dans les calculateurs (que vous pouvez déduire en étudiant l'auto dans sa manière de fonctionner : en utilisant différents modes de conduite et en faisant attention si il y a des passages de rapports en mode 100% électrique). - Par Kris33 (2022-08-28 16:49:26) : Merci pour votre réponse
J’ai effectivement constaté en mode électrique un semblant de passage de vitesse à une allure assez basse environ 20 km/h, c’est d’ailleurs pour cela que je pose la question
Étant donné la configuration de l’ensemble moteur boîte il me semblerait judicieux d’utiliser les rapports de la boîte en tout électrique afin de disposer de la plage de fonctionnement avec le meilleur rendement du moteur électrique.
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