Le moteur hybride : sources d'énergie

1. Deux sources d'énergies, un seul carburant : le pétrole

Les véhicules hybrides classiques utilisent à la fois de l'énergie électrique et du carburant fossile (essence généralement) pour se déplacer. Il se sert de l'une ou l'autre des énergies en fonction de la situation pour fournir le meilleur équilibre entre déplacement de la voiture, charge de la batterie et rendement énergétique.
Dans le cas de l'hybride classique, non-rechargeable, l'électricité fournie à la batterie provient intégralement du moteur thermique.

2. Convertir l'énergie fossile en énergie électrique

Dans un véhicule hybride, le carburant peut être converti en électricité de deux facons :

• Le moteur thermique peut servir uniquement à charger la batterie, pendant que le véhicule est propulsé par le moteur électrique. Dans ce cas, le moteur thermique tourne sur son point de meilleur rendement et entraine un alternateur, qui convertit l'énergie mécanique en électricité.
• Le moteur thermique peut également faire tourner les roues, et produire un surplus d'énergie mécanique. Dans ce cas, le moteur électrique va venir freiner le moteur thermique pour compenser le surplus : ce 'freinage' va permettre de recharger la batterie, le moteur électrique se comportant alors comme un alternateur.

Selon l'architecture hybride utilisée, l'une ou l'autre des solutions sera plus ou moins exploitée. La structure série-parallèle peut facilement passer de l'une à l'autre en fonction du besoin.

Dans les deux cas, c'est bien l'énergie du moteur thermique qui crée l'électricité et recharge la batterie.

3. Récupérer de l'électricité

Une des forces du moteur hybride est la possibilité de récupérer de l'énergie lors des phases de freinage et de levé de pied.

Alors que dans le cas d'une motorisation thermique classique, le freinage dissipe l'énergie liée à la vitesse du véhicule (on parle d'énergie cinétique) sous forme de frottement et de chaleur, le moteur hybride peut exploiter son moteur électrique pour fonctionner en alternateur et convertir le freinage en électricité.

De la même facon, en descente, la gravité maintient ou augmente la vitesse du véhicule : le moteur électrique peut alors intervenir pour absorber une partie de cette énergie, et ainsi recharger la batterie.

4. Quand l'énergie électrique est-elle utilisée ?

La batterie des moteurs hybrides classiques n'a pas une très grande autonomie. En général, ces véhicules sont capables de rouler entre 20 et 50km en 100% électrique au maximum.

L'utilisation du moteur électrique est pilotée par un ordinateur embarqué. Celui-ci analyse en continu la situation du véhicule, et détermine si le moteur électrique doit être utilisé ou non, comment, et si la batterie doit être rechargée ou au contraire être exploitée.

Cette gestion se fait selon un algorithme complexe, en général propre à chaque constructeur. Cependant, dans les grandes lignes, on essaie d'utiliser la propulsion électrique dans les cas suivants :

• En milieu urbain, quand la vitesse reste en-dessous de 50km/h : c'est dans ces conditions que les concentrations élevées de polluants deviennent nocives, et que le roulage est par défaut très dynamique. On trouve donc un grand intérêt à éviter d'utiliser le moteur thermique dans ces conditions, à condition que la batterie soit suffisamment chargée !
• A toutes les vitesses, lorsque le conducteur accélère fortement : dans ces situations, on en demande beaucoup au moteur thermique, qui va émettre plus de polluants. On va donc utiliser le moteur électrique pour soulager le moteur thermique : le moteur thermique devra fournir moins d'énergie, et émettra moins de polluants !

Lorsque la batterie est vide, on favorisera son rechargement lorsque le véhicule tourne dans des conditions stables : le rendement du moteur thermique sera alors optimal.