Priustorique

L’ère Priustorique correspond à la préhistoire de l’automobile. Elle prend fin en 1997 lorsque Toyota commercialise la première Prius.

Toyota a mis au point une motorisation hybride essence-électrique nommée Hybrid Synergy Drive. Plus de 20 ans après, Toyota n’a jamais cessé d’améliorer ce dispositif. C’est l’esprit nippon de perfectionnement perpétuel qui coule dans les veines du système hybride de Toyota.

Depuis 1997 et jusqu’à présent, c’est le système hybride le plus avancé au monde.

Le système profite des technologies hybride-série et hybride-parallèle, tel un 2 en 1, là où tous les constructeurs qui n’ont pas de licence auprès de Toyota sont obligés de faire avec l’une ou l’autre.

Il serait facile de qualifier ce système d’usine-à-gaz.
Bien au contraire, et de très loin. Le système Hybrid Synergy Drive est en fait mécaniquement simple et cela explique son extrême fiabilité :

  • Uniquement composé d’engrenages
  • Pas de boîte de vitesse
  • Pas d’embrayage
  • Pas de turbo
  • Pas de courroie d’accessoires
  • Pas de courroie de distribution (chaîne)
  • Pas de FAP
  • Pas de vanne EGR
  • Pas de démarreur
  • Pas d’injecteur haute pression
  • Le moteur thermique est arrêté 43% du temps, tourne à vitesse régulière, ne subit pas de contrainte et sa cylindrée est de 1,9 litres pour seulement 90 ch
  • Batterie NiMH qualité made in Japan

Hybrid Synergy Drive

Le système est composé d’un moteur thermique essence (ICE en bleu) assisté par un moteur-générateur électrique (MG1 en vert). L’association des 2 est effectuée grâce à une transmission à train épicycloïdal d’engrenages (en bleu clair, voir section suivante).

Un second moteur-générateur électrique (MG2) est directement couplé à la transmission. Ce moteur permet d’assurer la propulsion 100% électrique ou le freinage génératif.

Les moteurs-générateurs électriques pouvant injecter ou récupérer de l’énergie, le bilan énergétique reçu par les roues peut donc s’exprimer ainsi :

E = (ICE ± MG1) ± MG2

Le résultat pouvant être positif (propulsion) ou négatif (freinage génératif).

MG1 permet de démarrer instantanément ICE et régule continuellement l’énergie finale fournie (ICE ± MG1). ICE fonctionne soit en sous-régime ou soit en sur-régime, mais toujours en favorisant la situation qui offre le meilleur rendement possible. MG1 va absorber les petites variations et lisser les contraintes subits par ICE. ICE en sous-régime est assisté par MG1, en sur-régime MG1 récupère l’excédant sous forme électrique.

ICE est un moteur thermique essence à cycle Atkinson. Le rendement de ce type de moteur est de presque 40% mais le couple est faible. Le défaut de couple est alors compensé par MG2. Les moteurs électriques ayant un couple très élevé dès le premier tour !

Lors du freinage MG2 récupère l’énergie cinétique sous forme électrique. 70% de l’énergie cinétique récupérée pourra ainsi être restituée pour propulser le véhicule.

Au final ICE est arrêté 43% du temps en moyenne.

e-CVT

Comme l’énergie dans les roues peut être vulgarisée ainsi :

E = (ICE ± MG1) ± MG2

il est donc possible de faire varier les flux d’énergies dans MG1 et MG2, en positif ou en négatif, pour faire évoluer, sans le moindre pallier, l’énergie fournie aux roues. Par le jeu des additions et des soustractions d’énergie dans MG1 et MG2 les roues peuvent recevoir de l’énergie (propulsion), fournir de l’énergie (freinage) ou ne rien faire (arrêt) alors que ICE fonctionne et MG1 génère de l’électricité (cas de l’embouteillage si la batterie est vide).

Cette variation continue de l’énergie est permise grâce à la transmission e-CVT axée autour d’un train épicycloïdal uniquement composé d’engrenages. Donc, sans boîte de vitesses, sans emballage, sans variateur.

L’engrenage rouge est directement couplé à MG2 puis aux roues.

L’engrenage vert est en permanence entraîné par MG1. Le comportement de MG1 détermine la distribution l’énergie de ICE vers les roues et/ou vers la batterie dans des proportions variables.

Le porte-engrenages bleus est entraîné par ICE.

Sans ordinateur de bord, il est impossible de faire fonctionner le véhicule. Celui-ci contrôle tout, en agissant sur ICE, MG1 et MG2 en fonction de la demande du conducteur, des conditions routières et du niveau de la batterie.

Pour le conducteur tout est simple cependant, il utilise la pédale d’accélérateur, la pédale de frein et bien sûr le volant.

Phases de fonctionnement

Le système hybride chasse les gaspillages et les pertes d’énergie à travers différentes phases de fonctionnement. A l’usage, il n’y a évidemment pas besoin de se soucier du fonctionnement technique. Voici les différentes phases :

Préchauffage

Il dure environ 40 secondes après l’allumage. ICE fonctionne dans un mode spécial préchauffage et son énergie est récupérée par MG1. MG2 seul propulse le véhicule.

Le but est de supprimer le mauvais rendement des moteurs thermiques lorsqu’ils sont froids et donc de limiter la pollution.

Propulsion 100% électrique

MG2 propulse le véhicule.

Le but est d’esquiver les mauvaises consommations des moteurs thermiques à basse vitesse, particulièrement au démarrage.

Sous-régime moteur

ICE fonctionne en sous-régime mais le rendement est bon. MG1 compense le manque d’énergie.

Le but est de ne pas forcer le moteur thermique à augmenter en puissance et ainsi faire des économies d’énergie.

Sur-régime

ICE fonctionne en sur-régime mais le rendement est bon. MG1 récupère l’excédent d’énergie et la stocke dans la batterie et/ou la réinjecte dans MG2 (création de couple).

Le but est de compenser le manque de couple des moteurs thermiques de type Atkinson. En vitesse de croisière le système oscille entre sur-régime et sous-régime légers pour isoler le moteur thermique des contraintes.

Freinage

MG2 récupère l’énergie cinétique et la stocke dans la batterie. ICE est éteint.

Le but est de récupérer de l’énergie cinétique qui aurait été perdue autrement avec un freinage à friction. L’énergie sera restituée à 70% par la suite.

Marche arrière

MG2 déplace le véhicule en 100% électrique.

Charge à l’arrêt

Si le niveau de la batterie est trop bas, alors ICE fonctionne et charge la batterie à travers MG1. C’est le cas dans les embouteillages qui s’éternisent.

Le but est de recharger la batterie à défaut de le faire avec le freinage génératif. Le rendement est moins bon mais reste le meilleur dans un embouteillage.

Eco-conduite

Le véhicule est géré automatiquement et est de lui-même économique.
Cependant, si vous venez d’un véhicule Priustorique, à moteur thermique classique, vous pourriez être déroutés, par exemple, par la presque absence de frein moteur, par la non-corrélation entre le bruit moteur et l’accélération, etc.

Voici quelques exercices pour vous permettre appréhender rapidement votre véhicule hybride. Cela se résume à de nouvelles habitudes à adopter. Vous les auriez pratiquées de vous-même avec le temps, le but ici est de vous adapter rapidement aux caractéristiques de votre véhicule hybride.

Certains exercices sont moins évidents que d’autres. Passez au suivant dès que vous réussissez le précédent. Cependant, en fonction des conditions routières, il se peut que vous soyez menés à démarrer fort ou freiner fort et ainsi ne pas suivre les consignes ci-dessous.

Prérequis

Sélectionnez le mode ECO et laissez-le.

Reprenez en mains votre distance de sécurité. La zénitude de la conduite hybride favorise naturellement le maintient de cette distance.

Anticipez.

Exercice 1 : freinage génératif

Le freinage génératif est léger mais permet de récupérer l’énergie cinétique de la voiture en la stockant dans la batterie.

70% de l’énergie cinétique pourra ainsi être recyclée dans la propulsion. C’est donc une des clés majeures de l’économie de carburant.

Appuyez sur la pédale de frein en maintenant le niveau dans la zone CHG.

Exercice 2 : relâcher

Le frein moteur n’existant presque pas le véhicule continue sur sa lancée dès que vous relâchez l’accélérateur. Il faut jouer de cet atout en libérant l’accélérateur assez tôt à l’approche d’un carrefour, d’un giratoire, d’un feu tricolore, etc.

La perte de vitesse est entre 5 et 10 km/h et ne gène en fait pas les autres usagers de la route.

Exercice 3 : maintenir

Après avoir atteint la vitesse de croisière, il est possible de propulser le véhicule avec peu d’énergie, voire en 100% électrique (si moins de 70 km/h), grâce à un appui léger sur l’accélérateur.

Cette consigne paraît inatteignable au premier abord, mais en réalité elle ne pose aucun problème et sans avoir les yeux rivés sur le témoin de système hybride. Vous arriverez à parcourir d’assez longues portions en 100% électrique aussitôt que les manies inculquées par les moteurs Priustorique seront oubliées.

Exercice 4 : démarrage en électrique

Si vous venez d’un véhicule Priustorique, vous aurez tendance à appuyer fort sur l’accélérateur et vous déclencherez le moteur thermique à tout va.

Au démarrage, lancez le véhicule de 0 à 15 km/h en restant dans la zone électrique (première moitié de la zone ECO). Cette nouvelle habitude devient au fur et à mesure naturelle.

Ce point est important car les moteurs thermiques à faible vitesse peuvent faire des pointes de consommation de 70L/100.

Exercice 5 : accélération

N’hésitez pas à accélérer progressivement jusqu’à la zone PWR si nécessaire. Cependant il faut anticiper pour ne pas accélérer fort si c’est pour ralentir bêtement après.

Exercice 6 : embouteillage

Avancez avec un filet d’énergie en 100% électrique.