Échange d'alimentation hybride

En ce qui concerne les véhicules hybrides, l'électronique et les batteries ont tendance à attirer le plus l'attention. Mais c'est l'élégante ingénierie mécanique qui a établi Toyota en tant que leader du marché des hybrides. À présent General Motors , DaimlerChrysler , et BMW appliquent le génie mécanique pour rattraper leur retard. Les trois constructeurs ont uni leurs forces pour développer une technologie de transmission qui pourrait battre le système de Toyota, du moins sur l'autoroute.

GM, DaimlerChrysler et BMW comptent sur leurs transmissions hybrides bimodes (illustrées ici) pour rattraper Toyota. (Crédit : GM)

Les brevets de Toyota pour leur véhicule hybride se concentrent sur les systèmes de contrôle et la transmission sophistiquée utilisés pour déplacer et partager la puissance entre le moteur, les moteurs électriques et les roues. Il y a beaucoup de mécanique dans le système, explique David Hermance, ingénieur exécutif pour l'ingénierie environnementale au centre technique de Toyota Gardena, en Californie. Même si vous apportez des améliorations significatives du côté électrique, si vous ne faites pas un bon travail du côté mécanique, vous n'obtenez pas autant d'efficacité, et vous cherchez à améliorer l'efficacité partout où vous le pouvez.

Les premiers hybrides de GM et DaimlerChrysler étaient des hybrides dits légers offrant un gain d'efficacité relativement faible. (BMW n'a pas encore sorti d'hybride.)

Le système hybride de Toyota est particulièrement différent en raison de sa transmission à répartition de puissance. À ce jour, des concurrents tels que Honda ont intégré l'énergie électrique en ajoutant des moteurs à des transmissions plus conventionnelles. Par conséquent, le moteur d'un hybride doit fonctionner pour que le véhicule puisse se déplacer. En revanche, la transmission de Toyota permet aux hybrides tels que la berline Prius et le SUV Highlander de démarrer en mode tout électrique, laissant le moteur éteint pendant le régime à basse vitesse et à couple élevé où la puissance mécanique du moteur est la moins efficace. Le moteur ne démarre que lorsque le conducteur demande plus de puissance que les moteurs électriques ne peuvent en fournir ou pour recharger la batterie du véhicule.

La transmission de Toyota utilise également son mode véhicule électrique (EV) pour conduire ses hybrides en marche arrière, il n'est donc pas nécessaire d'intégrer des marches arrière dédiées aux transmissions conventionnelles.

Quelque 500 ingénieurs de GM, DaimlerChrysler et BMW développent un nouveau système de transmission qui offre un fonctionnement en mode EV tout comme Toyota. La transmission ajoutera une astuce supplémentaire : le système peut également retirer le côté électrique de la transmission hors de la boucle et fonctionner en mode moteur uniquement. Leur transmission hybride à deux modes, brevetée en 1999 par GM et actuellement utilisée dans ses bus hybrides, remplace les moteurs par un ensemble d'engrenages fixes, verrouillant le moteur sur l'arbre de transmission. Les moteurs électriques aident à rendre le commutateur transparent en synchronisant la vitesse des deux ensembles d'engrenages, mais une fois le changement de vitesse terminé, les moteurs sont hors de vue. Les moteurs font tout le réglage fin et les embrayages s'enclenchent. C'est la grande révolution avec le bimode, explique Tim Grewe, ingénieur en chef de GM pour le groupe motopropulseur hybride bimode.

Retirer les moteurs électriques de la transmission offre deux avantages. Lors du déplacement de charges lourdes à un clip stable, les moteurs électriques sont inefficaces car ils représentent en fait une traînée sur le moteur. Mettre les moteurs électriques complètement hors ligne dans de tels scénarios rend le fonctionnement global de la voiture plus efficace. L'avantage le plus important, dit Grewe, réside dans l'emballage de la transmission. En échangeant les moteurs en fonctionnement haute puissance, les partenaires de l'alliance se débrouillent avec des moteurs plus petits. Le résultat est une transmission hybride qui n'est pas plus grosse qu'une transmission conventionnelle. Nous avons retiré les embrayages et installé des moteurs électriques, ce qui nous a permis de l'emballer dans un volume similaire, explique Grewe. Cela devrait simplifier les modifications de conception et d'assemblage nécessaires pour proposer l'hybride en option sur les véhicules existants.

Rich Schaum, ancien ingénieur en chef chez Chrysler et nouveau président de la société basée à Warrendale, en Pennsylvanie Société des ingénieurs automobiles , affirme que GM a une position de brevet très solide pour la transmission à deux modes et qui permet aux partenaires de l'alliance de suivre leur propre voie avec une meilleure technologie. L'architecture de la technologie bimode poursuivie par GM, DaimlerChrysler et BMW est supérieure à ce qui est actuellement dans les rues d'autres fabricants, dit Schaum.

Bien sûr, prévient Schaum, il ne faut pas supposer que Toyota restera immobile. L'ingénieur hybride de Toyota Hermance ne s'engagera pas sur la question de savoir si Toyota envisagerait un système à deux modes. D'une part, dit Hermance, il n'est pas clair si les conducteurs naviguent suffisamment pour offrir un avantage significatif. La question devient, quelle fraction de l'entraînement total se trouve dans ce régime d'équilibre ? Jusqu'à ce que nous voyions des données de test de cycle réelles pour leur système, il est difficile d'évaluer le type d'amélioration qu'ils ont pu ou non apporter, explique Hermance.

Néanmoins, Hermance appelle le concept à deux modes une bonne idée en principe, en particulier dans les camions pleine grandeur, un segment de marché où Toyota n'a pas encore appliqué sa technologie hybride.

GM lancera le bimode à la fin de l'année prochaine dans le VUS pleine grandeur Chevy Tahoe, et DaimlerChrysler suivra au début de 2008 avec une version hybride du tout aussi costaud Dodge Durango. Les deux constructeurs affirment que le système à deux modes et les moteurs plus efficaces rendront leurs VUS jusqu'à 25 % moins assoiffés de carburant que leurs homologues non hybrides – des performances qui pourraient valoir beaucoup d'argent s'il peut inverser la récente forte baisse des profits élevés. SUV à marge provoquée par des prix élevés à la pompe.

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