Les véhicules hybrides, un compromis incontournable avant l électromobilité. Laboratoire Transport et Environnement R. Trigui INRETS-LTE Réseau National MEGEVH Journée RAE. 21 septembre 2010
Les différents véhicules carburant Moteur thermique TM Vehicule thermique: - pollution - Faible rendement SSE PE Machine électrique Vehicule Electrique: - Charge lente - Faible autonomie SSE Carburant PE Moteur thermique Machine électrique TM Vehicule Hybride: - avantage des deux technologies - Coût additionnel - Commande complexe 2
Le besoin de mobilité Trajet journalier> 60 km Valeurs moyennes des Trajets journaliers en Europe en 2007 20% 30% 50% 20 km < Trajet Journalier< 60 km Trajet Journalier < 20 km Autonomie d un VE nouvelle génération= 100 à 160 km Usage des VE possible 3
Mais : Plusieurs questions restent à résoudre Le bilan économique - Evolution du coût des batteries? - Le prix futur de l électricité? - Infrastructure de recharge Nouvelles habitudes de déplacement - La disponibilité de la recharge? - Choisir d autres moyens? Bilan Environmental - Emission CO2 du puits à la roue? - Analyse de cycle de vie? - Disponibilité des matériaux, extraction (Lithium)? 4 4
Véhicule hybride : Principe général Produits de dégradation Transformateur irréversible Réservoir d'énergie Système de couplage Grande autonomie Optimisation Transfo. réversible Stockage d'énergie Recharge Éventuelle (VHR) Fonctionnement sans émissions locales de polluants possible 5
Un peu d histoire En 1898 en Autriche Ferdinand Porsche réalise les premiers véhicules hybrides électriques (architecture série) 6
Niveaux d hybridations Micro-hybrid : Le moteur électrique sert uniquement à démarrer le moteur thermique après chaque arrêt (fonction stop & start).il peut aussi faire de la récupération au freinage. C3 SS Audi BMW Mercedes Honda Insight 101 gco2/km ~23000 E 2000 E Bonus Mild-hybrid : En plus des fonctions précédentes, le moteur électrique assiste le moteur thermique dans des phases d accélération (fonction boost) Full-hybrid : Le moteur électrique est également capable d assurer seul la propulsion du véhicule (mode tout électrique ou ZEV). ZEV = Zero Emission Vehicle Toyota Prius III 90 g CO2/km ~26000 E 2000 E Bonus
Taux d hybridation et gains de CO2 Emission de CO2 en utilisation 5 % VHR Charge décroissante 10 % 10 % 20 % 30 % 40 % Increasing cost TH VTH Micro Hyb. Mild Hyb. Full Hyb. Prolong. autonomie VE 8
Emission CO2 en g/km Emission de CO2 selon l usage. Positionnement de la Prius selon sa version EVALVH ADEME INRETS IFP ARMINES GREEN 260 13 véhicules essence (catalyse 3V) IFP/COMP_CAT3V.xls 220 Avg 180 140 Prius J 100 Prius I Prius II Prius III Urbain NEDC Route Autoroute Annonce Toyota pour la Prius rechargeable : 60g CO2/km 9
CO2 emission value in g/km Prius 03 Diesel COMPAR_CO2_VEH Emission de CO2 comparée Prius II vs Laguna Diesel EVALVH ADEME Prius INRETS IFP ARMINES GREEN 200 To be confirmed with on going tests 180 160 140 120 50 % 29 % 29 % 4 % 100 80 60 40 20 0 Urban EEC Road Motorway Average driving speed 10
Ou sont les véhicules hybrides? 11
Quels véhicules hybrides? Hybrid Vehicle Sales in the U.S., 1999-2006 source EERE 12
Prochaine étape : le véhicule hybride rechargeable : carburant SSE MT ME EP Machine électrique VE à prolongateur D autonomie -SSE haute énergie (>10 kwh) +GE pour autonomie - Hybride série - usage plutôt urbain http://www.chevrolet.fr SSE Carburant PE Moteur Thermique MT Machine électrique VHR : -SSE moyenne énergie (< 5 kwh ~ 20 km) -VHP + chargeur - Usage mixte http://www.toyota.com/ 13
Conclusion : Hybridation philosophie 1+1>2 : tirer la meilleure partie de chaque constituant Travaux d Optimisation : - Meilleure architecture adaptée à chaque usage - Pour chaque architecture/usage meilleur dimensionnement des composants (optimiser le côut) - Gestion de l énergie inteligente et adaptative Hybridation du système de stockage pour le VE Les véhicules à PAC seront aussi hybrides Hybridation progressive 14 14