Hybridation légère, Schaeffler impose le 48 V

Hybridation légère, Schaeffler impose le 48 V

 

Les technologies d’hybridation sont désormais nombreuses. Mais jusqu’à présent toutes les solutions assistant le moteur thermique imposaient des tensions supérieures à 200 V qui plaçaient ces véhicules dans la catégorie des électriques, un handicap pour l’entretien et un coût élevé pour la fabrication.

Schaeffler a beaucoup travaillé sur sa solution d’hybridation légère et l’a désormais imposé avec une production en grande série avec le nouveau Scénic Renault, en collaboration avec Continental. L’équipementier propose déjà sa deuxième génération, plus autonome, plus économe et presque plus simple !

Avenir et actualité

Les constructeurs veulent des solutions plus économiques pour des innovations modestes. L’hybridation est donc destinée à utiliser des moyens moins sophistiqués pour réussir sa percée commerciale. C’est une des raisons pour lesquelles le 48 V doit s’imposer, selon Schaefflet et Continental qui travaillent ensemble sur des solutions qui ont déjà des applications en première monte, avec le Scénic Hybrid Assist. Celui-ci bénéficie de la première génération de leur technologie, alors que e duo d’équipementier présente déjà la seconde génération, dotée d’atouts beaucoup plus convaincants pour un surcout minime.

Le module d’embrayage est assez complexe, pour gérer en douceur les liaisons : moteur thermique, machine électrique et boîte de vitesses.

Alterno-démarreur, courroie polyV

Pour la première comme pour la seconde génération, l’hybride 48V repose sur l’installation d’un alterno-démarreur qui dispose d’une puissance moyenne de 11,7 kW-h. Relié par une courroie renforcée au vilebrequin, cette machine est capable d’apporter un surplus de puissance au moteur, ainsi que de le démarrer, mais peut recharger la batterie lithium-ion de 48 V d’une capacité de 14 kW notamment lors des ralentissements. L’installation initiale est traditionnelle sur la « face avant » du moteur, c’est à dire devant la distribution. Moins coûteux en développement, il impose simplement un entraînement renforcé de l’alternateur (et en mode inversé, moteur), une électronique de puissance qui permet le mode moteur autant que recharge électrique et une batterie de 48 V suffisante pour délivrer sur de courtes période un surcroît d’énergie. Sur le Scénic, il s’agit de 100 kg supplémentaires. Le paramétrage fait pour Renault permet l’utilisation de l’alterno-démarreur comme « booster » de puissance lors des reprises à bas régime, venant suppléer le délai de mise en route du turbo-compresseur. Le gain de rendement mesuré du Scénic est de 10 % par rapport à un modèle équivalent sans l’assistance électrique.

 

Gazoline Technology Car II, 48V optimisé

Les concepteurs du système ne veulent pas s’arrêter à une adoption du 48 V sur des véhicules classiques. La maîtrise de l’électronique de puissance et des batteries permet maintenant d’envisager la motorisation temporaire d’une voiture avec des moteurs basse tension 48 V. Avec un alterno-démarreur, il faut donc déplacer la machine électrique pour permettre l’entraînement direct de la boîte de vitesses. C’est le but de la seconde génération du GTC II de Schaeffler et Continental, qui rapproche un peu plus l’hybridation légère 48 V d’une hybride comme Honda ou Volkswagen les intègrent. Le modèle est en effet l’intégration de l’alterno-démarreur entre le moteur et la boîte de vitesses. La poulie d’entraînement de la courroie est alors positionnée en parallèle du volant moteur, avec un embrayage qui peut raccorder le moteur électrique directement à la boîte de vitesses, au moteur ou le découpler totalement. La courroie entraîne également le compresseur de climatisation.

Implanté dans le coffre dans l’emplacement de la batterie. L’ensemble est compact et un espace plus grand est disponible pour la batterie.

Multiples lois de fonctionnement

Plusieurs phases de fonctionnements peuvent se présenter :

Au démarrage du moteur thermique, l’embrayage de boîte est ouvert (désaccouplé), l’embrayage alterno-démarreur est fermé. Dès le moteur thermique entraîné, l’alterno-démarreur passe en phase de recharge de la batterie.

Sur route, l’alterno-démarreur peut agir comme renfort du moteur thermique (booster), en récupérateur d’énergie (alternateur), être désactivé ou assurer la motorisation du véhicule quand peu de puissance est nécessaire.

Le véhicule fonctionnant en « stop and start », l’alterno-démarreur peut entraîner indépendamment le compresseur de climatisation.

Sous le capot, il ne reste pas beaucoup de place. Prototype, l’implantation n’est pas optimisée.

Notre test

Réalisé sur circuit privé, il s’agit uniquement d’une prise en main très brève, permettant d’expérimenter les différentes possibilités de fonctionnement.

Le démarrage est très doux. Le moteur optimisé est assisté par la machine électrique dès lors que la batterie est suffisamment chargée. Dès que la vitesse se stabilise, le moteur thermique peut se débrayer et laisser la place au seul moteur électrique. En situation urbaine, l’action du « stop and start » est très bien filtré par l‘action de la courroie à tendeur double effet. Bien gérée, la recharge de la batterie peut être rapide. La mise au point du véhicule que nous avons essayé ne semble néanmoins pas optimisée sur la récupération d’énergie. L’action sur le frein ne produisant pas immédiatement une recharge batterie. C’est par ailleurs le problème de ces véhicules hybrides, qui permettent difficilement de gérer le mode « roue libre » pour économiser l’énergie en conduite anticipative, et passent trop vite en mode récupération d’énergie et donc frein moteur.

Résultat du cycle d’homologation, avec un moteur non optimisé, correspondant au moteur de GTC 1ere génération.

La solution GTC II de Schaeffler et Continental est séduisante, mais déjà plus complexe à implanter sur un véhicule existant. Le gain ne parait pas beaucoup supérieur à la première génération mais laisse entrevoir de nombreuses possibilités d’utilisation, et comme une réelle hybridation telle qu’elle est comprise par l’usager.

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