Hybride rechargeable Le meilleur des deux mondes

L'hybride rechargeable est de plus en plus prisé parce qu'il combine les avantages d'un moteur à combustion interne avec les émissions réduites d'un moteur électrique. ZF a développé un système hybride rechargeable qui permet aux véhicules de rouler plus vite et plus loin avec l'énergie fournie par la batterie qu'avec les systèmes tout hybride précédents.

Dans les véhicules hybrides, un moteur à combustion interne est associé avec un moteur électrique à combustion sans émissions locales. Mais dans de nombreux véhicules tout hybride, ces deux composants présentent un fonctionnement non homogène. De nombreux véhicules de ce type, par exemple, peuvent seulement rouler environ trois kilomètres (deux miles) avec l'énergie de la batterie, et à des vitesses qui ne dépassent jamais 50 km/h (30 miles/h). La plupart du temps, ces véhicules hybrides sont alimentés par leurs moteurs à combustion internes. La batterie relativement petite pour des raisons pratiques est seulement rechargée pendant que le véhicule roule – en général en récupérant l'énergie cinétique libérée lors des opérations de freinage, un processus également appelé « régénération ».

Une prise améliore la performance

Tout cela changera bientôt : les futurs modèles hybrides s'appuieront sur des batteries plus puissantes que l'on peut aussi recharger depuis des prises de courant externes. ZF fournit cette technologie hybride rechargeable avec une propulsion hybride qui permet aux véhicules de fonctionner comme tous les véhicules 100 % électriques : avec une autonomie jusqu'à 50 kilomètres (30 miles) par charge de batterie, ils couvriront les besoins quotidiens de la plupart des personnes en déplacement utilisant exclusivement de l'énergie électrique. Le mode de fonctionnement électrique supporte aussi de brèves pointes de 120 km/h (70 miles/h) sur de grandes routes ou des autoroutes – le moteur à essence prend seulement le relais à des vitesses plus élevées. La présence d'un moteur à combustion interne résout aussi le problème d'autonomie qui affecte encore les véhicules 100 % électriques.

Avec le nouveau système hybride rechargeable, ZF a réalisé un nouveau grand pas dans le développement de la technologie hybride que l'entreprise propose depuis 2008. « Nous avons introduit tellement d'innovations et de nouveaux développements que nous offrons maintenant aux constructeurs automobiles un nouveau système tout-en-un de fait qui permettra d'équiper d'une propulsion électrique une grande partie de leur éventail de modèles », explique le Dr Ralf Kubalczyk, directeur du département Développement de systèmes de transmission hybrides chez ZF et également chargé de l'intégration du système tout-en-un. Le moteur électrique le plus puissant joue un rôle important dans cette nouvelle configuration. ZF veut bientôt commencer à fabriquer des moteurs électriques de 90 kW pour le système hybride rechargeable.

Les éléments du module hybride

Deux concepts

En 2008, l'usine ZF de Schweinfurt a commencé à réaliser des modules DynaStart capables de délivrer une puissance de 12 kW.

Alexander Gehring, directeur du département Propulsions électriques chez ZF, et son équipe travaillent sur deux concepts : premièrement, sur un module hybride pouvant être incorporé dans les systèmes de transmission réalisés par ZF. Dans ce cas, le moteur électrique, l'embrayage de coupure et l'amortisseur de torsion ont été redéfinis pour le système et installés dans le carter d'embrayage de la boîte de vitesses. Mais l'équipe développe aussi des modules pour d'autres transmissions, afin que les ingénieurs concepteurs des constructeurs automobiles n'aient pas besoin de faire d'autres modifications sur les boîtes de vitesses qu'ils utilisent déjà. Certaines choses ont déjà changé dans la boîte de vitesses elle-même, basée sur une boîte automatique à 8 rapports très appréciée, à savoir la 8HP de ZF. L'équipe d'ingénieurs de Kubalczyk l'a personnalisée pour la transformer en un système rechargeable intégré.

Le troisième composant clé est l'électronique de puissance qui joue un rôle de premier plan dans la gestion d'énergie du système hybride rechargeable, en transformant l'énergie fournie par la batterie, à savoir la tension continue, en haute tension alternative dont le moteur électrique a besoin pour faire marcher le véhicule. L'électronique de puissance compense également toutes les fluctuations de tension que les conducteurs percevraient comme fluctuations de puissance gênantes et inattendues lors de l'accélération. ZF ne propose pas seulement un système tout-en-un, à une seule source. Tous les composants de la boîte à outils hybride modulaire de ZF sont aussi disponibles séparément.