Trois solutions, un objectif

Notre besoin de mobilité individuelle continuera de s’intensifier dans les années à venir. Mais dans le même temps, il faut prendre en compte les directives ambitieuses de l’accord de Paris conclu en 2015. Conformément à ce dernier, il convient de contenir le réchauffement mondial moyen en dessous de 2 degrés Celsius par rapport à l’ère préindustrielle et le secteur des transports doit devenir climatiquement neutre d’ici 2050. Cela signifie que notre mobilité doit sensiblement changer. Le groupe motopropulseur de nos voitures joue un rôle crucial à cet égard. Les constructeurs automobiles doivent donc développer des solutions techniques pour répondre aux besoins environnementaux, sociaux et économiques.

Émissions proches de zéro: de gros progrès ont été réalisés ces dernières années au niveau des émissions polluantes. Les catalyseurs, les filtres à particules et l’injection d’une solution d’urée ont permis de faire baisser à un niveau minimal les valeurs des émissions d’oxydes d’azote et de particules des moteurs à combustion interne. Dans de nombreux cas, même à un «niveau d’impact nul», c’est-à-dire à une valeur inférieure à la concentration dans l’air ambiant. D’autres progrès particulièrement ambitieux doivent par contre être réalisés en termes d’émissions de CO2. Et à cette fin, il est impératif d’électrifier les groupes motopropulseurs.

À compter de l’année prochaine, la valeur cible pour les émissions de gaz carbonique sera de 95 grammes par kilomètre. Elle sera abaissée à 81 grammes d’ici 2025 et 59 grammes à l’horizon 2030. Comme ces limites sont impossibles à atteindre avec les motorisations conventionnelles, il faut au plus vite mettre en circulation le plus grand nombre possible de modèles électriques. Selon le fournisseur ZF, 90 pour cent des voitures neuves disposent encore à l’heure actuelle d’une motorisation conventionnelle, tandis que 6 pour cent sont des hybrides et 4 pour cent des véhicules purement électriques. D’ici 2030, l’entreprise table sur 61 pour cent de véhicules à moteur à combustion interne – dont toutefois une large majorité avec une hybridation légère – environ 15 pour cent d’hybrides intégraux et d’hybrides rechargeables et 24 pour cent de véhicules électriques à batterie.

Grâce à l’électrification des groupes motopropulseurs, les véhicules deviennent à la fois plus propres et plus efficaces. C’est pourquoi Håkan Samuelsson, président et CEO de Volvo Cars, a annoncé, en 2017 déjà, que les nouveaux véhicules Volvo lancés sur le marché seraient toujours équipés d’un moteur électrique à partir de 2019. L’objectif du constructeur est un million de véhicules hybrides ou purement électriques d’ici 2025.

La Toyota Prius est la pionnière de l’hybridation automobile moderne. La première génération de modèles a été lancée au Japon en 1997 déjà. La voiture était équipée d’un moteur essence quatre cylindres, d’un engrenage planétaire à variation continue et d’un système hybride sophistiqué.

Tesla peut être décrite comme la pionnière des voitures modernes entièrement alimentées par batterie. La Roadster électrique construite sur la base d’une Lotus Elise à partir de 2008, a su montrer de manière impressionnante aux passionnés d’automobiles adeptes de technologie ce dont les moteurs électriques étaient capables: une accélération (presque) silencieuse et forte, qui au démarrage à un feu, a donné un coup de vieux à nombre de sportives conventionnelles. Enfin, les Californiens ont su réaliser une percée sur presque tous les marchés du monde avec le véhicule haut de gamme Model S. Volvo a commencé à électrifier sa palette de modèles dès l’été 2011 avec la C30 Electric.

Toutes les hybrides ne se valent pas: même si la plupart des grands constructeurs automobiles ont désormais
initié le passage à une motorisation électrique de façon systématique, dire définitivement adieu au moteur à combustion interne ne se fera que lentement. Les moteurs Otto et diesel seront toutefois déjà électrifiés dans quelques années. Les concepts hybrides en tout genre joueront un rôle important aux côtés des motorisations 100% électriques à batterie. En effet, la meilleure solution pour une voiture est d’associer un moteur à combustion interne et un moteur électrique pour former un système hybride. Cela permet de combiner idéalement les avantages des deux sources d’entraînement, tout en éliminant les faiblesses: le moteur à combustion interne techniquement abouti assure de longues autonomies et convient à la conduite à des vitesses élevées, tandis que le moteur électrique vient en renfort au démarrage, dans le trafic Stop and Go et dans des situations de conduite à vitesse constante au plat – en «roue libre».

En principe, on fait une distinction entre micro-hybride, hybride léger et hybride intégral lorsqu’il est question de motorisation hybride. Pour des raisons de coûts, les micro-hybrides et hybrides légers se limitent généralement à un entraînement sur un seul essieu. Les véhicules hybrides intégraux peuvent en revanche être facilement combinés à une transmission intégrale.

Les véhicules micro-hybrides et mild hybrid (MHEV, Mild Hybrid Electric Vehicles) fonctionnent principalement avec des alterno-démarreurs de 12 ou 48 volts, qui assurent aussi bien la fonction Start/Stop et une assistance à la traction pour le moteur à combustion interne (suralimentation) que la récupération de l’énergie cinétique au freinage. Dans la plupart des cas, la conduite 100% électrique n’est pas possible. À l’heure actuelle, des systèmes à haute puissance de 48 volts sont toutefois en phase de développement pour permettre la conduite électrique à des vitesses jusqu’à 80 km/h. Les MHEV permettent de diminuer la consommation de 5 à 20%. Le plein se fait à la pompe à essence traditionnelle.

Les hybrides intégraux (HEV et PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicles) contribuent électriquement bien plus à la traction et fonctionnent à des tensions nettement plus élevées que les MHEV. Ils peuvent être conçus en tant qu’hybrides série, parallèles ou mixtes. Selon la configuration, ces systèmes hybrides servent davantage à réduire la consommation ou à augmenter les performances. Un des avantages est que ces véhicules peuvent se conduire en mode soit purement électrique, soit hybride. Pour faire le plein d’un HEV, on passe uniquement par la station-service, alors que les PHEV peuvent également être rechargés sur une prise domestique, une Wallbox ou une station de recharge rapide. À cet effet, ils sont équipés des systèmes de fiches usuels. Ils peuvent parcourir entre 50 et 80 kilomètres environ en fonctionnement sur batterie et conviennent aussi parfaitement aux longs trajets grâce au moteur à combustion interne. Cependant, leur utilisation n’est vraiment judicieuse que si l’on conduit régulièrement en mode électrique. Volvo a présenté son premier PHEV diesel, la Volvo V60 D6 AWD, déjà en novembre 2012.

La fraction entièrement électrique: les véhicules alimentés uniquement par batterie représentent la conclusion cohérente de l’électrification des groupes motopropulseurs. Ces modèles doivent être équipés de gros groupes de batteries pour assurer à la fois de fortes puissances moteur et de grandes autonomies. Le développement des batteries d’entraînement est actuellement en plein essor, la densité de puissance et les coûts sont optimisés étape par étape. Pour des raisons de poids et de coûts, de nombreux constructeurs ne proposent aujourd’hui encore des voitures électriques que dans les segments inférieurs, tandis que les constructeurs haut de gamme équipent les véhicules de tourisme puissants de groupes de batteries de grandes dimensions, dans les segments moins sensibles aux prix.

Volvo offre aujourd’hui déjà une vaste palette de modèles hybrides et, avec l’arrivée prochaine de la Volvo XC40 Recharge Pure Electric, aussi un véhicule purement électrique. «Nous sommes le seul constructeur à offrir une version plug-in hybrid pour toutes les séries de modèles», souligne le constructeur suédois. «Et à partir de 2021, nous lancerons chaque année un nouveau véhicule à batterie.»