Comment fonctionne une voiture hybride ?

Avancée majeure dans le domaine de l'automobile, les véhicules hybrides combinent les avantages des moteurs thermiques et électriques pour offrir une solution plus écologique et économique. Qu’est-ce que la technologie hybride, quels sont les différents types de véhicules hybrides, quel est l’impact sur l'environnement et la consommation de carburant ? Voici quelques éléments de réponse.

Comme son nom semble l’indiquer, la voiture hybride combine deux types de motorisation : une motorisation thermique et une motorisation électrique. Ce véhicule est conçu pour optimiser l'efficacité énergétique et réduire les émissions polluantes en utilisant la source d'énergie la plus appropriée selon les conditions de conduite.

Deux types d’énergie entrent donc en jeu dans le véhicule hybride : l’énergie thermique produite par un carburant comme l'essence ou le diesel, et l’énergie électrique.

Concrètement, un véhicule hybride est généralement composé :

Les différents éléments de la voiture hybride interagissent.

Le moteur thermique (moteur essence, diesel ou biocarburant) est là pour prendre le relais du moteur électrique lorsque la batterie est déchargée ou lors de la conduite à vitesse de croisière. Il assure l'essentiel de la propulsion du véhicule à haute vitesse et contribue également à recharger la batterie pendant son fonctionnement.

Le moteur électrique, relié aux roues motrices, fonctionne principalement à faible vitesse, généralement à moins de 40 km/h. Il permet de démarrer et de rouler en mode électrique pur sur de courtes distances : une poignée de kilomètres. De plus, il récupère l'énergie cinétique lors des phases de décélération et de freinage, la convertissant en électricité pour recharger la batterie.

La batterie de traction stocke l'électricité produite par le moteur électrique puis la redistribue pour alimenter le moteur électrique et les équipements du véhicule (éclairage, vitres, tableau de bord, etc.).

L’ordinateur de la voiture hybride, véritable cerveau du véhicule hybride, optimise en temps réel l'utilisation des différentes sources d'énergie selon la demande du conducteur et des conditions de conduite. Il gère la répartition de l'énergie thermique et électrique pour maximiser l'efficacité énergétique et réduire la consommation de carburant.

Il existe trois types de véhicules hybrides qui se distinguent principalement par leurs technologies d'hybridation : les hybrides légers, les hybrides classiques et les hybrides rechargeables. Chacun a ses spécificités et ses avantages.

Les véhicules hybrides légers, aussi appelés micro hybrides ou Mild Hybrids, disposent de la technologie la plus simple et la moins coûteuse. Celle-ci utilise un alterno-démarreur pour assister le moteur thermique. Le système récupère l'énergie cinétique lors des phases de freinage et de décélération, puis la stocke dans une batterie de 48 V. L’énergie est ensuite utilisée pour démarrer le moteur, couper le moteur à l'arrêt et aider à la propulsion à faible allure. Cette technologie ne permet qu'une réduction limitée de la consommation de carburant, puisque la capacité de la batterie est relativement faible, mais elle reste une solution économique, particulièrement adaptée à la conduite en ville.

Le + de l’hybride léger : il est idéal pour réduire légèrement la consommation de carburant et les émissions (jusqu'à 15%) sans impliquer un coût d’achat élevé.

Les hybrides classiques, ou full hybrids, disposent d’une batterie de plus grande capacité que les hybrides légers. Cette technologie permet une conduite 100 % électrique à faible vitesse et sur de courtes distances. À vitesse élevée, le moteur thermique prend le relais lorsque la batterie est déchargée. Dans un véhicule full hybrid, les deux moteurs peuvent fonctionner soit simultanément, soit séparément selon les besoins. Cela permet une meilleure optimisation de la consommation de carburant et une plus forte réduction des émissions de CO₂ que celle permise par les hybrides légers.

Le + de l’hybride classique : il offre une conduite en mode 100 % électrique à faible vitesse, avec une meilleure optimisation de l'énergie et une réduction des émissions jusqu'à 30%.

Les véhicules hybrides rechargeables, ou plug-in hybrids, sont équipés d'une batterie de plus grande capacité que les hybrides classiques. La batterie peut être rechargée directement via une prise domestique, une borne de recharge publique ou une borne de recharge à domicile, comme c’est le cas pour les voitures électriques. Les hybrides rechargeables offrent une autonomie électrique comprise généralement entre 20 et 70 km, idéale pour les déplacements quotidiens. Lorsque la batterie est déchargée, le moteur thermique prend le relais pour continuer à propulser le véhicule. Ce type d'hybridation maximise l'utilisation de l'énergie électrique, réduit la consommation de carburant et les émissions.

Le + du véhicule hybride rechargeable : il permet de réaliser des trajets quotidiens en mode entièrement électrique, maximisant ainsi les économies de carburant et réduisant les émissions à zéro pour les courtes distances.

Parce que les véhicules hybrides utilisent l'électricité pour assister le moteur thermique, ils consomment moins de carburant et produisent moins d'émissions polluantes que les véhicules traditionnels.

Quant à la voiture électrique, elle ne comporte pas de moteur thermique et elle est alimentée uniquement par l'électricité. Elle ne produit aucune émission de CO₂ lors de son utilisation, mais la production d'électricité pour le réseau peut en générer, sauf si elle provient de sources renouvelables. Elle n’est donc pas totalement neutre en carbone.

À titre comparatif, le total des émissions durant toute la vie d’un véhicule, c’est-à-dire lors de la fabrication et fin de vie de la voiture, la production de la batterie, l’utilisation du véhicule (essence et électricité) est de :

Quant à la consommation de carburant, on estime qu’elle représente une économie de 10 % pour un hybride léger et de 75 % pour un hybride rechargeable, par rapport à une voiture thermique.

Les avantages :

Les inconvénients :

Composée de lithium-ion, la batterie d’un véhicule hybride est conçue pour absorber et stocker rapidement l’énergie. Sa capacité en kWh varie selon le type d'hybridation. La batterie d’un véhicule hybride classique aura une capacité supérieure à celle d’un hybride léger, tandis que la batterie d’un hybride rechargeable sera la plus puissante et aussi la plus lourde des trois. C’est ce qui lui permet de stocker plus d’énergie pour une utilisation prolongée en mode électrique.

La batterie d’un véhicule hybride se recharge grâce à l'énergie du moteur thermique et au freinage régénératif, qui récupère l'énergie cinétique lors des décélérations. Les hybrides rechargeables peuvent aussi se recharger sur une borne.

Enfin, la batterie d'un véhicule hybride est conçue pour durer très longtemps. Contrairement aux batteries des véhicules entièrement électriques, elle n'est pas sollicitée en permanence, ce qui permet de réduire son usure.

Si les véhicules hybrides offrent aujourd’hui un compromis intéressant entre les véhicules thermiques et les véhicules électriques, ils seront concernés par la fin des ventes de voitures thermiques neuves prévue à partir de 2035. Ils peuvent donc être considérés comme une solution de transition vers le tout électrique.