Véhicules hybrides : principes de fonctionnement, structure et avantages et inconvénients à connaître
Il existe quatre principaux types de véhicules hybrides : hybrides parallèles, hybrides série, hybrides rechargeables (PHEV) et hybrides légers. Chaque type présente ses propres avantages et inconvénients, adaptés à des besoins différents.
Résumé rapide :
Il existe quatre principaux types de voitures hybrides.
Hybrides parallèles :Économie de carburant optimale en zone urbaine, changement de vitesse en douceur, mais les performances diminuent à grande vitesse.
Hybrides série :Efficace à vitesse constante, mais nécessite de grosses batteries, moins courantes sur les voitures particulières.
Hybrides rechargeables :Rouler à l’électricité sur de courtes distances réduit les coûts de carburant, mais nécessite des recharges fréquentes et entraîne des coûts initiaux élevés.
Mild Hybrids: Tiết kiệm chi phí, dễ tích hợp, nhưng cải thiện nhiên liệu không đáng kể.
Xe hybrid là xe gì?
Xe hybrid đã trở thành lựa chọn phổ biến cho người mua xe nhờ khả năng tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải. Toyota Prius, dù không phải là mẫu xe hybrid đầu tiên, đã mở đường cho thành công thương mại của dòng xe này, đồng thời giới thiệu hệ thống hybrid song song (parallel-hybrid) với hai động cơ.
Nhưng các loại xe hybrid khác nhau hoạt động ra sao và có gì nổi bật?
Xe hybrid song song (Parallel Hybrids)
Hệ thống hybrid song song sử dụng cả động cơ xăng và động cơ điện để truyền động tới bánh xe, có thể hoạt động cùng lúc hoặc độc lập. Toyota lần đầu tiên giới thiệu hệ thống này trên Prius tại Nhật Bản năm 1997, với hai động cơ điện đặt giữa động cơ xăng và bánh trước, sử dụng bộ pin dung lượng nhỏ (0,8–1,4 kWh).
Hệ thống này tích hợp tính năng “phân tách công suất”, kết hợp cả hai nguồn lực để tạo ra mô-men xoắn duy nhất tới bánh xe. Ở tốc độ thấp hoặc tải nhẹ, xe có thể chạy hoàn toàn bằng điện, trong khi động cơ xăng sẽ khởi động khi cần thêm sức mạnh.
Hệ thống phanh tái sinh giúp thu hồi tới 30% năng lượng, mang lại mức tiêu hao nhiên liệu ấn tượng: 17–23 km/lít trên Toyota Prius hoặc Corolla Hybrid.
Hiệu quả cao nhất đạt được trong điều kiện giao thông đô thị, nơi xe thường xuyên dừng và chạy. Bộ truyền động hành tinh thay thế hộp số truyền thống, cho phép điều chỉnh tỷ số truyền liên tục, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng điện và giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Hybrides série
Contrairement aux hybrides parallèles, les hybrides série sont plus simples. Le moteur à essence sert uniquement à alimenter un générateur qui charge la batterie, tandis que les roues sont entièrement entraînées par le moteur électrique. Cette configuration est similaire à celle d'une locomotive diesel-électrique et fonctionne plus efficacement à vitesse constante.
Cependant, les véhicules hybrides de série nécessitent des batteries plus puissantes en raison des variations importantes de la demande énergétique lors des déplacements. Aux États-Unis, certains modèles comme la BMW i3 REx, la Fisker Karma ou le futur Ram 1500 Ramcharger utilisent ce système, mais leur nombre reste limité.
Hybrides rechargeables (PHEV)
Un véhicule hybride rechargeable (PHEV) est une version améliorée d'un hybride parallèle, doté d'une batterie plus puissante rechargeable sur le réseau, permettant au véhicule de rouler en 100 % électrique sur une certaine distance (entre 11 et 82 km selon l'EPA 2024). La Chevrolet Volt (2011-2018) a été pionnière, permettant à de nombreux utilisateurs de se déplacer quotidiennement en 100 % électrique.
Les véhicules hybrides rechargeables (PHEV) comme la Toyota Prius Prime, le RAV4 Prime et les modèles Hyundai, Kia et Jeep 4xe sont tous équipés de systèmes hybrides parallèles. Cependant, sans recharge régulière, ces modèles fonctionnent comme des hybrides classiques, mais sont plus lourds et plus chers.
Hybrides doux
Les hybrides légers utilisent un moteur électrique qui n'est pas assez puissant pour entraîner le véhicule seul, généralement situé entre le moteur et la transmission ou intégré au système de démarrage.
Le système utilise une petite batterie pour stocker l'énergie provenant du freinage régénératif ou de l'excès de puissance du moteur, facilitant l'accélération et économisant du carburant, mais avec moins d'efficacité qu'un hybride complet.
Les systèmes hybrides légers fonctionnent généralement à 48 V, offrant de meilleures performances que les systèmes 12 V conventionnels, mais à un coût inférieur à celui des hybrides complets (280–400 V).