Hybride complet, micro hybride, hybride léger... Sachez les différencier

J'ai récupéré mon article sur l'autre forum Wink

Hella Service Partner a créé un pdf qui explique le thermo-management dans un véhicule hybride et aussi les différences entre les différents hybrides qui existent sur le marché. Plutôit que de mettre le lien du Pdf qui est toujours rébarbatif à lire et peut disparaitre, j'ai décidé de recopier le contenu sur le forum. Donc je tiens à insister sur la source de ces informations qui est Hella Service Partner, ici: [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Le thème "Entraînement hybride" revêt une signification toujours plus importante dans le domaine automobile.
Cette technique dans le véhicule a toutefois des effets directs sur le thermo-management, autrement
dit sur la climatisation du véhicule et le refroidissement du moteur.
Avec cette brochure, nous souhaitons aborder plus précisément le thème "Thermo-management" dans les
véhicules hybrides". Nous offrons un aperçu des modifications qui peuvent ressortir de cette technologie dans le domaine du thermo-management dans le véhicule et pour la réparation.
Explication du terme
Le terme "Hybride" en lui-même signifie croisement ou combinaison. Dans la technique automobile, il signifie qu'un moteur a combustion avec la technique d'entraînement classique a été combiné dans un véhicule avec les éléments d'un véhicule électrique.
La technologie hybride devient toujours plus exigeante techniquement : de la technologie de micro-hybridation à l'hybridation légère et à l'hybridation complète. En dépit des différences techniques, toutes les technologies ont en commun que la batterie utilisée est rechargée par récupération de l'énergie de freinage.
Les micro-hybrides sont en règle générale équipés d'un moteur à combustion avec système StartStop ainsi qu'une récupération de l'énergie de freinage.
Les hybrides légères en revanche sont en plus équipés d'un petit moteur électrique et d'une batterie plus puissante. L'entraînement auxiliaire électrique est exclusivement utilisé pour une assistance au démarrage et pour un développement de force supérieur lors du dépassement, ce qu'on appelle "Booster".
Les hybrides complètes ne peuvent pas seulement "booster" mais également rouler en mode tout électrique. Elles sont équipées à cette fin d'une chaîne cinématique complètement électrique. Celle-ci requiert toutefois une batterie bien plus puissante qu'une hybride légère.
Une option de l'hybride complète est l'hybride "Plug-in". Celle-ci offre la possibilité de recharger les batteries pendant la nuit. L'effet secondaire positif de ce type de véhicule est qu'il peut amener simultanément la cellule d'habitacle à une température désirée. Le véhicule est ainsi prêt à être utilisé le matin suivant.
Des représentants typiques de la catégorie des véhicules hybrides complets sont la Toyota Prius, la BMW ActiveHybrid X6 (E72) ou le VW Touareg Hybrid. La BMW ActiveHybrid 7 la Mercedes S400 (F04) sont en revanche des exemples d'hybride léger.

Aperçu des technologies hybrides
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Comme il ressort de la vue d'ensemble, chacune des technologies dispose de diverses fonctions qui contribuent à économiser le carburant. Ces quatre fonctions sont représentées succinctement dans ce qui suit.

Fonction start-stop
Si le véhicule s'arrête, par exemple à un feu ou dans un bouchon, le moteur à combustion est coupé. Si l'embrayage est actionné pour démarrer et que la première vitesse est enclenchée, la moteur à combustion démarre automatiquement. Il est ainsi directement disponible pour poursuivre son trajet.
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Le véhicule s'arrête - Le moteur est automatiquement coupé. Actionner l'embrayage, passer la vitesse - Le moteur démarre automatiquement

Récupération
La récupération est la technique avec laquelle une partie de l'énergie de freinage est recouvrée. Cette énergie est normalement perdue lors du freinage sous forme d'énergie calorifique. Lors de la récupération en revanche, le générateur du moteur est directement utilisé comme frein moteur, en supplément au frein moteur normal. L'énergie produite par le générateur lors du ralentissement est alimentée dans l'accumulateur de courant (batterie). Ce processus augmente de manière ciblée le couple d'inertie du moteur et ralentit ainsi le véhicule.
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Véhicule freinant - charge de la batterie avec une puissance augmentée

Fonction Boost
Pendant la phase d'accélération, les couples disponibles du moteur à combustion et du moteur électrique se cumulent. Ainsi, un véhicule hybride peut accélérer plus rapidement qu'un véhicule comparable à entraînement conventionnel. La fonction Boost est destinée à assister au démarrage et à fournir un développement de force supérieur lors du dépassement. Cette force est générée par un entraînement électrique auxiliaire qui est mis à disposition exclusivement pour ces deux utilisations.
A titre d'exemple : sur le VW Touareg, cela signifie un supplément de puissance de 34 kW.
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Fonction Boost - le moteur à combustion et le moteur électrique entraînent le véhicule.

Conduite électrique
Si une puissance d'entraînement réduite est nécessaire, comme par exemple pour la circulation urbaine, seul le moteur électrique assure l'entraînement. Le moteur à combustion est coupé. Il ressort de ce type d'entraînement : pas de consommation d'essence et pas d'émissions.
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Conduite électrique - entraînement par le moteur électrique uniquement

Avec ces technologies dans le véhicule, certaines conditions sont changées qui doivent être prises en compte dans le travail quotidien.

Tensions électriques dans le réseau de bord
Les exigences et les prestations auxquelles l'entraînement électrique d'un véhicule hybride doit satisfaire et apporter ne peuvent pas être couverte avec des plages de tension de 12 ou 24 Volt. Des plages de tensions significativement supérieures sont nécessaires. Il faut ce faisant prendre impérativement en compte que la plage haute tension commence aux tensions alternatives supérieures à 25 V et aux tensions continues supérieures à 60 V. Selon la norme ISO, cette plage de tension est considérée comme dangereuse pour les hommes.
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Plages de tension

Sécurité
Des composants haute tension sont obligatoirement montés dans les véhicules hybrides. Ils sont identités par des plaquettes d'avertissement uniformes. Toutes les conduites haute tension sont en plus exécutées dans un orange lumineux, quel que soit le constructeur. La procédure suivante s'applique comme règle de base pour les travaux sur les véhicules hybrides.
1. Mettre hors tension
2. Sécuriser contre une remise sous tension
3. S'assurer de l'état hors tension
Respecter les préconisations du constructeur du véhicule!

Ne pas travailler sur des composants haute tension sous tension !
Toujours observer les plaquettes d'avertissement sur les composants et les éléments !
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Exemples : plaquettes d'avertissement sur les modules et les composants.

La technologie hybride implique également des changements sensibles pour le thermo-management, aussi bien pour le circuit de liquide de refroidissement que dans le circuit de réfrigérant. Nous décrivons dans ce qui suit les zones et les composants du Thermo-management qui sont concernées, comment les modes de fonctionnement changent et ce que cela signifie pour votre travail.

Climatisation d'habitacle
Pour les concepts d'entraînement courants avec moteur à combustion, la climatisation d'habitacle dépend directement du fonctionnement du moteur en raison du compresseur à entraînement mécanique. Les compresseurs mis en oeuvre dans les véhicules désignés comme micro-hybrides dans les cercles spécialisés et qui possèdent uniquement une fonction start-stop sont aussi du type à entraînement par courroie. Il en ressort la problématique qu'en cas d'arrêt du véhicule et avec le moteur hors service, la température à la sortie de l'évaporateur de la climatisation monte au bout de 2 secondes déjà. L'augmentation lente de la température de soufflage de la ventilation qui en ressort ainsi que l'augmentation de l'humidité de l'air sont ressenties comme gênantes par les occupants du véhicule.
Pour faire face à ce problème, il sera possible à l'avenir d'utiliser ce qu'on appelle des évaporateurs à accumulation qui viennent d'être mis au point.
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Évaporateur à accumulation

L'évaporateur à accumulation est composé de deux blocs : un bloc évaporateur et un bloc accumulateur. Les deux blocs sont traversés par un flux de liquide réfrigérant dans la phase de démarrage ou avec le moteur qui tourne. Un fluide latent se trouvant dans l'évaporateur est refroidi pendant ce temps jusqu'à geler. Cela devient ainsi un accumulateur de froid.[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
Représentation schématique - évaporateur à accumulateur

Dans la phase d'arrêt, le moteur est arrêté et le compresseur n'est de ce fait pas entraîné. L'air chaud passant sur l'évaporateur est refroidi et un échange de chaleur a lieu. Cette échange dure jusqu'à ce que le fluide latent ait totalement fondu. Après reprise du déplacement, le processus reprend depuis le début, si bien qu'après une minute, l'évaporateur à accumulateur peut de nouveau refroidir l'air. Pour les véhicules sans évaporateur à accumulateur, il est nécessaire de redémarrer le moteur après une période d'arrêt très courte lorsqu'il fait chaud. C'est l'unique manière de maintenir le refroidissement de l'habitacle.
La climatisation de l'habitacle du véhicule inclut également le chauffage de la cellule passagers si nécessaire. Pour les véhicules hybrides complets, le moteur à combustion est coupé pendant la phase de circulation purement électrique. La chaleur résiduelle dans le circuit de refroidissement ne suffi t pour le chauffage de l'habitacle que pendant une durée très courte. Des éléments chauffants PTC électriques qui se chargent de la fonction de chauffage sont alors ajoutés en assistance. Le mode de travail est comparable à celui d'un sèche-cheveux : l'air aspiré par le ventilateur d'habitacle est chauffé en traversant les résistances de chauffage et s'écoule ensuite dans l'habitacle.

Le compresseur haute tension
Dans les véhicules avec technologie hybride complète, les compresseurs utilisés sont des modèles à haute tension qui ne dépendent pas du fonctionnement du moteur à combustion.
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Compresseur haute tension

Grâce à ce nouveau type d'entraînement, des fonctions qui entraînent une nouvelle augmentation du confort en ce qui a trait à la climatisation du véhicule deviennent possibles :
il existe la possibilité de refroidir au préalable l'habitacle chaud à la température souhaitée avant de commencer à conduire. Une télécommande permet de procéder à l'activation.
Ce refroidissement à l'arrêt ne peut avoir lieu qu'en fonction de la capacité disponible des batteries. Le compresseur est ce faisant activé en prenant en compte les exigences nécessaires à la climatisation avec la puissance la plus basse possible.
Avec les compresseurs haute tension utilisés actuellement, la régulation de la puissance est effectuée par une adaptation en conséquence du régime moteur par tranches de 50 tr/min. C'est pourquoi il est possible de renoncer à une régulation interne de la puissance.[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

A l'opposé du principe des plateaux oscillants qui sont mis en oeuvre le plus souvent dans le domaine des compresseurs à entraînement par courroie, c'est le principe Scroll qui intervient pour la compression du réfrigérant sur les compresseurs haute tension. Les avantages en sont une économie de poids d'env. 20% et un réduction de la cylindrée d'une même proportion avec une puissance identique. Pour générer le fort couple correspondant pour l'entraînement du compresseur électrique, une tension continue de plus de 200 Volt est ici appliquée, soit une tension très élevée dans cette catégorie de véhicules. Le convertisseur intégré dans l'unité électro-motorisée convertit cette tension continue en tension alternative triphasée requise par le moteur électrique sans balais de charbon. La dissipation de chaleur
nécessaire du convertisseur et des bobines du moteur est rendue possible par la traversée du retour du réfrigérant vers le côté dépression.[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Gestion de la température de la batterie
La batterie est essentielle pour le fonctionnement d'un véhicule hybride. Celle-ci doit mettre à disposition les importantes quantités d'énergies nécessaires à l'entraînement rapidement et avec fiabilité. Généralement ces batteries sont des batteries haute tension Nickel-métal-hybride, mais les batteries haute tension lithium-ions sont de plus en plus répandues. Cela permet de continuer à réduire la taille et le poids des batteries de véhicules hybrides.
Il est absolument nécessaire que les batteries utilisés soient exploitées dans une plage de température déterminée. A partir d'une température de service de +40 °C, la durée de vue diminue ; à une température inférieure à -10 °C, le degré d'efficacité réduit et la puissance diminue. La différence de température entre les cellules individuelles ne doit en outre pas être supérieure à 5 - 10 °C. Des charges pic de courte durée en liaison avec des flux élevés comme la récupération et le Boost
causent un échauffement non négligeable des cellules. Lorsque les températures extérieures sont élevées dans les mois d'été, la température atteint rapidement la valeur critique de 40 °C.
La conséquence d'un dépassement de la température est un vieillissement plus rapide et la défaillance précoce de la batterie. Les fabricants du véhicule visent une durée de vie théorique des batteries d'une vie de véhicule (env. 8 à 10 ans). C'est pourquoi le processus de vieillissement ne peut être contré que par une gestion enonséquence de la température.
Jusqu'à présent, trois versions différentes de la gestion de température sont utilisés.

Possibilité 1
L'air est aspiré de l'habitacle du véhicule climatisé et utilisé pour le refroidissement de la batterie. L'air froid aspiré de l'habitacle du véhicule a une température inférieure à 40 °C. Cet air est utilisé pour traverser les surfaces librement accessibles du pack de batteries. Les inconvénients de cette possibilité sont :
! L'effi cacité de refroidissement réduite.
! L'air aspiré depuis l'habitacle ne peut pas être utilisé pour une réduction uniforme de la température.
! Le travail important pour le guidage de l'air.
! Les éventuels bruits gênants dans l'habitacle par le ventilateur.
! Il existe une liaison directe de l'habitacle avec la batterie par le biais des canaux d'air. Cela doit être considéré comme problématique pour des raisons de sécurité (par ex. dégazage de la batterie).
! Il ne faut pas sous-estimer le danger de la pénétration de salissures dans le pack de batteries car l'air de l'habitacle contient également des poussières. La poussière se dépose entre les cellules et forme en liaison avec l'humidité condensée de l'air une couche conductrice. Cette couche favorise la génération de courants de fuite dans la batterie.
Pour contourner ce risque, l'air aspiré est filtré. En alternative, le refroidissement de l'air peut également avoir lieu au moyen d'un climatiseur séparé, de manière comparable aux climatisations arrières séparées dans les véhicules haut de gamme.
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Possibilité 2
Une plaque d'évaporateur spéciale, enfermée dans la cellule de batterie est raccordée à la climatisation se trouvant dans le véhicule. Cela est effectué au cours de ce qu'on appelle un processus de splitting du côté haute pression et du côté basse pression via des conduites et un détendeur. Ainsi, l'évaporateur d'habitacle et la plaque d'évaporateur de la batterie qui fonctionne comme un évaporateur courant sont raccordés à un unique circuit.
Grâce aux diverses tâches des deux évaporateurs, il ressort des exigences variées de débit de réfrigérant.
Alors que la climatisation d'habitacle doit répondre aux exigences de confort des passagers, la batterie haute tension requiert un refroidissement plus ou moins fort, en fonction de la situation de conduite et de la température ambiante.
Il ressort de ces exigences une régulation coûteuse de la quantité de réfrigérant évaporé. La construction particulière de la plaque d'évaporateur et l'intégration rendue ainsi possible dans la batterie offre une grande surface de contact pour l'échange de chaleur. Il est ainsi assuré que la température supérieure maximale critique ne dépasse pas la température maximale de 40 °C.
Avec des températures extérieures très basses, une augmentation de la température à la température idéale de la batterie de min. 15 °C est nécessaire. Cependant, la plaque d'évaporateur peut aider dans cette situation.
Une batterie froide est moins performante qu'une batterie tempérée et ne peut quasiment plus être chargée à des températures sensiblement inférieures à zéro. Cela est tolérable dans les hybrides légers : dans des cas extrêmes, la disponibilité de la fonction hybride est limitée. Il est toutefois possible de conduire avec le moteur à combustion. Dans le véhicule électrique en revanche, il faudra prévoir un chauffage de batterie pour pouvoir démarrer et conduire dans chaque situation.
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Remarque
Ces plaques d'évaporateur qui sont directement intégrées dans la batterie ne peuvent pas être remplacées individuellement. C'est pourquoi il faut remplacer toute la batterie si nécessaire.

Possibilité 3
Pour les batteries de haute capacité, tempérer correctement est vital. C'est pourquoi avec des températures très basses, un chauff age supplémentaire de la batterie est nécessaire pour l'amener à la plage de température idéale. Ce n'est que dans cette plaque d'une autonomie satisfaisant est atteinte dans le mode "Conduite électrique".
Pour procéder à ce chauffage supplémentaire, la batterie est intégrée dans un circuit secondaire. Ce circuit assure que la température de service idéale de 15 °C à 30 °C est maintenue durablement.
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Dans le bloc de batteries, une plaque de refroidissement intégrée est traversée par du liquide réfrigérant qui est composée d'eau et de glycol (circuit vert). A basses températures, le liquide réfrigérant peut être chauffé rapidement avec un chauffage pour atteindre la température idéale. S'il se produit une augmentation de la température dans la batterie pendant l'utilisation des fonctions hybrides, le chauffage est coupé.
Le liquide réfrigérant peut alors être refroidi par le refroidisseur de batterie se trouvant à l'avant du véhicule au moyen du vent de déplacement.

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Composants de refroidissement

Si le refroidissement par le refroidisseur de batterie ne suffi t pas lorsque les températures extérieures sont élevées, le réfrigérant traverse un échangeur de chaleur spécial. Dans celui-ci, le liquide de refroidissement de la climatisation du véhicule est évaporé. La chaleur peut en outre être transmise très compacte et avec une haute densité de puissance du circuit secondaire sur le réfrigérant évaporé. Un refroidissement supplémentaire en retour du réfrigérant a lieu. L'utilisation de l'échangeur de chaleur spécial permet d'exploiter la batterie dans la plage de température à degré d'action optimale.
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Échangeur de chaleur spécial

Formation continue nécessaire pour la réparation des véhicules hybrides
Pour pouvoir entretenir et réparer les systèmes de thermo-management complexes dans les véhicules hybrides, il est indispensable de suivre une formation continue permanente. Les collaborateurs qui interviennent sur de tels systèmes haute tension requièrent par exemple en Allemagne une formation supplémentaire
de 2 jours comme "Électricien pour les systèmes haute tension".
Les connaissances qui y sont acquises permettent d'un côté d'évaluer la mise en danger pour les travaux nécessaires sur le système, d'un autre côté de réaliser la mise hors tension pour la durée des travaux.
Sans une formation correspondante, il est interdit de procéder à des travaux sur les systèmes haute tension.

Entretien des véhicules hybrides
Il se produit également une situation particulière pour les travaux de réparation et d'inspection généraux (comme par exemple sur les systèmes d'échappement, les pneus, les amortisseurs, la vidange d'huile, le remplacement des pneus etc.).
Seuls des collaborateurs qui ont été formés et informés des dangers de ces systèmes haute tension par un "électricien pour les systèmes haute tension" sont autorisés à réaliser ces travaux.
Il est de plus impératif de mettre en oeuvre des outils qui répondent aux spécifications des constructeurs de véhicule hybride !
Lors du contrôle et du service de climatisation, il faut veiller que les compresseurs de climatisation électriques ne soient pas lubrifiés avec les huiles PAG courantes. Celles-ci ne présentent pas les propriétés d'isolation nécessaires. Il est de ce fait en règle générale utilisé une huile POE qui possède ces propriétés.
Il en ressort qu'il est recommandé pour le contrôle et le service de la climatisation de véhicules utilitaires d'utiliser des appareils d'entretien de climatisation avec une fonction de rinçage interne et un réservoir d'huile propre séparé. De cette manière, des mélanges d'huiles propres de types différents peuvent être évités.

Perspectives d'Avenir
On peut partir du postulat que la mobilité au moyen du moteur électrique va augmenter à l'avenir. Cela a également des conséquences directes sur le marché automobile dans son ensemble.
L'arrivée de cette évolution est visible chez des producteurs d'électricité renommés qui poussent la mobilité électrique dans la direction du marché de masse et qui établissent en outre rapidement les infrastructures nécessaires correspondantes pour les stations de charge. Ainsi, les véhicules hybrides gagnent en importance aussi bien pour les personnes privées que dans le domaine de la location de voiture : par exemple, le loueur SIXT va lancer, en commun avec RWE, des voitures de location électriques dans les grandes villes.
Mais ce n'est pas seulement dans le domaine des voitures privées que ce développement progresse : le groupe Peugeot par exemple développe en commun avec Mitsubishi d'autres véhicules électrique pour le domaine des véhicules utilitaires.
Il est prévu jusqu'en 2020 une forte augmentation des immatriculations de véhicules avec entraînement hybride ou électrique. Ces véhicules sont pour la plupart alimentés par le marché IAM avec des pièces de rechange et réparés par des ateliers indépendants.
Behr Hella Service a, en sa qualité de fournisseur parmi les leaders de pièces de rechange de Thermo Management, intégré pour cette raison les premières pièces de rechange pour véhicules hybrides dans son portefeuille de produits.
Un critère important pour la mise en oeuvre et l'utilisation de véhicules hybrides et électriques est l'autonomie. Celle-ci peut être sensiblement augmentée par l'utilisation d'un Range Extender. Ce composant permet de générer le courant électrique requis à bord pour l'entraînement au moyen d'un petit moteur à
combustion.
Mais il n'y a pas que les composants qui peuvent affecter l'efficacité et l'autonomie d'un véhicule de manière décisive. Les performances de la batterie et l'efficacité de tous les consommateurs électriques, et donc du système de climatisation, jouent également un rôle. L'efficacité du système de climatisation sera de ce fait encore optimisée à l'avenir, de sorte que l'autonomie du véhicule soit progressivement augmentée.
Seul un jeu parfait de tous les composants au sein d'un véhicule qui se fondent sur un entraînement électrique peut permettre d'atteindre une demande durable pour ce type de mobilité.

Put... Et ça c'est que pour le refroidissement / chauffage. Le reste devant être à l'avenant, je regarderai mon C-HR autrement qu'une voiture. Smile

C'est clair que je ne pensais pas qu'il y avait autant de technologie dans l'hybride, quand on voit le prix que nous font payer les voitures française juste pour un moteur qui existe depuis 100ans, on se dit qu'on se fait arnaquer.

Bon, faut que je remette les photos... j'ai oublié qu'en supprimant mon article sur l'autre fofo, je perdais le lien vers les images... (Shurreken is a quiche... ).

Hybride complet, micro hybride, hybride léger... Sachez les différencier

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