Les voitures hybrides obtiennent-elles de la puissance grâce à la cinétique?

  • Thomas Dalton
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La version de production du tout nouveau Honda Insight 2010, un véhicule hybride essence-électrique dédié, a fait ses débuts mondiaux au Salon international de l'auto de l'Amérique du Nord à Detroit, au Michigan, le 11 janvier 2009. Voir les photos de voitures hybrides. Gracieuseté de Honda

Les voitures hybrides sont des véhicules économes en carburant qui obtiennent une consommation d'essence fantastique grâce à l'utilisation combinée de nouvelles technologies et d'une physique simple. Les carrosseries aérodynamiques, par exemple, créent beaucoup moins de résistance à l'air lorsque la voiture se déplace sur la route, et les matériaux légers ne font qu'accroître l'effort. Les pneus des voitures hybrides sont souvent du type à faible résistance au roulement, et même le simple fait d'arrêter la voiture est également plus efficace. Vous voyez, le freinage par récupération permet au véhicule de capter sa propre énergie cinétique pour augmenter le rendement énergétique.

Pour le dire dans les termes les plus simples, l'énergie cinétique est l'énergie du mouvement. Tout ce qui bouge, comme la roue d'une voiture, a de l'énergie cinétique. Dans le cas spécifique des roues d'une voiture hybride, ou de n'importe quelle voiture d'ailleurs, l'énergie cinétique est rotationnelle - et comme tout le monde le sait (n'hésitez pas à chanter en lisant la ligne suivante), les roues de la voiture vont rond et rond.

La plupart des voitures hybrides actuellement sur le marché disposent de systèmes de freinage régénératif qui exploitent à bon escient cette énergie cinétique. Les systèmes de freinage régénératifs peuvent être utilisés par des hybrides complets, qui peuvent fonctionner en mode tout électrique pendant de courtes périodes, ou par des véhicules hybrides légers, qui utilisent des systèmes avancés tels que la technologie de ralenti-arrêt, parfois appelée technologie start-stop. Mais quel que soit le type spécifique de véhicule hybride, complet ou léger, ils bénéficient tous deux du freinage régénératif.

Chaque fois qu'un véhicule peut utiliser de l'énergie autre que l'essence, y compris l'énergie cinétique, le rendement énergétique de ce véhicule augmentera. Ensuite, examinons de plus près comment les freins régénératifs rendent la conduite écologique possible.

Puisque l'énergie cinétique est l'énergie du mouvement, vous pourriez probablement deviner que les voitures en créent beaucoup. Capturer une partie de cette énergie cinétique pour des raisons de consommation de carburant dans une voiture hybride est un peu délicat, mais le freinage par récupération est une méthode courante utilisée par de nombreux constructeurs automobiles..

Sur une voiture non hybride lors d'un arrêt de routine, le freinage mécanique ralentit puis arrête le véhicule. Par exemple, si votre véhicule est équipé de freins à disque, les plaquettes de frein se fixent sur un rotor pour arrêter la voiture. Si votre voiture est équipée de freins à tambour, le sabot de frein pousse le matériau de la garniture de frein vers l'extérieur vers la surface du tambour de frein pour ralentir ou arrêter la voiture. Dans les deux cas, la majeure partie de l'énergie cinétique des rouets est absorbée par les coussinets ou les tambours, ce qui crée de la chaleur.

Sur une voiture hybride qui utilise le freinage par récupération, le moteur électrique est utilisé pour ralentir la voiture. Lorsque le moteur fonctionne dans ce mode, il agit comme un générateur pour récupérer l'énergie cinétique de rotation au niveau des roues, la convertir en énergie et la stocker dans les batteries de la voiture. Lorsque le conducteur de la voiture hybride retire son pied de la pédale d'accélérateur, la résistance fournie par le générateur ralentit d'abord la voiture, puis les plaquettes de frein mécaniques peuvent être appliquées pour terminer le travail. Bien entendu, les plaquettes de frein mécaniques peuvent également être engagées immédiatement dans un scénario de freinage d'urgence.

La voiture utilise l'énergie stockée dans la batterie pour alimenter le moteur électrique qui entraîne la voiture à basse vitesse. Selon le type d'hybride, le moteur électrique peut soit fonctionner seul pour déplacer la voiture, soit fonctionner de concert avec le moteur à essence de la voiture. Ainsi, le freinage régénératif, associé à des techniques de conduite respectueuses de l'environnement telles que les démarrages lents et les vitesses globales plus lentes du véhicule, est une caractéristique importante de certains des véhicules les plus écoénergétiques sur la route aujourd'hui..

Pour plus d'informations sur les voitures hybrides et d'autres sujets connexes, suivez les liens sur la page suivante.

KERS

Le freinage régénératif n'est pas toujours une conduite écologique. Depuis 2009, les voitures de course de Formule 1 utilisent un système de récupération d'énergie cinétique, appelé KERS, pour augmenter la puissance. Certaines équipes utilisent un volant d'inertie pour capturer l'énergie cinétique plutôt qu'un moteur électrique, mais dans tous les cas, la puissance du freinage est stockée pour une utilisation ultérieure - dans ce cas, pour aider le moteur avec un peu plus de punch..

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Sources

  • Dobson, David A., Ph.D. "Les voitures hybrides de l'énergie et de l'environnement naturel - Quelques FAQ et réponses." Centre environnemental Welty. (25 août 2009) http://www.weltycenter.org/energy3.htm#braking
  • Formula1.com. "Renault répond à 10 questions sur KERS." 27 janvier 2009. (25 août 2009) http://www.formula1.com/news/features/2009/1/8887.html
  • Henderson, Tom. «Le didacticiel de la classe de physique». (25 août 2009) http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/energy/u5l1c.html
  • Centre hybride. «Hybrides sous le capot (partie 1)». (25 août 2009) http://www.hybridcenter.org/hybrid-center-how-hybrid-cars-work-under-the-hood.html#2_Regenerative_Braking
  • Monde de la physique. «Véhicules alimentés par l'électricité». (25 août 2009) http://www.hk-phy.org/energy/transport/print/hybrid_phy_print_e.html



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