La technologie E-Tech, fruit de plus de 5 ans de R&D et protégée par 150 brevets, a été initialement présentée sur le concept-car Eolab de 2015.
Architecture et Composants du Moteur E-Tech
Les véhicules E-Tech sont dits "hybride série parallèle", car ils offrent la possibilité de fonctionner en 100% électrique, en hybride (électrique + thermique) ou en thermique seul.
Elles comprennent 2 moteurs électriques et un moteur thermique en complément.
L'architecture plutôt complexe est composée d’un moteur essence 1.6 atmosphérique équipé d’un Filtre à Particules, qui délivre seulement 90ch., une puissance digne des années 90 qui peut étonner.
En réalité, ce moteur a été conçu pour fonctionner de manière optimale pour réduire sa consommation, d’où une puissance limitée, mais qui est aidé non pas par un, mais par deux moteurs électriques.
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- Le premier moteur électrique, est une sorte d’alterno-démarreur ( comme sur le concept Ellypse de 2002, ou de l'ADIVI) qui gère le lancement et l’arrêt du moteur essence pour éviter les à-coups bien connus des véhicules hybrides.
- Développant 18 kW, il peut également se transformer en générateur -via le moteur essence- pour recharger la batterie.
- Le second est un moteur de plus forte puissance (48 kW) d’origine Nissan, qui permet à lui seul de mouvoir le véhicule.
Pour l'Austral, Renault mise sur un moteur de conception nouvelle (nom de code HR12DDV). Il s'agit d'un moteur 3 cylindres en ligne turbocompressé à injection directe comptant 4 soupapes par cylindre. Ce moteur est construit à partir d'un bloc et d'une culasse en aluminium. La distribution se fait par chaîne. Le 3 cylindres est équipé d'un arbre d'équilibrage pour limiter les vibrations intrinsèques à ce type d'architecture.
Les moteurs électriques utilisés dans les architectures E-Tech hybrides sont des moteurs synchrones à aimants permanents.
Pour la plateforme E-Tech medium DB45, le moteur électrique principal propose un couple de 205 N.m pour une puissance de 50 kW.
Pour l'ensemble des applications, le système repose sur une batterie haute tension Li-ion logée sous le plancher du véhicule (exception faite de la Clio où la batterie est logée dans le coffre).
Dans le cas de l'architecture E-Tech Small, la batterie est refroidie par air (version non rechargeable) ou par circulation du liquide de refroidissement moteur (version rechargeable PHEV).
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La Boîte de Vitesse Multimode : Cerveau de l'Architecture E-Tech
Pour gérer ces trois moteurs, la pièce centrale est une une boite de vitesse multimode à crabot qui permet de se passer d’embrayage et de réduire la consommation.
Baptisée en interne “locobox” (“boite folle”), elle est le cerveau de cette architecture.
Elle vient se placer entre le moteur essence et le moteur électrique de 48 kW.
Elle dispose de deux arbres primaires, ainsi qu’un arbre secondaire relié aux roues.
L'architecture hybride E-Tech s'articule autour d'une boîte de vitesses dite multimode. Elle a la charge d'exploiter l'énergie fournie par les 3 moteurs. Elle comporte 3 arbres, selon une construction similaire à celle d'une boîte de vitesses manuelle. Elle ne comporte aucun synchroniseur pour les opérations de crabotage (verrouillage d'un rapport de la boîte de vitesses) et il n'y a aucun embrayage.
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La boîte de vitesses multimode E-Tech comporte 2 rapports (plus 1 rapport neutre) associés au moteur électrique principal (un rapport court EvA et un rapport long EvB) et 4 rapports associés au moteur à combustion interne (plus un rapport neutre).
Lorsque le moteur électrique principal est sur son rapport court (basse vitesse), le rapport de démultiplication du moteur thermique est aussi un rapport court : il est enclenché entre, si besoin, entre 15 km/h et 40 km/h.
Du fait de l'absence d'embrayage, le démarrage du véhicule se fait obligatoirement avec le moteur électrique principal sur le rapport court, que ce soit en mode électrique pur ou en mode E-drive, si la batterie n'est pas suffisamment chargée.
La marche arrière se fait, pour les mêmes raisons, en mode purement électrique.
C’est cette boite de vitesse particulièrement innovante qui permet de démarrer en mode 100% électrique jusqu’à 135 km/h avant que, si nécessaire, le moteur thermique vienne aider.
Outre l’aspect écologique, l’agrément de conduite y gagne énormément grâce au couple maximal du moteur électrique disponible instantanément.
Afin de s’adapter aux différentes conditions, les ingénieurs de Renault ont programmés 15 modes différents, dont celui permettant au premier petit moteur de se transformer en générateur pour recharger la batterie lors des phases de décélération et de freinage.
La “locobox” sera produite en France, à Cléon qui dispose de solides compétence dans l’électrique puisque l’usine produit également les moteurs R90, R110 et R130 de la future Zoé.
Fonctionnement et Modes de Traction
Un moteur hybride est constitué de 2 moteurs principaux qui se relaient ou fonctionnent simultanément afin d'assurer la traction du véhicule.
Découvrez les différents modes de traction :
- Au démarrage, le moteur électrique entraine seul les roues, ainsi la consommation de carburant est nulle.
- Ce mode implique l'utilisation simultanée des deux sources d'énergie pour la traction du véhicule.
- En cas de conduite dynamique, le moteur essence vient en soutien de l’électrique pour maintenir les performances.
- Les deux moteurs travaillent ensemble pour augmenter la puissance de votre voiture. On parle alors de fonctionnement hybride parallèle.
- Dans certains cas, lorsque la batterie est faible, les 2 moteurs fonctionnent en même temps mais seul le moteur électrique assure le roulage.
- Dans ce cas précis, la gestion électronique active le moteur thermique afin d'optimiser la consommation globale et régénérer la batterie. On parle alors de fonctionnement hybride série.
- Lorsque le moteur thermique fonctionne seul, il est solicité à son régime optimal, pour entraîner les roues du véhicule et pour recharger la batterie.
L’alternance entre les tractions électrique, hybride et thermique est gérée automatiquement par le véhicule, via un système d’électronique embarquée.
Celui-ci tient compte de trois critères, pour proposer le meilleur compromis entre performances et consommation :
- la solicitation de l'appui sur pédale d'accélération ;
- le profil de la route sur laquelle vous roulez ;
- l'état de charge de la batterie.
En clair, en phase de démarrage, en roulage stabilisé et accélération normale, la voiture hybride utilise uniquement le moteur électrique.
Si une pression plus forte est exercée sur la pédale d’accélération, si la physionomie du terrain exige davantage de puissance (par exemple, dans le cas d’une forte montée) ou encore si la batterie n’est plus suffisamment chargée, le véhicule sollicite le moteur thermique.
Ce dernier va, selon les cas, compléter le moteur électrique (traction hybride) ou le remplacer totalement (traction thermique).
La technologie full hybrid E-Tech permet un démarrage en 100 % électrique, offrant ainsi une conduite silencieuse.
En mode électrique pur ou en mode E-Drive, la voiture peut atteindre 130 km/h environ.
Lorsque le véhicule atteint la vitesse de 70 km/h, le moteur électrique passe sur son rapport long EvB.
En phase de freinage, le moteur électrique principal est normalement sollicité, en étant craboté sur le rapport EvA ou EvB, ceci afin de freiner le véhicule et recharger la batterie haute tension.
Toutefois, lorsque les phases de freinage se suivent et se prolongent (descente en montagne, par exemple) et que la batterie est pleine, le moteur thermique s'enclenche à vide (sans injection de carburant) afin que le système ne se repose pas que sur les freins mécaniques.
Différents Types de Véhicules Hybrides
Il existe trois catégories de véhicules hybrides : le véhicule 100% hybride non rechargeable, le véhicule hybride rechargeable et le véhicule hybride léger.
Tous comportent un moteur thermique et au moins un moteur électrique, ainsi qu’une batterie de traction.
Mais leur motricité, leur type de transmission, leur mode de recharge, leur consommation et leur impact environnemental diffèrent.
- L’hybride léger (mild hybrid) fonctionne avec une activation permanente du moteur essence, le moteur électrique lui servant ponctuellement de soutien.
- Il consomme 10% moins de carburant et émet 10% d’émissions en moins qu’un véhicule thermique équivalent. La transmission peut être manuelle ou automatique.
- Les véhicules 100% hybrides (full hybrid) et hybrides rechargeables (plug-in hybrid) reposent tous deux sur une alternance intelligente entre les motorisations électrique et thermique (ils sont donc plus écologiques que l’hybride léger) et utilisent une transmission automatique ; c’est la capacité de leur batterie (plus grande dans le cas de l’hybride rechargeable) et son mode de chargement qui les distinguent.
- Ils impliquent respectivement -40% de consommation de carburant et jusqu'à -30% d'émissions de CO2 (full hybrid) et -75% (plug-in hybrid) de baisse par rapport à un véhicule essence équivalent.
Autonomie et Recharge
Selon les modèles, Renault proposera deux versions.
La première viendra seulement soulager le moteur avec une batterie minimale de 1,2 kWh. C’est notamment le cas pour la Clio hybride commercialisée début 2020. Une solution moins onéreuse, mais qui permet de réduire la consommation en autorisant jusqu’à 5 km en mode full électrique.
En revanche, sur les modèles plus chers tels que le futur Captur hybride par exemple, il disposera de la version rechargeable appelé “Plug-in” qui sera couplé à une batterie de 9,8 kWh.
Cette solution permettra au Captur de disposer d’une autonomie comprise entre 45 km autorisant des pointes à 135 km/h (selon Renault) en cycle WLTP à 65 km en ville (WLTP City).
Outre la batterie autorisant une réelle autonomie électrique, l’avantage est surtout de pouvoir le brancher chez soit pour optimiser une utilisation électrique.
Placée sous la banquette arrière et sous le coffre, la batterie réduit légèrement la capacité de chargement.
La recharge, s’effectue sur une prise électrique en 3h maximum grâce à un chargeur de 3 kW intégré au véhicule.
Il existe deux méthodes de recharge :
- se recharge uniquement en roulant, grâce à l'énergie cinétique. Ces véhicules n'ont pas besoin de branchement, car ils disposent d'un système de récupération d'énergie au freinage et à la décélération.
- se recharge principalement en branchant le véhicule sur secteur, mais égalament en roulant (environ 10% de la recharge possible).
Évolutions et Performances
La première génération de bloc E-TECH débute en 2020.
Deux puissances sont proposées, selon les modèles.
Sur la Clio, c'est la version 140 qui est disponible.
Associée à une batterie de 1,2 kWh, il s'agit d'un hybride simple, non rechargeable.
En revanche, sur le Captur ou la Mégane, la version de 160 ch. est couplée à une batterie de 9,8 kWh, rechargeable en 3 ou 5h sur une prise classique.
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