La transmission hybride bimode Prius : Comment ça marche ?

Le principal problème de la première version des transmissions hybrides est qu’elle peut demander une quantité trop importante d’électricité selon les conditions de circulation (conduite sur autobahn à haute vitesse, remorquage ou pente raide). Or la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique, puis une reconversion en énergie mécanique, comme cela est réalisé dans le système de la Prius, ont un rendement d’environ 70 %, alors qu’une chaîne purement mécanique avec des engrenages offre un rendement d’au moins 90 %.
De plus, afin d’obtenir des niveaux de couple importants, comme pour du remorquage, il faudrait dimensionner les moteurs électriques à une taille inacceptable. Cet inconvénient peut être contourné par un réducteur mécanique qui, en réduisant la vitesse de rotation, augmente du même facteur le couple transmis. C’est pour ces deux raisons qu’il devient nécessaire de faire intervenir plus d’éléments mécaniques.

Une transmission hybride… hybride !

La transmission hybride bimode est elle-même un… hybride, puisqu’elle combine les avantages du variateur électrique de la Prius et des boîtes de vitesses automatiques classiques avec des rapports de réduction fixes. L’idée est d’avoir différents niveaux de démultiplication de couple en mode variateur électrique et plusieurs rapports fixes en cas de forte demande, en conservant les avantages d’un hybride (fonctionnement uniquement électrique, effet boost et freinage régénératif). Pour ce faire, les ingénieurs ont rajouté deux trains épicycloïdaux (TE2 et TE3) et 4 embrayages (E1, E2, E3, E4) à la configuration de base (voir schéma). L’avantage d’un tel ensemble mécanique est la compacité, puisqu’il tient exactement dans l’emplacement d’une boîte automatique à 6 rapports traditionnelle.

6 modes de fonctionnement

Grâce à la combinaison des embrayages, on peut obtenir 6 modes de fonctionnement : 2 modes en variateur électriques et 4 vitesses mécaniques fixes. Ces modes sont entièrement gérés de façon électronique et donc totalement transparents au conducteur. En mode divisé, on se trouve dans un fonctionnement très proche de celui de la Prius. Le moteur A joue le rôle de générateur et de variateur de vitesse alors que le moteur B sert à la propulsion. Au-delà de 80 km/h, on passe en mode divisé/composé. Dans ce mode, c’est le moteur B qui sert de générateur et le moteur A (avec son couple multiplié) sert à la propulsion.

Ensuite, avec les 4 vitesses mécaniques, on ne dérive pas de couple du moteur thermique vers le circuit électrique. On obtient alors un pur hybride parallèle. Sur la première et la troisième vitesse, les moteurs A et B sont couplés et servent à suralimenter la propulsion ou pour le freinage régénératif. En deuxième vitesse, seul le moteur B tourne, alors que sur la quatrième vitesse, seul le moteur A tourne.