Genève 2010: toyota hybrid synergy drive®
- HSD® : une technologie "à l'épreuve du futur", facilement adaptable aux véhicules hybrides rechargeables (VHR), véhicules électriques (VE) et véhicules hybrides à pile à combustible (FCHV)
- Véhicules 100 % hybrides : meilleur rendement du groupe motopropulseur, avec émissions de CO2, NOx et particules inférieures à celles des moteurs conventionnels
- VHR : électrification pratique de la motorisation, avec mode VE pour les petits trajets et mode 100 % hybride pour les longues distances
- VE : Toyota poursuit le développement de véhicules électriques pour petits trajets en vue de leur commercialisation
- FCHV : la pile à combustible à hydrogène — solution potentielle aux problèmes écologiques et énergétiques, n'émet que de la vapeur d'eau
Pour ce faire, l'entreprise base sa démarche sur le principe de : "la bonne voiture, au bon endroit et au bon moment", convaincue qu'il est important de ne pas se cantonner à une voie unique pour parvenir à la mobilité durable.
Mais comme les carburants fossiles resteront dans l'immédiat les principales sources d'énergie, Toyota va continuer d'améliorer le rendement de ses véhicules à moteur essence et diesel grâce aux technologies Toyota Optimal Drive, déjà appliquées à la majorité des modèles européens de la marque. L'évolution attendue des carburants de synthèse et des biocarburants, de la diversification énergétique et des technologies de batteries ouvrira la voie à la coexistence future de plusieurs types d'éco-voitures.
Toutefois, Toyota reste convaincue que le système Hybrid Synergy Drive® est au cœur des technologies d'avenir.
La situation actuelle a confirmé l'intuition de Toyota : en l'espace de quelques années seulement, on a assisté à une nette augmentation de la production de voitures plus respectueuses de l'environnement, et la plupart des constructeurs développent maintenant une technologie hybride.
Avec 2,3 millions de véhicules hybrides déjà vendus dans le monde, la somme incomparable d'expérience engrangée par Toyota lui donne une longueur d'avance indiscutable sur le chemin de la mobilité durable.
Technologie 100 % hybride ("full hybrid")La propulsion hybride n'est pas une alternative à l'essence ou au gazole, mais un 'plus' qui augmente le rendement des motorisations existantes. S'ils réduisent la consommation de carburant, les véhicules hybrides se montrent aussi très performants quant à la réduction des émissions. Leurs rejets sont plus propres que ceux des diesels conventionnels et contiennent moins de CO2 et de NOx que ceux des moteurs à essence.Lauréat des titres de Moteur International de l'Année 2004, de Moteur Vert de l'Année et de Meilleure Consommation pour la cinquième année consécutive en 2008, l'Hybrid Synergy Drive® incarne la synergie ultime d'une haute technicité et d'une réflexion écologique pionnière dans la conception des motorisations.
Le système Hybrid Synergy Drive® a joué un rôle fondamental dans le succès planétaire de la Prius, modèle primé à de multiples reprises. Brillant exemple d'évolution, ses trois générations — sorties en 1997, 2004 et 2009 — ont vu la propulsion hybride se perfectionner considérablement, sa puissance gagnant plus de 30 % malgré une réduction de la consommation et du taux de CO2 d'environ 25 %.
Aujourd'hui, la Prius consomme 3,9 l/100 km en cycle mixte européen et n'émet que 89 g/km de CO2, un chiffre record chez les familiales.
Par ailleurs, Toyota travaille sans relâche à réduire encore la taille, le poids et le coût des organes hybrides majeurs tels que le moteur électrique, l'inverseur et la batterie.
Le lancement de l'Auris HSD® au cœur du segment C présage l'introduction de dix nouveaux modèles hybrides Toyota — rien de moins ! — à l'échelon mondial dès les premières années de la décennie 2010. Objectif de ventes : un million de véhicules Hybrid Synergy Drive® par an dans le monde sur la même période. Dès le début des années 2020, Toyota compte proposer sur tous ses modèles une version hybride.
élément clé de l'avance prise par Toyota en matière de mobilité durable, le système Hybrid Synergy Drive® constituera le socle de tous les futurs modèles. Ce système, spécialement conçu à "l'épreuve du futur", peut s'adapter avec la même facilité aux véhicules hybrides rechargeables (VHR), aux véhicules électriques (VE) et à pile à combustible (FCHV).
Technologie hybride rechargeablePreuve de l'importance accordée par Toyota à la diversification énergétique, son programme de véhicules hybrides rechargeables (VHR) apporte une nouvelle pierre à l'édification d'une mobilité urbaine respectueuse de l'environnement.Malgré les mérites écologiques des voitures électriques dans le cadre des trajets quotidiens en agglomération, leur développement futur est pour l'instant handicapé par le poids et la taille des batteries indispensables à une autonomie satisfaisante, et le manque d'infrastructure de recharge adéquate.
à la lumière des progrès actuels des batteries, Toyota en a donc conclu que l'architecture hybride rechargeable offrait la meilleure faisabilité technique à court et moyen termes pour l'électrification des groupes motopropulseurs.
La Prius hybride rechargeable représente à ce titre un élargissement considérable des possibilités du système Hybrid Synergy Drive®. C'est une voiture 100 % hybride, dont les roues peuvent être entraînées par le moteur électrique et par le moteur à essence. Un mode tout électrique EV est réservé aux petits trajets, tandis que le moteur thermique du groupe hybride lui assure une véritable autonomie sur longues distances.
Ce modèle marque l'introduction de batteries à l'ion lithium (Li-ion) sur une hybride Toyota, technique adoptée pour deux raisons majeures : premièrement, du fait de leur densité énergétique supérieure, elles sont plus compactes que leurs homologues à l'hydrure métallique de nickel (Ni-MH) tout en offrant une autonomie nettement meilleure en mode EV, pour des inconvénients minimes de poids et d'encombrement. Deuxièmement, elles se rechargent bien plus vite que les variantes Ni-MH : une heure et demie seulement sur une prise de courant domestique normale de 230 V, pour la pleine charge de la Prius hybride rechargeable.
La capacité de son bloc batterie lithium-ion est approximativement le double de celle de la Prius III, ce qui lui procure une vitesse maximale de 100 km/h en mode EV. à pleine charge, son autonomie en mode EV est portée à 20 km environ.
Comparativement à la Prius, la Prius hybride rechargeable gagne encore 30 % sur la consommation en cycle mixte — ramenée à 2,6 l/100 km — et ne rejette que 59 g/km de CO2.
Actuellement, les 600 premières Prius hybrides rechargeables participent à des programmes localisés de location longue durée dans le monde, 200 d'entre elles étant distribuées en Europe dont une centaine dans la seule ville de Strasbourg. Leur usage routier et leur tenue à la charge seront évalués, analysés et les remontées clients prises en compte, dans l'optique de vérifier les performances écologiques et techniques globales du nouveau VHR Toyota avant sa commercialisation.
Technologie des batteriesEn matière de technologie hybride, l'un des éléments déterminants est la batterie. à cet égard, la longévité et la fiabilité de la solution Ni-MH convient parfaitement au système Hybrid Synergy Drive®, tandis que la densité d'énergie supérieure de la solution lithium-ion favorise l'autonomie en mode EV et la rapidité de recharge des VHR.Il ne fait aucun doute que la technologie des batteries a considérablement progressé en dix ans, depuis la présentation du RAV4 EV et de l'e-Com, deux véhicules Toyota tout électriques. Chaque génération successive de la Prius a vu réduire l'encombrement, le poids et le coût du bloc batterie, de pair avec une amélioration du rendement.
Cependant, certaines difficultés substituent : il faudra par exemple abaisser de beaucoup le coût des batteries lithium-ion, ou trouver une alternative plus abordable.
Résolument déterminée à faire avancer le plus vite possible la technologie des batteries, l'entreprise y travaille en interne depuis le début des années 1990 et a créé son propre Département de Recherches sur les Batteries en juin 2008.
Panasonic EV Energy (PEVE) — coentreprise dans laquelle est associé Toyota — a également joué un rôle clé dans la progression de la technologie hybride. Les trois usines de fabrication de PEVE, implantées au Japon, produiront 1,1 million de blocs batterie par an à partir de septembre 2010.
Technologie des véhicules électriques70 % des Européens vivent aujourd'hui en ville ou en périphérie. Et de récentes études menées par Toyota dans des banlieues françaises et britanniques révèlent que plus de 80 % des trajets en voiture font moins de 25 km. En France, 55 % des trajets couvrent même moins de 10 km, tandis que ce chiffre grimpe à 80 % environ au Royaume Uni.Comme la demande de véhicules dédiés aux petits trajets devrait augmenter dans les années à venir, le futur des véhicules électriques est assuré pour une mobilité durable à court et moyen termes.
Face au pétrole, l'électricité possède un gros potentiel d'énergie de substitution. Elle est facile à approvisionner et peut être produite à partir de sources renouvelables comme l'énergie solaire, éolienne ou hydro-électrique.
Toyota a déjà accumulé une masse sans précédent de connaissances et de compétences techniques dans le domaine des véhicules électriques. Il y a dix ans, quelque 1500 RAV4 EV à batterie ont été vendus ou mis en location-vente, dans le cadre d'un programme d'essais étalé sur trois ans en Californie. Près de la moitié de ces véhicules à grosse batterie, d'une autonomie de 160 km, sont encore en circulation.
Pourtant, même avec une telle autonomie, les VE n'apportent pas la véritable mobilité polyvalente — au sens où l'entendent les clients — d'un mode de transport de base. Et l'absence d'infrastructure de recharge conséquente continue de freiner l'acceptation de ce type de véhicules par le marché.
Néanmoins, Toyota est convaincu que ces obstacles seront levés grâce à l'évolution de la technologie des batteries ainsi qu'à une coopération avec les instances gouvernementales, les organismes connexes et les entreprises de développement d'infrastructures de recharge.
C'est pourquoi Toyota a poursuivi dans cette voie en développant des VE pour petits trajets, en vue de leur commercialisation. L'an dernier, au Salon automobile de Tokyo, le constructeur a dévoilé son concept FT-EVII, un petit VE pour courtes distances ayant une vitesse maximale de 100 km/h et une autonomie de plus de 90 km. Toyota prévoit en outre de lancer un VE à batterie lithium-ion aux Etats-Unis en 2012.
Technologie des piles à combustibleLes véhicules à pile à combustible recèlent le potentiel de résoudre non seulement les problèmes écologiques et énergétiques, mais aussi de changer la forme et la structure des véhicules automobiles eux-mêmes.Par conception, la voiture à pile à combustible s'affranchit des contraintes imposées aux véhicules classiques — la nécessité de transmettre mécaniquement l'énergie du moteur thermique aux roues —, en offrant ainsi une liberté de création sans précédent de la structure de l'habitacle.
Une pile à combustible produit de l'électricité par une réaction chimique entre l'hydrogène (stocké dans le véhicule) et l'oxygène (de l'air), en ne rejetant que de la vapeur d'eau. Sa structure se compose d'électrodes et de membranes de polyélectrolyte, en sandwich entre des séparateurs. Lorsque des centaines d'éléments sont empilés les uns sur les autres, on obtient une "pile" (stack en anglais), d'où le nom de "Fuel Cell Stack" donné par Toyota à sa pile.
Une pile à combustible peut convertir jusqu'à 80 % de l'énergie de l'hydrogène en puissance exploitable, soit le double du rendement possible sur les moteurs thermiques d'actuelle génération.
Toyota a commencé à travailler sur les FCHV en 1992, en développant en interne ses propres piles à hydrogène et ses réservoirs d'hydrogène sous haute pression. L'entreprise applique sa propre technologie HSD® au développement des FCHV, en remplaçant le moteur à essence par une pile à combustible et les réservoirs d'essence par des réservoirs d'hydrogène sous haute pression. Sa pile FC Stack est d'ailleurs un modèle d'efficacité en la matière.
Premier véhicule à pile à combustible de série au monde, le Toyota FCHV a été commercialisé en 2002. Dernière version en date, le FCHV-adv dispose d'une pile à combustible Toyota FC Stack de conception nouvelle, très performante, et d'un réservoir sous haute pression. Le véhicule a été homologué le 3 juin 2008 par le Ministère japonais de l'Aménagement du Territoire et des Transports.
Son rendement énergétique a gagné 25 % et, grâce à ses réservoirs d'hydrogène sous haute pression (700 bar) mis au point par Toyota, son autonomie atteint environ 830 km — plus du double de celle de son prédécesseur. En outre, le Toyota FCHV-adv peut fonctionner par très grand froid : jusqu'à -30 °C.
Bien qu'un véhicule à pile à combustible n'émette pas de CO2 par lui-même, il convient de prendre en compte le dioxyde de carbone issu des diverses méthodes de production d'hydrogène pour apprécier précisément son efficacité énergétique et son impact environnemental du puits à la roue.
Qui plus est, effectuer une transition sans heurts vers une société basée sur l'hydrogène ne sera pas une mince affaire. L'obtention d'un consensus sur les sources de production de l'hydrogène, son mode de livraison et la mise sur pied d'un réseau de stations-service dépendra des efforts conjoints de tous les secteurs de la société, y compris les gouvernements.
Pour ce faire — et en prévision de la commercialisation imminente d'un certain nombre de FCHV — les constructeurs Toyota, Ford, Daimler, General Motors, Honda, Hyundai/Kia et Renault/Nissan ont signé en septembre 2009 une lettre d'entente, dans laquelle ils appellent les sociétés pétrolières, les fournisseurs d'énergie et les organisations gouvernementales à coopérer en vue de créer des réseaux d'approvisionnement en hydrogène suffisamment denses en Europe, au Japon, en Corée et aux états-Unis d'ici à 2015.