Paris 2010: une approche globale des technologies environnementales

Toyota, leader de la mobilité durable par la diversification de ses éco-moteurs Bien décidé à lutter contre les problèmes écologiques de la planète - telles les émissions de CO₂, de NO_X et de matières particulaires - Toyota étudie et développe depuis plus de 40 ans des solutions de mobilité plus respectueuses de l'environnement, dans sa quête de l'éco-voiture ultime.

Il est essentiel de continuer à faire évoluer les technologies de motorisation pour améliorer les performances écologiques des véhicules. Pour ce faire, l'entreprise a identifié trois objectifs fondamentaux :

1Abaisser la consommation de carburant et les émissions de CO₂

2.Purifier les rejets d'échappement afin d'améliorer la qualité de l'air

3.Diversifier les énergies pour faire face à l'appauvrissement des réserves pétrolières

Conscient de l'importance d'une diversification énergétique, Toyota adopte une "approche globale des technologies environnementales" via la mise au point d'un large éventail de technologies de pointe qui permettront à plusieurs types d'éco-voitures de coexister à l'avenir.

Dès aujourd'hui, le constructeur conforte son avance environnementale en développant de nouvelles technologies sur deux fronts simultanés : Toyota Optimal Drive et Hybrid Synergy Drive®.

Toyota reste convaincu que la motorisation hybride constitue le pivot des technologies de demain. Avec 2,71 millions de véhicules hybrides déjà vendus dans le monde, l'entreprise a engrangé une masse d'expérience hors pair qui lui donne une avance considérable en matière de mobilité durable - laquelle passe par l'adaptation de l'Hybrid Synergy Drive® aux véhicules hybrides rechargeables (VHR), aux véhicules électriques (VE) et aux véhicules hybrides à pile à combustible hydrogène (FCHV).

Toutefois, les carburants fossiles restant dans l'immédiat la source première d'énergie, Toyota va continuer d'améliorer le rendement de ses moteurs essence et diesel grâce aux technologies Toyota Optimal Drive dont bénéficient déjà 90% de ses modèles.

Malgré une gamme comptant plusieurs gros véhicules, Toyota s'est classé deuxième pour son taux de CO₂ en 2009, avec 130 g/km de moyenne et premier (ex aequo) en France avec 127 g/km seulement.

Toyota Optimal Drive

Présenté au Mondial de l'Automobile 2008 à Paris, le concept Toyota Optimal Drive regroupe un ensemble de technologies de pointe et d'améliorations internes qui visent à équilibrer au mieux performances et plaisir de conduite d'une part, consommation et émissions d'autre part.

Elles font désormais partie intégrante de chaque nouveau modèle Toyota et se concentrent sur trois aspects fondamentaux de l'évolution des motorisations :

1.Allègement du moteur

2.Diminution des pertes mécaniques

3.Optimisation de la consommation de carburant

Allègement du moteur

Le poids est l'ennemi N° 1 de la consommation. Toyota a donc élaboré des blocs moteurs et des boîtes de vitesses ultralégers et extrêmement compacts. à titre d'exemple, avec son couvre-culasse et son collecteur d'admission en résine, le moteur à essence 1,33 litre d'Auris est le plus léger et le plus compact de sa catégorie : 13 kg de moins que son prédécesseur !

Réduction des pertes mécaniques

En traquant et en réduisant les frictions sur l'ensemble des nouvelles motorisations, il a été possible d'augmenter encore le rendement énergétique. Les basculeurs à galets revus s'accompagnent de nouveaux profils d'arbre à cames, afin de réduire les frictions des commandes de soupapes. Outre les alésages plus circulaires, l'allègement et le revêtement des pistons diminuent les frictions dans les chambres de combustion. Enfin, le bloc moteur plus rigide, l'ajout d'une entretoise à la chemise d'eau et l'emploi d'une huile de faible viscosité réduisent encore les pertes mécaniques par friction.

Optimisation de la consommation de carburant

Chaque moteur Toyota fait appel à plusieurs technologies clés, afin d'optimiser le rendement de la combustion et la consommation. Sur les moteurs essence, ces améliorations passent par un taux de compression plus élevé, un nouveau dessin des conduits d'admission et des chambres de combustion, et l'introduction de gicleurs d'huile de refroidissement.

La toute récente technologie Valvematic rehausse encore les performances, en optimisant le calage de la distribution et la levée des soupapes d'admission sur la plus grande plage possible de régime moteur. Elle parvient à réduire les émissions de CO₂ jusqu'à 10%, tout en procurant un gain de puissance d'environ 10% par rapport au VVT-i.

Côté diesel, le D-4D Toyota à rampe commune - une valeur sûre - réduit la température d'admission du mélange, ce qui autorise un taux de compression plus important et augmente le couple. Chaque moteur D-4D de la gamme Toyota Optimal Drive profite désormais d'injecteurs piézoélectriques à haute pression qui favorisent eux aussi le rendement de combustion.

Tous les groupes diesel sont équipés d'origine d'un filtre à particules (FAP) ou d'un catalyseur DPNR (réduction des particules et des oxydes d'azote - NO_X), afin de réduire encore ces polluants. Enfin, chaque diesel de la gamme est désormais conforme aux normes Euro 5.

Les performances, le plaisir de conduite et la sobriété sont également servis par des boîtes de vitesses techniquement évoluées, procurant de bonnes reprises : une boîte séquentielle MultiDrive et une boîte manuelle six vitesses. Enfin, le système Stop&Start coupe automatiquement le moteur lorsque le véhicule est à l'arrêt, ce qui permet de gagner jusqu'à 15% sur la consommation en ville.

2010 : une décennie de technologie HSD, d'expérience, de fiabilité et de satisfaction clients pour socle du déploiement de la motorisation 100% hybride Toyota

Hybrid Synergy Drive® : une motorisation désormais aguerrie

—Consommation, émissions polluantes et coût d'utilisation exceptionnellement bas

—Passage en mode tout électrique, une exclusivité de la technologie 100% hybride, pour une conduite urbaine silencieuse et sans émissions

—Trois modes EV, ECO et POWER permettant de choisir entre une conduite sobre et détendue, ou plus dynamique et axée sur les performances

Le système Hybrid Synergy Drive® 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 sont aussi très efficaces pour diminuer les taux de CO₂ et de NO_X.

Le HSD de Toyota est une motorisation 100% hybride ('full hybrid'), c'est-à-dire capable de rouler en seul mode essence ou électrique ainsi qu'en associant les deux. Il affiche à la fois le CO₂ le plus bas des groupes essence du marché et une exceptionnelle sobriété, sans remettre en cause les performances.

Trois modes "à la demande" - EV, ECO et POWER - permettent de choisir entre une conduite sobre et détendue, ou plus dynamique et axée sur les performances. Apanage du système 100% hybride, le mode EV permet de rouler en "tout électrique" jusqu'à 50 km/h - donc en ville - quasiment en silence et en émettant zéro dioxyde de carbone (CO2), oxydes d'azote (NOX) ou matières particulaires (MP).

Les études internes menées sur la Prius III ont montré que sur un trajet urbain typique, à une vitesse moyenne inférieure à 30 km/h, plus de 25% du trajet s'effectue hors moteur thermique - ce qui élimine non seulement les émissions polluantes mais abaisse aussi notablement la consommation moyenne.

Le groupe 100% hybride ne comporte ni démarreur électrique, ni alternateur ou courroie d'entraînement, ce qui contribue à sa réputation de fiabilité et limite les frais d'entretien. La batterie est conçue pour durer aussi longtemps que la voiture, les pneus d'origine ont une durée de service de plus de 50.000 km et l'efficacité du freinage à commande électronique ECB porte l'espérance de vie des plaquettes à plus de 100.000 km.

Lauréat du titre de "Moteur Vert de l'Année" en 2010, le système Hybrid Synergy Drive® peut se prévaloir d'une fiabilité d'exception attestée par l'historique de la Prius, son coût de garantie constructeur par véhicule étant le plus bas de tous les modèles Toyota - coût dont 1,3% seulement revient aux composants hybrides. Témoin de cette qualité et du plébiscite jamais démenti de la clientèle : une décennie de classements en tête des enquêtes de satisfaction J.D. Power & Associates.

Le lancement de l'Auris Hybride HSD au cœur du segment M1 présage l'introduction de dix nouveaux modèles hybrides Toyota - pas moins ! - dès les premières années 2010, l'objectif affiché étant de vendre un million de véhicules hybrides par an dans le monde sur la même période. Dès que possible à partir de 2020, Toyota compte proposer en Europe une version hybride de chaque modèle afin de rendre cette motorisation accessible au plus grand nombre.

Architecture et fonctionnement du système Hybrid Synergy Drive®/ 100% hybride

Le système Toyota Hybrid Synergy Drive® série/parallèle comprend un moteur à essence de 1,8 litre, un puissant moteur électrique, un générateur, une batterie hybride hautes performances, une électronique de puissance et un répartiteur de puissance. Par l'intermédiaire d'un train épicycloïdal, le répartiteur collecte puis redistribue, en fonction des besoins, la puissance issue du moteur thermique, du moteur électrique et du générateur.

Facteur clé du succès de son installation sur une plateforme à moteur avant, le moteur électrique, le générateur et le répartiteur de puissance sont tous regroupés dans un carter de transmission extrêmement compact, de taille comparable à celle d'une boîte de vitesses classique.

Le moteur à essence du groupe hybride suit le cycle Atkinson, où la compression et la détente sont asymétriques et où la fermeture tardive des soupapes retarde la phase de compression. Le rapport de détente est alors supérieur au rapport de compression, d'où des pertes énergétiques moindres à l'admission et à l'échappement et une meilleure conversion de l'énergie de combustion en énergie mécanique utile. La température d'échappement de ce type de moteur est donc inférieure à celle d'un moteur conventionnel.

Un système de recirculation des gaz d'échappement (EGR) abaisse encore la température de fonctionnement du moteur thermique. Grâce à l'action conjuguée de ces technologies, il suffit d'un enrichissement d'essence minime pour préserver le pot catalytique d'une surchauffe, ce qui diminue la consommation et les émissions.

Quel que soit le trajet parcouru, l'Hybrid Synergy Drive® alterne les modes de fonctionnement pour optimiser le rendement global du véhicule.

à l'arrêt, le moteur thermique se coupe automatiquement pour économiser le carburant.

Dans les phases de faible rendement moteur - au démarrage ou sur la plage des bas et moyens régimes -, la voiture tourne sur le seul moteur électrique et s'affranchit ainsi de tous rejets de CO₂ et de NO_X.

En conditions de roulage normales, la répartition de puissance entre les moteurs thermique et électrique est ajustée en permanence afin d'optimiser le rapport performances/consommation de carburant. En vitesse de croisière, c'et normalement le moteur thermique qui propulse seul le véhicule. Toutefois, s'il lui faut un supplément de puissance - par exemple lors d'une brusque accélération -, le moteur électrique intervient en appoint.

Le groupe hybride intègre aussi un dispositif de freinage à commande électronique ECB et récupération d'énergie. à la décélération et au freinage, le moteur électrique se comporte comme un générateur de forte puissance : il optimise la gestion énergétique du HSD en récupérant l'énergie cinétique (normalement dissipée sous forme de chaleur), puis en la stockant sous forme électrique dans la batterie hybride hautes performances.

Le niveau de puissance de la batterie est constamment géré par le générateur (entraîné par le moteur thermique), ce qui dispense de recharger le système à partir d'une source externe.

Prius : en avance sur son temps

—Ventes européennes cumulées de la Prius passant les 100.000 exemplaires en mai 2008, et doublement du chiffre en deux ans seulement

—En dix ans : augmentation de la puissance maxi du système HSD de Prius de plus de 30%, baisse de consommation de plus de 23% à 3,9 l/100 km et chute du taux de CO2 de près de 26% à 89 g/km

—Nombreuses premières technologiques sur le segment, dont l'affichage tête haute et la ventilation à panneaux solaires

à l'heure où elle fête l'anniversaire important de sa première décennie sur le marché européen, la Prius 100% hybride s'impose de plus en plus comme un modèle de grande diffusion et ses ventes connaissent une prodigieuse accélération.

Alors que les ventes européennes cumulées passaient la barre des 100.000 exemplaires en mai 2008, ce chiffre a doublé en deux ans à peine ! Au Japon, la Prius III truste la première place des ventes chaque mois depuis son lancement en mai 2009, et le total mondial cumulé devrait dépasser les deux millions à l'automne 2010.

Prius n'a cessé d'être en avance sur son temps à l'égard des préoccupations environnementales, jouant les éclaireurs en matière de baisse de la consommation, du CO₂, des NO_X et des MP. Depuis une décennie, elle a vu la consommation de sa motorisation HSD baisser de plus de 23%, son taux de CO₂ chuter de près de 26% pour passer de 120 à 89 g/km seulement, tout en voyant sa puissance maximale augmenter de 30%.

Outre les émissions de dioxyde de carbone, la Prius se soucie de la qualité de l'air en général : même en mode normal, elle émet nettement moins de NO_X que n'importe quelle voiture diesel comparable. En mode EV, elle ne rejette ni CO₂, ni NO_X ni MP.

La perception qu'ont les clients de la technologie 100% hybride a considérablement évolué depuis le lancement de la Prius I voici plus de dix ans. Les possesseurs de la première génération avaient été séduits par son concept unique et ses innovations techniques. Ceux de la Prius II rentraient dans la catégorie des acheteurs précoces de technologies de niche, toujours passionnés par le concept du modèle.

Ceux de la Prius III, enfin, voient en elle une voiture véritablement grand public, dotée de performances et d'une dynamique routière qui supportent maintenant sans rougir la comparaison avec n'importe quelle berline familiale concurrente (segment M2).

Chaque génération de Prius a introduit sur le segment des équipements ultra-perfectionnés, précurseurs pour leur époque. Parmi les multiples nouveautés techniques de la Prius III, citons la toute première association d'une ventilation à énergie solaire et d'une climatisation à télécommande ; un affichage tête-haute ; de nouvelles commandes tactiles d'affichage Touch Tracer intégrées au volant ; une aide intelligente au stationnement et un système de sécurité précollision.

De plus, la Prius conserve sa réputation de fiabilité et son exceptionnel rapport qualité/prix. Son taux de CO₂ record pour une motorisation essence et sa consommation ascétique de 3,9 l/100 km en cycle mixte ouvrent droit à d'importants avantages fiscaux dans différents pays européens (en France : 2000 € pour les particuliers et 1000 € pour les entreprises) et à l'exemption des péages urbains dans les villes concernées, tout en apportant un coût d'utilisation exceptionnellement bas.

En août 2010, pour la 5ème fois depuis 2004, Prius a été élue voiture la plus écologique par l'association allemande pour la mobilité durable, le Verkehrsclub Deutschland (VCD), partageant à cette occasion la première place avec l'Auris Hybride HSD.

Auris Hybride HSD : première et seule motorisation 100% hybride du segment M1

—Première étape vers le déploiement de moteurs 100% hybrides sur les modèles Toyota de grande diffusion

—Premier modèle du segment M1 à offrir le choix entre une motorisation essence, diesel ou 100% hybride

—Modèle totalement hybride le plus abordable au monde, alliant sobriété en ville, avantages fiscaux importants et faible coût d'utilisation

L'Auris Hybride HSD reçoit l'unique motorisation 100% hybride du segment des berlines compactes (M1), très concurrentiel. L'arrivée dans cette gamme du système Toyota Hybrid Synergy Drive® en fait un cas unique sur ce segment, où elle devient le premier modèle à offrir au choix : moteur essence, diesel ou 100% hybride.

Exclusivement conçue pour le marché européen et construite à l'usine britannique de Toyota Motor Manufacturing UK, à Burnaston, l'Auris Hybride HSD offre des sensations de conduite absolument inédites dans cette catégorie. Les qualités d'usage au quotidien, le confort routier et le silence remarquable de sa motorisation HSD continueront à modifier profondément la perception qu'ont les automobilistes de la technologie inaugurée par la Prius. Ils apprécieront la sobriété en ville, le faible coût d'utilisation et les avantages fiscaux importants de la voiture 100% hybride la moins chère du marché.

Capables de fonctionner indépendamment ou en tandem, le moteur à essence 1,8 litre VVT-i et le moteur électrique du système Hybrid Synergy Drive® développent à eux deux une puissance combinée maximale de 136 ch, ce qui procure à l'Auris Hybride HSD une accélération très souple de 0 à 100 km/h en 11,4 secondes et une vitesse maximale de 180 km/h (sur circuit) — meilleures performances de la catégorie des véhicules émettant moins de 
100 g de CO₂/km.

En retour, la voiture affiche une consommation exemplaire de 3,8 l/100 km en cycle mixte européen et un taux de CO₂ remarquablement bas d'à peine 
89 g/km, chiffre éligible au bonus écologique français de 2 000 € (1000 € pour les entreprises) et sans rival sur le segment M1.

L'Auris Hybride HSD cumule la modularité pratique d'une berline 5 portes compacte classique et tous les avantages de l'Hybrid Synergy Drive®, dont un système d'aide à la conduite économe "Eco" qui aide le conducteur à adopter une technique de conduite détendue, sobre et plaisante optimisant le rendement du système.

Et comme pour toute Toyota 100% hybride, sa conception vise à minimiser le coût d'exploitation. Ainsi, grâce au prix plus bas des pièces détachées et aux temps d'entretien réduits, ses frais de maintenance sur 100.000 km font jeu égal avec ceux de la Toyota Yaris 1,0 litre.

Concept FT-CH : Future Toyota Compact Hybrid

—Une hybride intégrale à vocation ciblée : dernière incarnation des technologies futuristes de Toyota

—Prouve l'intention de Toyota d'élargir la technologie HSD au segment des petites compactes

—Architecture compacte et citadine destinée à séduire une clientèle jeune

Preuve de la volonté de Toyota d'introduire la technologie HSD auprès d'une clientèle beaucoup plus large au cours de cette décennie, le concept FT-CH, conçu en France par Toyota ED2 pour le marché nord-américain, est le premier exemple concret d'une petite Toyota 100% hybride.

Sous une longueur de 3,895 m seulement, ses proportions contenues promettent une maniabilité et une nervosité idéales en ville, tandis que son empattement généreux de 2,540 m lui permet d'accueillir confortablement quatre occupants.

Inspirées par la technologie des microprocesseurs 8 bits qui dominait l'industrie des jeux vidéo dans les années 1980, ses lignes extérieures ont fait l'objet du travail aérodynamique poussé qui caractérise chaque hybride intégrale Toyota. Par exemple, les roues sont munies d'un flasque de jante blanc et d'un moyeu noir mat conçus pour limiter les turbulences.

Privilégiant la qualité, la simplicité et un prix abordable, l'habitacle limite volontairement le nombre de composants complexes. La planche de bord est une structure simple en trois pièces, les panneaux de contre-porte ne comptent que six éléments, tandis que l'armature du dossier et de l'assise des sièges provient du même moule.

Le style "compétition" du tableau de bord et du volant devrait plaire à une clientèle plus jeune et plus sportive, le système d'aide à la conduite économe s'affichant pour sa part sous forme d'une éolienne multicolore.

La technologie HSD au cœur de la mobilité durable de demain

Credo de Toyota : ne pas se cantonner à une voie unique pour parvenir à la mobilité durable, la diversification énergétique et l'évolution de la technologies des batteries devant ouvrir la voie à la coexistence future de plusieurs types d'éco-voitures.

Dans ce contexte, la modularité de l'Hybrid Synergy Drive® en fait une plateforme idéale, adaptable à différentes sources d'énergie : véhicules hybrides rechargeables (VHR), véhicules électriques (VE) et à pile à combustible (FCHV).

La Prius hybride rechargeable : le meilleur de l'électrique et de l'hybride réunis

L'évolution des citadines électriques à usage quotidien est pour l'instant pénalisée par le poids et la taille des batteries de grande capacité indispensables à une autonomie satisfaisante, et par le manque d'infrastructure de recharge adaptée.

De ce fait, Toyota est convaincu que la technologie hybride rechargeable constitue la solution la plus réaliste à court et moyen termes pour l'électrification des groupes motopropulseurs. Grâce à la présence d'une source d'énergie de substitution, un VHR peut continuer à rouler au-delà de la plage d'autonomie électrique.

La Prius hybride rechargeable représente à ce titre un élargissement considérable des possibilités du système Hybrid Synergy Drive®. Elle répond aux besoins spécifiques des citadins en offrant une autonomie nettement allongée en mode électrique pour les petits trajets, et une réelle autonomie sur longues distances grâce au moteur à essence du groupe hybride. De plus, le prix très abordable de son système HSD la rendra accessible.

Comme les batteries à l'ion lithium allongent considérablement l'autonomie en mode EV sans poser de problèmes majeurs de poids ou d'encombrement, la Prius hybride rechargeable inaugure leur adoption sur une hybride Toyota. Autre avantage de ce bloc-batterie : la rapidité de la recharge complète qui ne prend qu'1 h 30 sur une prise de courant domestique de 230 V.

Avec cette batterie, la voiture affiche une vitesse maximale de 100 km/h en mode EV et, à pleine charge, une autonomie d'environ 20 km. Le groupe Hybrid Synergy Drive® développe une puissance combinée maximale de 136 ch, fournit une accélération souple de 0 à 100 km/h en 11,4 secondes et autorise une vitesse de pointe de 180 km/h (sur circuit).

Par ailleurs, grâce aux économies d'essence dues au gain d'autonomie électrique, la Prius hybride rechargeable affiche une consommation remarquablement basse de 2,6 litres/100 km en cycle mixte européen - soit 30% de moins que la Prius III ! Enfin, les émissions de CO₂ chutent également au taux sans précédent de 59 g/km.

600 Prius hybrides rechargeables dans le monde, dont 200 en Europe

Dans l'optique de lancer la Prius hybride rechargeable sur le marché européen et international dès 2012, quelque 600 voitures participent d'ores et déjà à des programmes localisés de location longue durée dans le monde, dont un tiers en Europe.

Objectif de ces projets : évaluer chaque aspect des VHR en conditions réelles, prendre en compte les remontées clients et vérifier les performances écologiques et techniques globales de la nouvelle Prius VHR avant sa commercialisation.

Parallèlement, l'étude des possibilités de développement d'une infrastructure de recharge public/privé est indispensable à la viabilité du véhicule électrique, quel qu'il soit. C'est pourquoi Toyota collabore actuellement avec EDF et a conclu des partenariats avec des collectivités locales et d'autres fournisseurs d'énergie en Europe.

Ce programme de locations ciblées a déjà débuté à Strasbourg fin avril 2010, où une centaine de Prius hybrides rechargeables sont désormais en location pour trois ans. 20 véhicules ont été mis en circulation au Royaume-Uni cette année, et 30 autres en Allemagne. L'Espagne, la Norvège, la Belgique et le Portugal sont également impliqués dans ce projet pour lequel quelque 200 voitures sont en location dans 20 pays européens depuis la mi-2010.

Toyota teste également la Prius hybride rechargeable à l'échelle mondiale, avec des participants basés au Canada, aux états-Unis, au Japon, en Australie et en Nouvelle-Zélande.

Les premiers retours d'expérience de la clientèle française sont encourageants : depuis qu'ils ont pris possession de la voiture en avril, la majorité des utilisateurs indiquent que la Prius VHR dépasse déjà leurs espérances, souvent de loin. Trois raisons à leurs yeux : le faible taux de CO₂ de la voiture, sa consommation très sobre et ses fonctionnalités techniques.

La plupart des conducteurs roulent moins de 40 km par jour, un kilométrage parfaitement adapté à l'autonomie EV étendue - la recharge complète d'1 h 30 s'insérant sans problème dans la journée de travail. Ils trouvent la voiture facile à utiliser - qu'ils aient ou non une expérience antérieure de la conduite électrique.

Tous enregistrent une consommation d'essence inférieure à celle de leurs voitures habituelles. Qui plus est, la moitié d'entre eux ont adapté leur comportement au volant afin d'exploiter pleinement les atouts de la motorisation 100% hybride, ce qui améliore encore les performances environnementales.

La technologie des batteries, facteur essentiel du développement futur du système HSD

Bien décidé à faire progresser le plus vite possible la technologie des batteries, Toyota y travaille en interne depuis le début des années 1990.

En juin 2008, l'entreprise a créé sa propre Division de Recherches sur les Batteries au Centre Technique TMC d'Higashi Fuji, afin d'accélérer la mise au point des batteries de prochaine génération. En janvier 2010, une division de développement des techniques de production de batteries a vu le jour sur le même site, portant à plus de cent le nombre d'ingénieurs dédiés aux batteries.

Primearth EV Energy (PEVE) - coentreprise dans laquelle est associé Toyota - a également joué un rôle clé dans la progression de la technologie hybride. Les deux usines de PEVE, implantées au Japon, ont une capacité de production de 1,1 million de blocs-batterie par an.

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 électrique. à cet égard, la longévité et la fiabilité de la solution Ni-MH conviennent parfaitement au système Hybrid Synergy Drive®, tandis que la densité d'énergie supérieure de la solution Li-ion favorise l'autonomie en mode EV et la rapidité de recharge des VHR.

Chaque génération successive du système HSD a vu réduire l'encombrement, le poids et le coût du bloc-batterie, de pair avec une amélioration du rendement. Et la R&D Toyota investit en masse dans le développement d'une génération de batteries Li-ion plus abordables pour les véhicules hybrides, VHR, VE et FCHV.

2,7 millions de batteries ont été vendues à ce jour, mais il subsiste des obstacles majeurs : il faudra par exemple abaisser de beaucoup le prix de revient des batteries à l'ion lithium, ou trouver une alternative plus abordable.

Les véhicules électriques : la mobilité durable sur courte distance

Toyota voit dans les véhicules électriques (VE) un mode de transport principalement dédié aux petits trajets, et une solution à moyen terme vers la mobilité durable.

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 approfondit ses connaissances fondamentales et ses compétences techniques en matière de VE et poursuit le développement de modèles électriques pour petits trajets en vue de leur commercialisation.

Exposé au Mondial de l'Automobile de Paris 2010, le concept FT-EV II est un petit VE 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 états-Unis en 2012.

En mai 2010, Toyota Motor Corporation et Tesla Motors Inc ont annoncé leur intention de collaborer au développement de pièces et véhicules électriques, à leur production et au support technique. En juillet, les deux entreprises ont commencé à mettre au point un VE associant un Toyota RAV4 et un moteur électrique Tesla.

Pour pouvoir commercialiser ce nouveau VE aux Etats-Unis en 2012, Tesla prévoit de produire et livrer une flotte de prototypes à Toyota avant la fin de l'année, à des fins d'évaluation. Le premier prototype est déjà construit et subit actuellement des tests.

FCHV : un pas de plus vers l'éco-voiture ultime

En termes de distance parcourue par unité de carburant et de CO₂ émis par kilomètre, les FCHV - véhicules hybrides à pile à combustible - surclassent en rendement du puits à la roue les hybrides, les moteurs à essence ou diesel conventionnels - quels qu'ils soient - et même les véhicules électriques.

Une pile à combustible produit de l'électricité par réaction chimique entre l'hydrogène (stocké dans le véhicule) et l'oxygène (de l'air), en n'émettant que de la vapeur d'eau. Elle est constituée d'électrodes et de membranes de polyélectrolyte, prises 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 désormais 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.

Dernier hybride Toyota de ce type, the FCHV-adv est un Highlander à motorisation basée sur cette technologie dérivée du système HSD. Il comprend un électrolyte polymère "maison", une pile à combustible de 90 kW, une batterie Ni-MH de 21 kW, un moteur électrique de 90 kW/260 Nm et quatre réservoirs de stockage d'hydrogène, sous 700 bars de pression.

Sur un seul plein d'hydrogène effectué en dix minutes au plus, le FCHV-adv est capable de parcourir jusqu'à 790 km2 à une vitesse maximale de 155 km/h. Il fonctionne sans problème jusqu'à -30°C, offre une conduite complètement silencieuse et n'émet aucun CO₂ - uniquement de la vapeur d'eau.

En poursuivant ses efforts pour augmenter la longévité et la fiabilité des batteries, réduire considérablement le prix de revient, abaisser le CO₂ émis du puits à la roue et mettre sur pied une infrastructure de recharge en hydrogène, Toyota compte débuter la commercialisation des FCHV en 2015.

Infrastructure d'approvisionnement en hydrogène : la nécessité d'un partenariat

Une transition en douceur vers une société fondée 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 dépend des efforts conjoints de tous les secteurs de la société, y compris les gouvernements, les entreprises privées ainsi que les organismes de recherche et de normalisation.

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, aux états-Unis , au Japon et en Corée d'ici à 2015.

Début 2010, Toyota a rejoint le Clean Energy Partnership (CEP), une alliance de treize entreprises majeures qui se sont donné pour objectif de faire de l'hydrogène le carburant du futur et préparer ainsi une ère de mobilité sans émissions. Elle compte dans ses rangs des acteurs majeurs des secteurs technologiques, du pétrole et de l'énergie, la majorité des constructeurs automobiles allemands et deux grosses entreprises de transports publics.

Via la participation des autorités locales qui doivent fournir des régions-pilotes pour les premiers projets de démonstration, l'objectif déclaré du CEP est de porter à 50% la proportion d'hydrogène produit à partir d'énergies renouvelables. Les premières initiatives des états allemands marquent le coup d'envoi d'un programme d'envergure nationale, visant à mettre en place et tester un réseau de stations-services d'hydrogène. Toyota apportera sa pierre à l'édifice en fournissant cinq FCHV-adv au CEP d'ici à 2011.

Aux états-Unis, 100 FCHV-adv sont déjà impliqués dans divers programmes de démonstration qui vont se dérouler à l'échelon national sur les trois prochaines années, l'un d'entre eux étant mené avec le California Fuel Cell Partnership.