Réduction de taille du système full hybrid : gain de place et de sobriété
- Alliance d'un moteur essence 1,5 litre sensiblement remanié et de composants hybrides plus petits
- Batterie compacte, déplacée sous les sièges arrière pour préserver le volume du coffre
- Puissance totale de 100 ch et consommation frugale de 3,5 l/100 km
- Meilleurs taux du segment pour les émissions de CO2, NOX et MP
- Fonctionnement fréquent en mode électrique, sans carburant ni émissions polluantes
- 1.000 km avec un seul plein !
En inaugurant la première réduction de taille du système Hybrid Synergy Drive® (HSD), la nouvelle Toyota Yaris Hybride représente une avancée technique majeure en matière d'encombrement de ce groupe Full Hybrid.
Son optimisation a permis de le loger dans les dimensions compactes de la voiture, à la conception de l'espace extrêmement efficace, sans affecter la qualité du système ni ses performances, l'habitabilité ou le volume du coffre.
Chacun des principaux composants du groupe HSD subit une réduction de taille et de poids, tandis que le réservoir d'essence et la batterie passent sous la banquette arrière. Grâce à ces mesures, l'habitabilité est préservée et les 286 litres du coffre restent identiques à ceux de la version classique.
Le système Full Hybrid redimensionné associe à un moteur essence 1,5 litre un ensemble moteur électrique/boîte-pont/inverseur et bloc batterie plus léger et plus compact. Au final : un poids total de 201 kg, soit 20 % (42 kg) de moins que sur l'Auris Hybride.
Moteur essence compact et de moindre cylindrée
Le groupe essence de 1.497 cm3 à 16 soupapes, 2ACT, cycle Atkinson et distribution variable intelligente VVT-i se base sur le bloc moteur de la Prius II, mais il a été complètement remanié. Il raccourcit de 50 mm (soit 10 %) et s'allège de 17 kg (soit 17 %) par rapport à la version 1,8 litre des motorisations HSD existantes.
Le nouveau moteur développe une puissance maximale de 75 ch à 4.800 tr/min et un couple maximal de 111 Nm sur la plage de 3.600 à 4.400 tr/min. Pour réduire encore les émissions et les frictions mécaniques au bénéfice de la sobriété, quelque 70 % de ses composants sont de conception nouvelle ou repensée.
Au final, le rendement thermique du moteur essence gagne 6 % sur celui de la Prius II — d'où une amélioration de la consommation et des performances environnementales.
Qui plus est, ce moteur innove en adoptant notamment une vanne EGR, une pompe à eau électrique, la suppression de la courroie d'entraînement auxiliaire, une chaîne de distribution basse friction, un collecteur d'admission allégé en résine et un collecteur d'échappement compact.
De fait, utilisé conjointement à une vanne EGR (recirculation des gaz d'échappement refroidis), le cycle Atkinson permet une nette économie de carburant et donc d'émissions.
Dans le cycle Atkinson, la compression et la détente sont asymétriques et la fermeture tardive des soupapes d'admission retarde la compression. Le rapport de détente étant alors supérieur au rapport de compression, le rendement de conversion de l'énergie de combustion en énergie mécanique est meilleur. La température d'échappement de ce type de moteur est donc inférieure à celle des moteurs conventionnels. Quant au système de recirculation, il réintroduit les gaz d'échappement refroidis dans le système d'admission, ce qui abaisse encore la température de fonctionnement du moteur thermique.
Par ailleurs, l'adoption d'une pompe à eau électrique — alliée à un petit radiateur léger et multifonction — favorise la montée en température du moteur tout en réduisant les pertes par friction dues au refroidissement, et donc la consommation. De même, la disparition de la courroie d'entraînement de pompe mécanique limite les frottements et économise ainsi le carburant.
Un nouveau collecteur d'admission "spécial hybride" plus compact, en résine, allie légèreté et silence de fonctionnement, en réduisant les bruits et vibrations. De plus, l'emploi d'injecteurs extrêmement efficaces, à douze orifices de pulvérisation, diminue à la fois la consommation et les émissions.
Enfin, le système d'échappement comporte un nouveau collecteur à catalyseur rapproché et faible capacité calorifique. Comme il rapproche considérablement le pot catalytique de l'orifice d'échappement moteur, il écourte de 24 % le temps de montée en température du catalyseur et permet une réduction notable des émissions sur les petits trajets.
Boîte-pont hybride plus petite
En rassemblant le moteur électrique, le générateur, le répartiteur de puissance et le mécanisme réducteur sous un carter de transmission léger et extrêmement compact (de taille comparable à celle d'une boîte de vitesses classique), la nouvelle boîte-pont est au cœur même du système Hybrid Synergy Drive®.
L'emploi d'une transmission à variation continue pilotée électroniquement (E-CVT) et d'un moteur électrique plus compacts raccourcit la boîte-pont de 6 % en longueur et l'allège de 11 kg, comparativement à celle de l'Auris Hybride — signant ainsi un record de compacité chez les transmissions hybrides Toyota.
Délivrant une puissance et un couple instantanés maximaux de 61 ch et 169 Nm à l'accélération, le moteur électrique se fait plus petit et plus léger grâce à l'optimisation du matériau aimanté et à la substitution du fil rond des bobines par un fil plat. En outre, la structure de refroidissement évolue pour permettre un moteur électrique plus petit, mais plus efficace et plus puissant.
Au sein de la boîte-pont, le répartiteur de puissance intègre désormais un réducteur de régime moteur multifonction, et un nouveau mécanisme ralentisseur d'engrenage dispense d'utiliser des chaînes.
Un procédé de meulage et de rasage de la denture d'engrenage, similaire à celui de l'Auris Hybride, atténue remarquablement les bruits et vibrations. Son action est encore renforcée par l'adoption d'un nouvel amortisseur de vibrations de torsion : léger et de diamètre réduit grâce à une structure à trois ressorts, il ramène à un seuil minime la transmission des vibrations moteur.
L'optimisation de la lubrification améliore l'efficacité de la boîte-pont et minimise les pertes d'énergie. Elle repose sur un nouveau procédé consistant à lubrifier chaque pignon et chaque palier en associant l'huile de boîte automatique à la rotation du pignon de rapport final et du pignon mené, ce qui limite les pertes motrices.
Enfin, l'emploi d'un récupérateur avec séparateur, amenant l'huile au moteur/générateur ainsi qu'aux engrenages, permet de diminuer le volume d'huile en circulation et donc les pertes par émulsion.
Batterie hybride plus compacte
Ce groupe Full Hybrid redimensionné comporte en outre une batterie nickel-hydrure métallique (Ni-MH) plus petite de 144 V, dotée d'un système de gestion plus efficace de la puissance électrique.
Au lieu des 168 éléments de l'actuelle Auris Hybride, elle n'en compte plus que 120 regroupés en 20 modules reliés en série. Un gain d'encombrement de 20 % et un gain de poids de 11 kg qui ont permis de l'installer en totalité sous les sièges arrière, sans empiéter sur le volume du coffre.
Mais malgré cette réduction de taille et de poids, la charge du bloc batterie gagne en efficacité puisque le temps de retour à la valeur nominale diminue de 67 % comparativement à celui de l'Auris Hybride.
Nouvelle électronique de puissance avec inverseur et transformateur plus petits
La baisse du courant et de la tension du système hybride a permis de réduire les dimensions et le poids de l'électronique de puissance, en développant un inverseur et un commutateur plus compacts.
Plus petit et plus léger que celui de l'Auris Hybride, le nouvel inverseur est équipé d'un condensateur restructuré ; il réduit les pertes d'énergie et améliore le refroidissement — pour une moindre consommation.
L'optimisation de la disposition des composants internes a aussi permis de réduire la taille et le poids du transformateur de courant continu CC/CC. Et la composition du filtre sonore a été revue pour améliorer le silence de fonctionnement de l'appareil.
Comparativement à l'Auris Hybride, le courant de sortie a été ramené de 120 à 80 A et la tension de sortie de 650 à 520 V, ce qui autorise des économies d'énergie sans affecter les performances ni l'efficacité.
Performances du système hybride
En ajoutant les 75 ch du moteur essence à la puissance de la batterie alimentant le moteur électrique, le groupe motopropulseur à haut rendement de la Yaris Hybride développe une puissance totale de 100 ch — le meilleur équilibre performances et consommation/émissions de CO2 du segment.
La voiture accélère sans à-coup de 0 à 100 km/h en 11,8 secondes et affiche une vitesse de pointe de 165 km/h (sur circuit). Pour autant, elle ne consomme en moyenne que 3,5 l/100 km pour 79 g/km de CO2 — taux record sur le segment —, tout en permettant de rouler fréquemment en mode tout électrique, c'est-à-dire sans émissions de CO2, NOx ou particules. Ainsi, cette sobriété remarquable lui vaut une autonomie de 1.000 km sur un seul plein de 36 litres.
Fonctionnement de l'Hybrid Synergy Drive®
Quel que soit le type de parcours, le système Toyota Hybrid Synergy Drive® fonctionne selon différents modes afin d'optimiser le rendement global de la Yaris Hybride. à l'arrêt, le moteur thermique se coupe automatiquement pour économiser le carburant. Dans les phases de faible rendement du moteur thermique — au démarrage ou sur la plage des bas/moyens régimes —, la voiture tourne sur son seul moteur électrique et s'affranchit ainsi de tous rejets de CO2, NOx et MP.
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.
Via le freinage à commande électronique ECB, le moteur électrique se comporte comme un générateur de forte puissance à la décélération et au freinage — phases pendant lesquelles il récupère l'énergie cinétique (habituellement dissipée sous forme de chaleur) et la stocke sous forme électrique dans la batterie hybride hautes performances. Ce freinage régénératif optimise la gestion énergétique du système Hybrid Synergy Drive®.