Dans le cadre de la 29ème édition du « Aachen Colloquium Sustainable Mobility », les ingénieurs de la société d’ingénierie IAV ont présenté un nouveau concept de véhicule hybride GNV/électrique (non rechargeable). Selon les annonces de l’entreprise, un tel système de propulsion permettrait d’obtenir des performances en termes de puissance et d’autonomie largement supérieures à la moyenne des véhicules GNV et électriques, tout en réduisant les émissions de CO2 par rapport à une configuration tout GNV.
Ce concept de berline moyenne gamme intègre un groupe motopropulseur composé d’un moteur 100 % GNC associé à deux petits moteurs électriques de 40 kW chacun. Ces derniers permettent d’offrir une assistance au moteur principal lors des phases les plus émissives que sont le démarrage et les accélérations, afin de diminuer les émissions de CO2 à l’usage. Ces deux moteurs électriques sont alimentés par le biais d’une batterie de 2,5 kWh se rechargeant lors des phases de décélération.
Les ingénieurs d’IAV ont également optimisé le groupe motopropulseur de manière à se passer de réservoir essence, que l’on retrouve généralement dans les véhicules GNC pour assurer le démarrage et offrir une prolongation d’autonomie. Le groupe peut ainsi démarrer sans essence, même en cas de température extérieure faible (jusqu’à -30 °C). Le retrait des composants spécifiques à la bicarburation GNV/essence permet de compenser en partie le surcoût induit par l’introduction d’une architecture hybride électrique.
Dans une configuration classique GNC/essence, l’architecture du moteur ne permet pas de tirer pleinement parti des caractéristiques du GNC, dont notamment l’indice d’octane élevé qui permet de réduire les effets de cliquetis[1]. En se débarrassant du réservoir essence, les ingénieurs de l’IAV ont pu au contraire dédier l’architecture du moteur spécifiquement au GNC et l’optimiser en conséquence pour atteindre un rendement de 45 %. Pour ce faire, les ingénieurs d’IAV ont notamment intégré une préchambre active[2]. Le montage de l’architecture en série/parallèle permet également un délestage du moteur à combustion dans les phases à faible charge.
L’utilisation des batteries plutôt que du moteur à combustion dans les phases de faible charge permet également d’éviter l’émission de méthane résiduel, qui peut s’avérer importante sur ces plages de fonctionnement. En complément, le concept intègre un système de préchauffe rapide du catalyseur d’échappement, permettant d’optimiser la catalyse du méthane résiduel[3].
Intégrant 5 réservoirs GNC pour une capacité totale de 27,4 kg de gaz, IAV promet un véhicule capable d’atteindre une autonomie de 900 km pour une consommation de moins de 3 kg/100 km. A titre de comparaison, l’autonomie moyenne d’une voiture électrique est annoncée entre 150 km et 600, et l’autonomie d’un modèle GNV classique se situe aux alentours de 450 km.
A cette autonomie s’ajoutent des performances supérieures à celles des véhicules GNV récents du marché. Le concept de l’IAV serait ainsi en mesure d’atteindre 230 km/h, avec un passage de 0 à 100 km/h en 6,9 secondes. Pour comparaison la Volkswagen polo TGI atteint 183 km/h maximum (0 à 100 km/h en 7,9 s), l’Audit g-tron (essence + GNV) a une vitesse de pointe de 211 km/h (0 à 100 km/h en 9,7 s). Enfin la Seat Leon ST TGI (essence + GNV) atteint une vitesse de pointe de 206 km/h (0 à 100 km/h en 10 s).
Le concept, car présenté par IAV démontre donc ainsi des performances supérieures aux équivalents tout GNV, tout électrique, et GNV/essence. Si une application hybride rechargeable est envisageable, IAV se montre réservé quant à la pertinence d’un tel développement.
En effet, l’ajout d’une batterie rechargeable aurait pour conséquence directe de mobiliser un volume important et d’alourdir le véhicule. Le surpoids engendré entraînerait notamment une consommation d’énergie (et donc des émissions) accrue. La production des batteries présente de surcroît un bilan environnemental non négligeable et IAV mise donc prioritairement sur le bioGNV pour tendre vers la neutralité carbone.
Enfin, une configuration rechargeable augmenterait le temps de recharge du véhicule, alors même que la rapidité de recharge constitue un avantage conséquent du GNV vis-à-vis de l’électrique.
En améliorant l’efficacité du moteur GNC de leur concept, car, les ingénieurs de l’IAV ont mis au point un véhicule performant, économe en carburant (et donc en émission de CO2) et dont les gaz d’échappement peuvent être mieux traités. Leur véhicule semble combler les insuffisances liées à la fois à l’autonomie et au temps de recharge de l’électrique, tout en optimisant la performance des moteurs hybrides GNV. La prochaine étape de développement du concept consiste à trouver un constructeur prêt à l’intégrer sur l’un de ses modèles.
Pour aller plus loin :
- « À peine 2,84 kg aux 100 km », interview d’un ingénieur de l’IAV sur CNG Mobility
- « L’avenir des voitures à gaz ? », CNG Mobility
[1] Cliquetis : dans un moteur à combustion, il s’agit d’un phénomène de combustion anormale d’une partie du combustible, avant que ce dernier n’ait été atteint par le front de flamme déclenché par la bougie
[2] Le potentiel lié à l’utilisation d’une préchambre active dans le cas d’une architecture GNC est étudié dans le bulletin de veille consacré à la conférence SIA POWERTRAIN & ENERGY
[3] Les matériaux catalyseur sont généralement actionnés au-dessus de 500 °C