50a1-Une vie avec l’électricité
D’EDF…….à la voiture électrique 1956—–2013 !!!!! : une certaine logique !! Pourquoi choisir de travailler à EDF , car en 1956 , au début des « trente glorieuses » on pouvait encore « choisir » sa voie … son métier . C’est une petite affiche à la faculté des sciences de Poitiers qui proposait une formation à EDF , d’ailleurs l’hésitation était possible car GDF avait répondu à un de mes courrier pour une embauche directe . En 1956 ,je venais d’obtenir une licence de Sciences un peu bizarre avec 3 certificats : Chimie Générale , Minéralogie et Physique Générale ….suffisante pour entrer dans les « pétroles » au moyen orient avec une condition : ne pas être marié !! Donc , admiratif pour l’entreprise EDF fraîchement nationalisée , et par le prestige de ses réalisations au « sortir » de la guerre , j’abandonnai avec plaisir mon métier provisoire et précaire de prof de Physique-Chimie pour un stage réservé aux licenciés en sciences de Lyon , destiné à permettre un titre « maison » d’ingénieur EDF . L’éducation Nationale en la personne d’un Inspecteur avait tenté de me retenir en me nommant adjoint d’enseignement . Mais je ne me sentais pas une vocation d’enseignant .
EDF offrait généreusement de loger les stagiaires célibataires ( 6) dans un chalet récupéré du chantier du barrage de Tignes installé sur un terrain EDF de Villeurbane , mais marié depuis 1954 avec Nelly il fallait résoudre moi-même le problème de logement , on n’a aucune idée des conditions de logement des étudiants , « en ville » dans les années 50 , et après avoir visité longuement des taudis dans les villes de Lyon et Villeurbanne, j’échafaudai le projet d’emprunter la caravane de mon beau-père . Mais pour « traîner » cette caravane d’une tonne il fallait emprunter également la Citroen 11 chevaux Citroën …la « Traction » (consommation ) 11-12 litres au cent kilomètres et encore plus avec la caravane . Mais la France et l’Angleterre venant de s’illustrer dans l’expédition de Suez …le robinet du pétrole venait de se fermer ….l’essence étant rationnée , comment parcourir 450 kilomètres nécessitant au minimum 50 litres d’essence ..soit un réservoir plein plus un jerrican . En roulant doucement et en mettant « au point mort » dans toute les descentes je réussi l’exploit d’amener la caravane à Villeurbanne !! 
A l’époque , le spectre de la pénurie de pétrole avait conduit les constructeurs automobile à proposer des voitures avec des moteurs à petite cylindrée et à faible consommation : 2 chevaux Citroën , 4 chevaux Renault ,Dauphine Renault , Dyna Panhard . Finalement , après mon service militaire , nous eûmes un coup de foudre pour une voiture Ford Anglaise d’une ligne très originale et dotée de freins à disques (voir rubrique spéciale) avec une consommation encore raisonnable (8 litres au cent) Nous eûmes successivement trois de ces voitures à petite consommation …..mais le prix du carburant en chute libre et l’achat d’une lourde caravane nous incitèrent à la course à la puissance et à la vitesse avec une Renault R16 TS ….double carburateur consommant de 12 à 15 litres au cent kilomètres .. pour une vitesse maximale de 160km/heure . Mais les 83 chevaux furent « bridés » par la limitation de vitesse instituée au nom des économies d’énergie ( et non pas de la sécurité) et petit à petit la consommation fut ramenée vers les 10 litres au cent ! Avec la venue du camping car n°1 (J7) et n°2 (J5) nous nous contentâmes de rouler en R8 Renault . Après l’abandon des Camping cars , nous revinrent à des voitures plus puissantes et plus confortable : 307 Peugeot . La « vieillesse » arrivant !!! eh oui ….à partir de 60 balais .. devenant très raisonnable …je me tournai vers les automatiques : j’avais un excellent souvenir de la belle américaine louée en Californie , il faut dire que la conduite est très sécurisée : les deux mains sur le volant et le pied droit entre accélérateur et frein . Mais en 2007 , saut dans le futur de conducteur , je devins « interlocuteur » du computeur de la Toyota Prius : en dehors de la direction laissée au conducteur , les moteurs ( à essence et électrique) gardent une autonomie déconcertante . 
Alors que, jusque-là, ma première Prius se rechargeait en régénérant l’énergie cinétique dégagée lors des ralentissements et des freinages ainsi que, pour une part importante , directement du moteur thermique, par contre cette deuxième Prius se recharge sur une prise normale bi plus terre de 15 ampères en 1heure et demie .
Elle a troqué sa batterie nickel métal hydrure de 1,3 kWh, au rendement assez faible, pour une batterie lithium ion de 4,4 kWh dont la densité énergétique est bien meilleure. Sa recharge est relativement rapide, en 1 h 30 sur une prise de courant standard de 16 A ou bien 3 heures sur une prise 8 A comme celle de votre machine à laver. Résultat : l’autonomie en mode 100 % électrique (dit ZEV pour “Zero Emission Vehicle”) passe à 25 km au maximum, là où la Prius “standard” ne permet de parcourir que 2 km. Qui plus est, la vitesse maximale en tout électrique passe de 50 km/h à 85 km/h avant que le moteur thermique ne se mette en marche. L’avantage ? le CO2, qui passe de 89 g/km pour la Prius “normale” à 49 g pour cette Prius rechargeable. Soit une consommation mixte normalisée de 2,1 l/100 km au lieu de 3,9 l, ce n’est pas rien ! Une différence notable qui permet à cette “nouvelle” version de la Prius de décrocher le nouveau bonus de 5 000 euros pour les hybrides rechargeables à moins de 50 g contre 2 800 euros “seulement” pour la Prius “standard”. 
Mais le grand plaisir c’est de « glisser » sans bruit dans la ville , et cette « démarche » nouvelle pour laquelle les intoxiqués du « vroum-vroum » prédisaient des accidents dus au silence , semble également appréciée par les piétons , d’ailleurs les jeunes qui se promènent avec de la musique dans les oreilles ne se fient plus uniquement au bruit du moteur … évidemment les conducteurs doivent éviter de « surprendre » les piétons : il y a 50 ans ils klaxonnaient d’une façon véhémente , plus tard ils faisaient hurler le moteur , dans l’avenir ils s’assureront que le piéton les a vus ….il n’est pas déshonorant de s’arrêter …. Mais voyons la partie électrique :En pratique, les moteurs thermiques ont un rendement de l’ordre de 15 % pour ceux à essence et de l’ordre de 20 % pour les diesels quand ils sont utilisés sur de petits parcours ou en agglomération. Par comparaison, le rendement des moteurs électriques dépasse 80% dans les mêmes conditions. au cœur du système Hybrid Synergy Drive de Toyota se trouve un séparateur de couple à planétaires (PSD pour « power splitting device »). Sa fonction est de répartir le couple entre trois composants fondamentaux : * le moteur thermique à combustion interne (ICE pour Internal Combustion Engine), * le moteur/générateur MG1 rechargeant la batterie en utilisant le couple moteur ; il fonctionne aussi comme démarreur, * le moteur/générateur MG2 rechargeant la batterie en utilisant l’énergie cinétique de la voiture ; il fonctionne également bien évidemment comme moteur électrique pour faire avancer la voiture, soit seul, soit en conjonction avec le moteur thermique. 
Grâce au PSD, l’Hybrid Synergy Drive peut concocter une large palette de cocktails entre l’énergie provenant de son réservoir d’essence (par le truchement de son moteur thermique), l’énergie électrique stockée temporairement dans ses batteries, et l’énergie cinétique récupérable en décélération. A l’arrière du véhicule on voit le module de batterie de puissance élevée pour l’application de HEV (30% plus de puissance que la batterie prismatique conventionnelle) Il s’agit de la nouvelle batterie Ni-MH de rendement élevé. (Un accumulateur nickel-hydrure métallique ou NiMH (de l’anglais nickel-metal hydride) est un accumulateur électrique rechargeable utilisant de l’hydrure métallique (composé permettant de stocker de l’hydrogène) et de l’oxyhydroxyde de nickel comme électrode. La batterie nouvellement développée a la puissance élevée 1300W/kg, 1,3 fois de plus importante qu’une batterie conventionnelle, et avec une densité d’énergie de 46Wh/kg. et des fiabilités plus élevées sur la caractéristique probable de longue durée qui sont dues aux améliorations de la construction . 
La Prius cache donc dans son coffre 28 modules de 6 cellules Nickel-Metal Hydride (NiMH) avec une tension nominale de 201.6 Volts (28×6x1.2 Volts). La tension peut varier entre 302 Volts (charge maximale) et 126 Volts à faible température et décharge complète. Des batteries chouchoutées, ventilées, auscultées par 3 thermistors (un quatrième mesure l’air ambiant) et surveillées par une unité de gestion dédiée. L’ensemble ne pèse que 37.5 kg pour remplir sa fonction de réservoir temporaire. De plus, les moteurs électriques présentent d’autres avantages : ils sont fiables, peu coûteux, ne demandent que très peu d’entretien et sont légers. Ils fournissent un énorme couple, de puissance dès le démarrage, ont une plage d’utilisation très large en régime, sans risque de surrégime . Ce qui permet dans la majorité des cas de simplifier la transmission. Les motorisations électriques sont alimentées par des batteries à haut niveau de performances. Celles-ci jouent le rôle de “réservoir d’énergie” et sont à l’origine d’une profonde mutation technologique et économique. Depuis les véhicules électriques des années 1990 à 2000, les caractéristiques des batteries ont fortement progressé. Pour un même poids et un volume similaire la quantité d’énergie a été multipliée dans des facteurs de 3 à 5. 
La durée de vie des accumulateurs, un facteur essentiel, a elle aussi fortement progressé, les packs de batteries permettent de parcourir des kilométrages conséquents, de l’ordre de 200 000 km, avant d’être remplacés.
Plusieurs technologies sont en compétition pour équiper les véhicules électriques. Cette diversité permet une large palette de choix aux concepteurs. Les accumulateurs NiMH sont actuellement le standard des voitures hybrides, équipant plusieurs millions d’unités. La batterie lithium-ion est basée sur l’échange réversible de l’ion lithium entre une électrode positive, le plus souvent un oxyde de métal de transition lithié (dioxyde de cobalt ou manganèse) et une électrode négative en graphite . L’emploi d’un électrolyte aprotique (un sel LiPF6 dissous dans un mélange de carbonate d’éthylène, de carbonate de propylène ou de tétrahydrofurane) est obligatoire pour éviter de dégrader les électrodes très réactives. La tension nominale d’un élément Li-ion est de 3,6 V ou 3,7 V (selon la technologie). Cette équivalence : 1 élément Li-ion = 3 éléments Ni-MH est intéressante car elle permet parfois une substitution pure et simple (du Li-ion par du Ni-MH uniquement, l’inverse pouvant s’avérer catastrophique). De plus le Ni-MH est d’une utilisation plus sûre, notamment lors de la charge. Ce problème de sécurité impose d’intégrer un système électronique de protection, embarqué le plus souvent dans chaque élément au lithium il empêche une charge ou décharge trop profonde et permet l’équilibrage des tensions entre éléments dans les batteries constituées de plusieurs éléments en série, à défaut, le danger peut aller jusqu’à l’explosion de la batterie. Les courants de charge et de décharge admissibles sont aussi plus faibles qu’avec d’autres technologies. Les sondes spatiales Galileo par exemple sont équipés de batteries Li-ion prévues pour douze ans[5]. L’utilisation de la technique Li-ion à ces échelles de puissance n’en était qu’à ses débuts dans les années 2000. Sur la photo de « l’éclaté » de l’ensemble des moteurs : à gauche le moteur à explosion essence , a droite les moteurs et générateurs électriques dont on a du mal à identifier les éléments …de la haute technologie !! 
Cependant le mystère demeure sur le variateur de vitesses de la Toyota : les petites Daf utilisaient une courroie entre deux flasques à écartement variable ….Mais voici la photo éclatée du « système » …impressionnant !! 
Mais pour la Prius …impossible de trouver un document technique explicite . Cependant je vous livre l’explication trouvée sur internet : La variation continue peut également être obtenue par rotation différentielle de deux moteurs actionnant un mécanisme à planétaires (train épicycloïdal) : ce type de système est utilisé notamment sur cette Toyota Prius (moteur thermique + moteurs électriques) . 
La grande nouveauté de ce nouveau modèle est le choix possible du « tout électrique »….lorsque la batterie est chargée , d’ailleurs sur le tableau de bord l’indication de la distance prévisible en km possibles en électrique est indiquée . 20 km en électrique !! Le principal changement, c’est la possibilité d’effectuer 20 km en mode électrique contre deux auparavant (sauf en parcours pentu!!). Par défaut, la voiture se comporte comme une Prius classique : des démarrages en électrique et une vitesse jusqu’à 50 km/h, sur deux kilomètres. Dans cette phase, le groupe moteur puise l’énergie électrique sur une partie restreinte de la batterie. Le comportement et la réactivité de la voiture restent inchangés. Le groupe motopropulseur hybride à configuration série parallèle fonctionne différemment selon les conditions de conduite. Au ralenti et en conduite de ville, la batterie électrique est en mesure de faire fonctionner les accessoires du véhicule et d’alimenter en énergie les roues grâce au moteur électrique. Lors d’accélérations ou de dépassements, le moteur électrique peut aider le moteur à essence à fournir la puissance supplémentaire nécessaire. En conduite à vitesse constante, comme sur l’autoroute, une partie de la puissance du moteur à essence sert à recharger les batteries du véhicule. La Prius est équipée d’un système de freinage électrodynamique par récupération qui capte l’énergie cinétique du véhicule (en freinage) au moyen d’une génératrice et des batteries. Ceci permet au véhicule de réutiliser de l’énergie qui serait normalement perdue en permanence sous forme de chaleur résiduelle, réduisant davantage la consommation de carburant et les émissions de GES. Sur un véhicule avec freinage classique, l’énergie cinétique est dissipée par l’intermédiaire des garnitures de frein . Par contre , tout en aidant à ralentir la voiture, le freinage par récupération renverse le courant d’énergie passant dans le moteur électrique, générant ainsi de l’électricité qui est stockée dans l’accumulateur .
Souvent intégré à un système de moteur électrique existant, on retrouve actuellement le freinage par récupération dans la plupart des véhicules hybrides électriques, hybrides électriques rechargeables et électriques à batteries. Le moteur électrique se comporte comme une génératrice électrique lors des périodes de freinage, fournissant une force de freinage aux roues tout en rechargeant les batteries. L’énergie récupérée est réutilisée pour la propulsion du véhicule ou pour alimenter les accessoires embarqués. Le freinage par récupération permet de retenir, stocker et réutiliser l’énergie cinétique de la voiture, ce qui se traduit en une réduction de la consommation de carburant et d’énergie et ainsi, en une réduction des émissions. En pressant le bouton HV/EV situé sur la console centrale, on exploite la nouvelle capacité de la batterie . La partie principale de cette batterie (3kWh sur 4,4kWh) est alors mise à contribution et il est possible de rouler jusqu’à 95 km/h en électrique, sur une vingtaine de kilomètres . Mais attention, on est toujours dans une hybride : dès que la pression sur l’accélérateur se fait plus intense, le moteur thermique assure le complément de puissance. Pour être plus certain de rouler à l’électrique, il faudra enclencher le mode EV City qui limite alors la puissance du moteur électrique, lequel peut assurer seul la traction jusqu’à 90% de l’ouverture des gaz. Pour améliorer cette autonomie électrique, il est aussi possible d’activer le mode Eco, qui peut se superposer aux deux précédents modes. Il permet d’optimiser la climatisation mais limite encore plus la réponse du moteur si bien qu’en le combinant avec le mode City, la voiture apparait comme bridée . Avec une conduite apaisée, la promesse des 20 km en ville sans émission est donc tenue. Mais attention, si le moteur thermique se déclenche suite à une trop forte accélération, le système électronique aura ensuite tendance à le faire fonctionner plus longtemps pour maintenir sa température et éviter un nouveau démarrage à froid (très polluant) par la suite. Conclusion : en ce mois de Février 2013 , je roule « en douceur » dans les rues de Tours …..le pied !!! 
A gauche l’essence …à droite la prise électrique !