MHEVplus: voici comment fonctionne le système hybride d'Audi

Dans certaines séries, Audi reste fidèle au moteur à combustion. L'A5 et le Q5 ont été les premiers à être basés sur la Premium Platform Combustion (PPC), et l'A6 est désormais la troisième série à les rejoindre.

Mais alors que l'A6 existe également en version entièrement électrique (basée sur la Premium Platform Electric) avec l'A6 e-tron, les trois autres séries proposent tout au plus des hybrides rechargeables en matière d'électrification.

La plupart des modèles A5 et Q5 sont équipés d'un système hybride léger baptisé MHEVplus par Audi. Le «plus» fait référence aux progrès réalisés par rapport à la génération précédente, qui résultent principalement de l'utilisation du générateur de chaîne cinématique (TSG). Celui-ci assiste le moteur à combustion, par exemple au démarrage, avec un coup de pouce pouvant atteindre 18 kW (24 ch) et 230 Nm, qui fait oublier tout temps de réponse du turbo à bas régime.

Ce générateur de chaîne cinématique (y compris l'électronique de puissance) est l'un des trois composants principaux du système MHEVplus.

La batterie : pour la première fois, Audi utilise une batterie lithium-ion à base de lithium-fer-phosphate (LFP). Elle a une capacité de stockage de 37 ampères-heures, ce qui correspond à près de 1,7 kWh (brut). Sa puissance de décharge maximale est de 24 kW. Un circuit de refroidissement à eau à basse température assure une température optimale de la batterie, la maintenant entre 25 et 60 degrés Celsius.

Le générateur de démarrage à courroie : le RSG était déjà utilisé dans le système hybride précédent et a pour principale fonction de démarrer le moteur et de fournir de l'énergie électrique à la batterie. Par rapport à un démarreur à pignon, l'entraînement par courroie présente des avantages acoustiques et permet d'atteindre un régime de démarrage plus élevé du moteur à combustion. Il en résulte une réduction de la consommation et un confort de démarrage accru. De plus, le RSG peut récupérer l'énergie du moteur lors de l'arrêt et place les cylindres dans la position optimale pour le redémarrage.

Le générateur de chaîne cinématique : le composant essentiel du système MHEVplus. Le moteur électrique (à excitation permanente) a été placé dans une unité compacte avec électronique de puissance intégrée directement sur l'arbre de sortie de la boîte de vitesses. Il peut fournir jusqu'à 18 kW (24 ch) de puissance électrique à la transmission. Le couple maximal de 230 Nm est disponible dès le démarrage du véhicule.

L'intégration directement derrière la sortie de la boîte de vitesses présente l'avantage que les forces motrices du TSG n'ont pas besoin d'être traitées par la boîte de vitesses, tout en conservant une flexibilité totale dans la chaîne cinématique. Peu importe que les forces motrices soient transmises directement aux roues avant sur les modèles à traction avant ou aux deux essieux sur les versions quattro. Pour une efficacité maximale, le MHEVplus utilise le TSG jusqu'à une vitesse maximale de 140 km/h. À des vitesses plus élevées, le TSG se désaccouple de la chaîne cinématique via un embrayage à griffes intégré.

Le TSG pèse environ 21 kg et permet une vitesse maximale de 5 550 tours par minute sur l'arbre de sortie. Cela correspond à une vitesse de 130 à 140 km/h, selon le véhicule et la variante de motorisation.

L'iBRS, le système de régulation de freinage intégré, est un autre composant qui joue un rôle important dans la récupération. Repris des modèles e-tron entièrement électriques, il assure un freinage sans pression et atteint la décélération nécessaire grâce à la récupération, sans recourir au frein mécanique. Ce n'est qu'en appuyant plus fortement sur la pédale de frein que le frein mécanique entre en action.

L'assistance électrique du moteur à combustion, par exemple lors des démarrages à froid, la conduite électrique en ville, lors des manœuvres ou du stationnement, ainsi que la navigation sans émissions permettent de réduire la consommation de près d'un demi-litre à trois quarts de litre aux 100 kilomètres. À cela s'ajoute le gain de confort du système Start/Stop. Grâce au compresseur de climatisation électrique, la climatisation continue de fonctionner même lorsque le moteur est à l'arrêt, par exemple à un feu rouge.

Comme le TSG fournit un couple pouvant atteindre 230 Newton-mètres, le véhicule démarre plus spontanément. Il en résulte une réactivité nettement améliorée, qui se traduit par un gain d'agilité, notamment lors des premiers mètres.

Le système hybride ne met pas l'accent sur l'autonomie électrique, mais sur la décharge et la recharge rapides de la batterie. Cela permet de récupérer un maximum d'énergie et de la réutiliser rapidement et efficacement pour la propulsion. C'est pourquoi une batterie chargée à 50 à 60 % est la plus efficace.

Dans le système MHEVplus, un logiciel de commande évalue l'état de fonctionnement du véhicule afin d'optimiser l'interaction entre le moteur à combustion, le TSG et le RSG. Des courbes caractéristiques sont enregistrées à cet effet pour une utilisation optimale des deux moteurs électriques ainsi que les moments souhaités pour la propulsion ou la récupération. L'état de charge de la batterie est pris en compte.

La stratégie de fonctionnement tient également compte du mode de transmission sélectionné et de la modulation de la pédale d'accélérateur. Ainsi, la puissance supplémentaire entièrement électrique fournie par le TSG en mode de conduite D n'intervient qu'à partir d'environ 80 % de la course de la pédale d'accélérateur ou du kickdown. En mode S, la puissance supplémentaire de 18 kW est déjà disponible à partir de valeurs plus faibles de la pédale d'accélérateur.

En mode D, le TSG peut être désaccouplé dès 85 km/h afin d'éviter les pertes électriques du moteur électrique tournant en tandem lors d'une conduite à vitesse constante avec le moteur à combustion sur les routes départementales et les autoroutes. En mode S, en revanche, le TSG reste accouplé jusqu'à sa vitesse maximale autorisée de 5550 tr/min afin de permettre une réponse spontanée à tout moment.

Le mode de conduite a également une incidence sur le niveau de charge souhaité de la batterie. En mode D, le SoC (état de charge) optimal se situe entre 50 et 55 %. Cela permet de disposer de suffisamment d'énergie pour assister le moteur à combustion, mais aussi de suffisamment d'espace dans la batterie pour stocker de l'électricité pendant les phases de récupération prolongées.

En mode S, en revanche, le SoC cible est d'environ 70 %. En conduite sportive, la batterie doit fournir plus d'énergie pour l'assistance, tandis que les phases de freinage sont plus courtes, ce qui permet de récupérer de l'électricité.

Le TSG présente également des avantages en termes de dynamique de conduite, car grâce au couple supplémentaire disponible immédiatement, le véhicule réagit plus spontanément aux changements de charge et accélère avec plus d'agilité en sortie de virage.