Présentation du Diesel Hybride ERAD

La motorisation Diesel Hybride ERAD de Land Rover a été développée dans le cadre d'un projet de recherche doté d'un budget de plusieurs millions de livres, financé en partie par l'Energy Saving Trust, à savoir l'agence de maîtrise de l'énergie britannique. L'objectif consiste à créer un système hybride de type parallèle compatible avec une propulsion 4x4 tout-terrain. Les hybrides parallèles peuvent fonctionner soit à l'électricité, soit en motorisation classique, soit avec les deux modes simultanément. Ce système est destiné à réduire les émissions de CO2 de plus de 20 % en cycle de conduite NEDC et de 30 % en conditions réelles d'utilisation urbaine, le domaine de prédilection des hybrides.

Dans certaines conditions, les hybrides essence/électriques de nouvelle génération parviennent à être légèrement plus économes que les meilleurs diesels non hybrides. Ainsi, l'ambition de Range Rover est de produire un système hybride s'appuyant sur un groupe motopropulseur diesel moderne, efficace et proper afi n de tirer le meilleur parti des deux technologies. Pour y parvenir, Land Rover a développé l'ERAD, un système exclusif de propulsion électrique monté sur l'essieu arrière. L'ERAD pourra même apporter un plus en termes de franchissement tout-terrain.

L'aspect le plus important de l'ERAD est sa capacité à propulser un véhicule Land Rover par ses propres moyens, une fonctionnalité cruciale pour réduire les émissions en circuit urbain. Bien que l'ERAD soit monté sur l'essieu arrière, il peut transmettre sa puissance aux roues avant par le biais de l'arbre de transmission, ce qui permet de propulser le véhicule en mode 4x4.

Intégration avec le Terrain Response

Le Diesel Hybride ERAD fait appel à ce qui pourrait bien s'imposer comme la prochaine génération du Terrain Response, un système Land Rover maintes fois primé. Cette fonctionnalité permet au conducteur de tirer le meilleur parti de la technologie hybride tout en bénéficiant de performances inégalées en tout-terrain. Les prototypes disposent de cinq modes de programmation Terrain Response : Éco ; Dynamique ; Herbe/Gravier/Neige ; Boue et Ornières ; Sable.

Le mode Éco
Le mode Éco est le mode le plus utilisé en cycle de conduite normale. Il est conçu pour la conduite normale et il permet au véhicule d'utiliser la puissance électrique ou diesel en fonction des conditions de circulation. C'est le mode idéal pour les déplacements urbains à basse vitesse. Ceux-ci s'effectuent sans aucune émission, le moteur diesel étant automatiquement coupé. L'ERAD propulse alors le véhicule électriquement, grâce à l'essieu arrière. Les accélérations continues et souples ajoutent au raffi nement de conduite tandis que le freinage régénératif récupère l'énergie cinétique.

Le mode DynamiqueÉco
Sur une route dégagée, à vitesse constante, les sollicitations et la demande de puissance réclamée à la propulsion hybride sont modérées. Le diesel est alors dans son élément. Il transmet sa puissance aux roues avant et l'électronique de gestion du moteur optimise la consommation pour une plus grande frugalité, produisant ainsi de faibles émissions de CO2. Le mode quatre roues motrices reste disponible à tout instant, prêt à se déclencher si les conditions l'exigent.
Lors des dépassements, ou lorsque le conducteur veut disposer des performances maximales, les deux motorisations travaillent en synergie pour produire une puissance et un couple maximaux. La fonction de récupération de l'énergie au freinage reste disponible.

Le mode Herbe/Gravier/Neige
Ce programme est conçu pour maximiser l'adhérence en minimisant le couple transmis aux roues, afin d'éviter le patinage et le gaspillage d'énergie. Le véhicule démarre sur propulsion électrique seule, la puissance étant répartie par l'ERAD sur les quatre roues. Le diesel ne se déclenche que lorsque cela devient nécessaire. L'utilisation de la propulsion électrique permet un dosage du couple très précis et confère une adhérence maximale ainsi que des émissions de CO2 réduites.

Le Mode Boue et Ornières
En fonction des sollicitations du conducteur, il existe deux options possibles pour ce mode. Le premier est une option couple faible et démarrage à l'électricité seulement. La puissance du diesel reste néanmoins disponible à tout moment. L'autre option fait appel à la puissance du diesel assisté de la motorisation électrique afin de fournir une puissance et un couple plus importants ; on obtient alors un bon contrôle de l'adhérence et une réserve de puissance disponible à tout moment.

Le Mode Sable
Ce mode constitue un réglage "grande puissance" bien adapté aux surfaces à haute déperdition d'énergie telles que le sable mou. L'ERAD vient alors ajouter sa puissance à celle de la motorisation diesel, ce qui permet d'obtenir un couple encore plus élevé qu'avec le moteur diesel seul.

Le CISG - démarreur-générateur monté sur l'arbre moteur
Le CISG est l'autre moteur électrique brushless qui équipe les prototypes de Land Rover hybrides. Comme son nom l'indique, il sert de démarreur électrique et lance le moteur diesel quand il y a lieu, notamment dans les situations d'arrêt-redémarrage automatique Stop-Start. Mais le CISG peut également agir comme générateur électrique. Ce système, qui est intégré dans l'embrayage double équipant les prototypes, peut même être utilisé pour procurer un surcroît de puissance électrique, limitant ainsi les émissions de gaz.

Le système Stop-Start a beau être simple, son efficacité en matière de réduction des émissions n'en est pas moins grande. À l'arrêt, plutôt que de le laisser tourner au ralenti, on arrête celui-ci.

Dans le cadre de cette stratégie d'arrêt-redémarrage, le CISG fait appel à la technologie la plus sophistiquée et la plus fiable disponible actuellement. Sa grande vitesse de rotation lui permet en effet de redémarrer le moteur en quatre dixièmes de seconde, en consommant au passage moins de carburant qu'un démarreur classique. Tout comme l'ERAD, le CISG est également employé pour récupérer l'énergie cinétique lors des freinages régénératifs. Lorsque le conducteur lève le pied, le CISG passe en mode générateur et il recharge alors la batterie de propulsion tout en ralentissant le véhicule.

Le pack de batteries Lithium Ion
Le pack de batteries de haute technologie est également l'un des composants clés d'un véhicule hybride. C'est lui qui assure l'alimentation des moteurs électriques et permet de stocker l'énergie récupérée lors des décélérations. La quasi-totalité des hybrides existants utilisent des batteries de type nickel metal hydrure (NiMH) ; si cette technologie classique parvient sans problème à fournir du courant rapidement, elle n'est en revanche pas très efficace en termes de recharge rapide. Elle est donc mal adaptée au concept de freinage régénératif.

La nouvelle technologie Lithium Ion (Li Ion) est par contre plus légère, plus efficace et offre une meilleure densité énergétique. Elle peut en outre absorber les recharges rapides générées par les freinages régénératifs et fournir plus de puissance quand le conducteur le souhaite. Land Rover travaille en partenariat avec ses équipementiers spécialisés pour développer une batterie particulière, dénommé Lithium NanoTitanate. Ces batteries ne sont pas sujettes à l'effet mémoire ; facteur encore plus intéressant, elles ne contiennent pas de produits toxiques ou de métaux lourds et ne font pas appel au nickel. En évitant de recourir aux extractions de minerais, cette technologie est donc plus respectueuse pour l'environnement.

D'une certaine façon, ces nouvelles batteries se comportent un peu comme des supercondensateurs dans la mesure où elles absorbent et restituent l'énergie très rapidement, ce qui rend la technique du freinage régénératif vraiment efficace. Les batteries Lithium NanoTitanate de la Diesel Hybride ERAD produisent 288 volts. Elles peuvent stocker l'énergie des recharges rapides et accumuler ainsi douze fois plus d'énergie qu'une batterie NiMH équivalente.

Leur énergie spécifi que (c'est-à-dire leur rapport puissance/poids) est de 2500 W/kg contre 1400 W/kg pour les batteries NiMH, soit une amélioration de 178 %. Une batterie Lithium Ion pèse en règle générale 32 kg contre 60 pour une NiMH, soit un gain de poids de 47 %. La quantité d'énergie utilisable emmagasinée dans une batterie Lithium NanoTitanate par kilo est de 36Wh/kg contre 13,5 Wh/kg pour une NiMH, soit une amélioration de 267 %.

Le système électrique de propulsion est séparé du circuit électrique général du véhicule, qui reste, lui, en 12 volts. Ce dernier est alimenté par un transformateur à courant continu branché sur le circuit de propulsion.

LES TECHNOLOGIES e_TERRAIN

Le Diesel hybride ERAD n'est jamais que l'une des actions entreprises par Land Rover dans le cadre de sa politique environnementale. L'entreprise s'est en effet fixé pour objectif, dans les années à venir, d'utiliser des technologies plus durables et de réduire constamment les émissions : l'ensemble de ces engagements environnementaux est désigné de façon générale par l'appellation TECHNOLOGIES e_TERRAIN. Un budget impressionnant de 700 millions de livres sterling a été alloué aux technologies durables par Jaguar Land Rover.

Les ingénieurs de Land Rover travaillent sur des technologies de motorisation avancée et des structures allégées qui permettront à la marque d'atteindre les meilleurs niveaux d'émission en CO2 de son secteur. Il ne s'agit pourtant en aucun cas de sacrifi er les capacités légendaires de Land Rover en matière de tout-terrain : les modèles du futur pourraient en fait bien voir leurs performances augmenter grâce aux nouveaux groupes motopropulseurs tels que l'ERAD.

Les premières technologies développées dans le cadre des TECHNOLOGIES e_TERRAIN feront leur apparition sur des modèles mis en vente dès 2009. On découvrira d'abord un Freelander 2 diesel à boîte manuelle équipé du Stop-Start.

Le plan d'action de l'entreprise en matière de réduction des émissions de CO2 s'étend néanmoins bien au-delà de cet horizon. Land Rover s'est associé au Conseil Stratégique pour les Technologies du gouvernement britannique (TSB) afi n de mettre au point les technologies "vertes" de demain. Le TSB et le ministère des transports ont annoncé leur participation à 16 projets de développement dotés d'un budget total de 52 millions de livres. L'état britannique participera à hauteur de 23 millions à cet effort de recherche dans le cadre de son Programme d'Innovation pour des Véhicules à faibles Émissions en Carbone. Le challenge de ce programme consiste en effet à développer des nouveaux types de motorisations prometteurs et deux de ces projets sont très proches des travaux sur les hybrids actuellement menés par Land Rover.

Outre les technologies qui font déjà l'objet d'une évaluation pratique grâce aux prototypes Diesel Hybrides Erad de Land Rover, de nouvelles technologies seront développées dans les dix ans à venire dans le cadre des TECHNOLOGIES e_TERRAIN :