Mazda RX-8 Hydrogen RE – Dossier de presse

Dossier de presse Technology @ Mazda 2009
RX-8 Hydrogen RE – Premacy Hydrogen RE Hybrid
Sommaire
1. Mazda et les véhicules à hydrogène
2. La combustion de l’hydrogène : principe de fonctionnement
3. Mazda RX-8 Hydrogen RE
4. Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
5. Appendice : L’historique des véhicules Mazda à hydrogène
1. Mazda et les véhicules à hydrogène
Mazda et les véhicules à hydrogène : dix-huit ans de recherche
Chez Mazda, la mise au point des véhicules à hydrogène couvre une période de 18 ans.
Le premier prototype, baptisé HR-X, fut présenté au Salon de l’auto de Tokyo en 1991.
La voiture concept de l’époque était propulsée par un moteur à hydrogène de type
rotatif.
Mazda s’implique étroitement dans le domaine du développement durable, affirmant sa
volonté d’étudier les nouvelles énergies pour répondre aux besoins des générations
futures en termes de mobilité tout en respectant l’environnement. Cependant, Mazda
entend apporter une solution à ce problème sans sacrifier ses valeurs Zoom-Zoom, le
dynamisme et le plaisir de conduire. C’est ce qui explique le choix du moteur rotatif à
hydrogène. Basé sur le brevet Wankel, le moteur Renesis est inscrit dans les gènes de
la marque. Ce n’est pas un hasard s’il a été choisi comme partenaire pour atteindre les
nouveaux objectifs environnementaux de Mazda.
Les prototypes Mazda à hydrogène nés de ces intenses efforts de recherche se sont
succédé régulièrement depuis le début des années 1990, jusqu’à la première voiture
concept Mazda RX-8 Hydrogen RE, dévoilée au Salon de l’auto de Tokyo en 2003.
Le prototype homologué pour la route en 2004 forme la base de la Mazda RX-8
Hydrogen RE, qui circule sur la voie publique au Japon, ainsi qu’en Norvège depuis
cette année. Équipé d’un groupe motopropulseur à double carburant, il fonctionne
aussi bien à l’hydrogène qu’à l’essence, ce qui facilite considérablement son utilisation
journalière.
Depuis 2006, des véhicules Mazda RX-8 Hydrogen RE sont loués par des entreprises
japonaises et des administrations locales, une première mondiale pour une voiture de
tourisme dotée d’un moteur à combustion interne à l’hydrogène. Cette initiative
commerciale unique apporte à Mazda une expérience inestimable pour le
développement de ses futurs véhicules à hydrogène.
Ce savoir-faire a d’ailleurs rapidement conduit à l'extension des opérations ‘hydrogène’
de Mazda au-delà des frontières nipponnes. En 2007, Mazda a signé un accord portant
sur la fourniture de véhicules RX-8 Hydrogen RE à HyNor, un projet norvégien visant la
création d’une infrastructure de distribution d’hydrogène dans ce pays.
L’année suivante, la première RX-8 Hydrogen RE était livrée à HyNor pour les besoins
de la validation initiale. Toujours en 2008, Mazda a reçu de l'administration japonaise
l'autorisation de tester sa nouvelle Premacy Hydrogen RE Hybrid (la Mazda5 en
Europe) sur la route.
Les premiers leasings commerciaux ont été conclus au Japon en 2009, parallèlement à
la livraison graduelle des RX-8 Hydrogen RE à HyNor, en Norvège.
Mazda et le Projet HyNor
En 2006, Mazda était le premier constructeur automobile du monde à louer
commercialement une voiture à moteur rotatif fonctionnant à l’hydrogène. Un an
plus tard, la marque japonaise faisait un grand pas de plus dans son engagement
en faveur de ce carburant : la signature d’un accord avec un projet
d’infrastructure de distribution d’hydrogène en Norvège, HyNor, en vue de la
livraison des nouvelles RX-8 Hydrogen RE. Le Projet HyNor est né pour
promouvoir l’hydrogène en guise de carburant alternatif en Norvège. Plus de
cinquante partenaires norvégiens, parmi lesquels des organismes publics, des
industries, des entreprises et des universités, collaborent pour mettre sur pied le
premier réseau de distribution d’hydrogène en Norvège.
En mai 2009, le HyNor Partnership annonçait l’inauguration officielle de la
Norwegian Hydrogen Highway. Désormais, il est possible de franchir la route
entre Oslo et Stavanger – près de 600 kilomètres – en faisant le plein
d’hydrogène suivant les besoins.
Les nombreux visages de la technologie hydrogène
Ces dernières années, Mazda s’est concentrée sur le développement de l’hydrogène en tant que
carburant alternatif à l’usage des moteurs à combustion interne. Un moteur à hydrogène produit de
la puissance en brûlant de l’hydrogène dans une chambre de combustion, sur le modèle des moteurs
à essence actuels. Contrairement à ces derniers, cependant, seule de la vapeur d’eau sort de
l’échappement. La dilatation des gaz causée par la combustion fait tourner le rotor, qui entraîne le
véhicule.
S’il est vrai que la pile à combustible est plus efficace que la combustion de l’hydrogène, les deux
systèmes sont exempts d'émissions, et le moteur rotatif à hydrogène de Mazda présente l'avantage
supplémentaire d'être structurellement identique au moteur rotatif à essence. Cela signifie qu’il est
plus fiable et moins cher à fabriquer. De plus, le conducteur peut passer de l’essence à l’hydrogène
sans arrêter le véhicule, pourvu qu'il puisse s'approvisionner. Pour ces raisons, contrairement aux
véhicules à pile à combustible, le moteur rotatif double carburant de Mazda pourrait constituer une
étape importante vers une future société fondée sur l'hydrogène.
Parallèlement au moteur rotatif à hydrogène, Mazda développe aussi un système hybride qui équipe
la Premacy Hydrogen RE Hybrid. Ce système combine tous les avantages du moteur rotatif à
hydrogène avec ceux de la propulsion électrique, afin d’augmenter les performances et l’autonomie
tout en consommant de l’hydrogène.
« Un moteur rotatif à hydrogène n’émet que de l’eau. S’il n’est pas aussi efficace que la pile à
combustible, il est structurellement plus proche du moteur à essence, ce qui réduit les coûts de
fabrication et limite les problèmes de durabilité. Comparé à la pile à combustible, le moteur à
hydrogène équipé du système double carburant est mieux armé pour jouer un rôle en vue sur la voie
d’une future société fondée sur l’hydrogène. C’est pourquoi Mazda poursuit ses efforts de
développement des moteurs à hydrogène double carburant.
Dans des conditions normales, le véhicule à hydrogène est alimenté par ce gaz, qui permet une
conduite propre. Et si le véhicule à hydrogène pouvait aussi fonctionner à l’essence ?
Cela renforcerait la facilité d’utilisation : le conducteur ne devrait plus s’inquiéter de tomber en
panne d’hydrogène ni de se limiter aux régions desservies par des stations d'hydrogène. Eh bien, ce
système a été mis au point par Mazda. Il s’appelle le ‘système double carburant’. Une fonctionnalité
tout à fait inédite qui n’est pas disponible sur les véhicules avec pile à combustible. »
2. La combustion de l’hydrogène : principe de fonctionnement
L’hydrogène : un carburant propre, recyclable et abondant
L’hydrogène est un des carburants le plus largement présents dans la nature : il
représente 75% de la matière de l’univers. On le trouve en abondance dans les étoiles
et dans les planètes gazeuses géantes.
Sur Terre, cependant, l’hydrogène est très rare à l’état naturel, car sa faible masse fait
qu’il échappe à la gravité. On en trouve pourtant dans les fleuves et les océans. Pour
l’extraire, il faut soumettre l’eau à une électrolyse, un processus qui sépare la molécule
d’eau H20 en deux : du dioxygène (02) d’une part, du dihydrogène (H2) de l’autre.
L’électrolyse consomme de l’électricité, que l’on peut produire par divers procédés
écologiques (éolien, solaire, hydroélectrique, etc).
Il est également possible d’extraire l’hydrogène des combustibles fossiles organiques
(charbon, pétrole, gaz naturel). Il constitue par ailleurs un sous-produit de divers
procédés industriels (chimie, soudage, etc).
La formule chimique de la combustion de l’hydrogène est on ne peut plus simple : deux
molécules de H2 se combinent avec une molécule de 02 pour former deux molécules
H20 en phase vapeur, tout en dégageant une très grande quantité d’énergie. La
réaction produit très peu d’oxydes d’azote NOx. Elle ne libère absolument pas de C02
(un gaz à effet de serre).
L’hydrogène est beaucoup plus combustible que le pétrole traditionnel. Il a besoin de
très peu d’énergie pour brûler, et le front de flamme s’étend beaucoup plus rapidement
(environ 265 cm/s dans des conditions stœchiométriques contre 40 cm/s pour
l'essence). Cependant, l’hydrogène concentre moins d’énergie à volume équivalent.
C’est un carburant largement utilisé dans les vaisseaux spatiaux, notamment la
navette. Il peut aussi servir de carburant dans un moteur à combustion interne comme
celui de la RX-8 Hydrogen RE.
Contrairement aux combustibles fossiles, l’hydrogène s’inscrit dans un cycle
parfaitement équilibré : l’hydrogène extrait de l’eau par électrolyse est libéré sous
forme de vapeur après utilisation ; cette vapeur réintègre le cycle naturel de l’eau. En
revanche, le C02 émis par les carburants fossiles dépasse la quantité communément
absorbée par les plantes.
Mais la combustion de l’hydrogène n’est pas le seul moyen pour libérer l’énergie
nécessaire à la propulsion d’un véhicule : l’hydrogène peut aussi alimenter une pile à
combustible, dans laquelle il réagit avec l’oxygène pour produire un courant électrique.
Cependant, malgré les avantages de la pile à combustible (rendement énergétique
élevé, absence d’émissions d’oxydes d’azote), le procédé est complexe et coûteux à
mettre en œuvre. Il impose de revoir entièrement le train cinématique et sa place dans
le véhicule. Cette technologie n’est donc pas encore suffisamment mûre pour s’intégrer
dans la vie quotidienne.
Le moteur rotatif : idéal pour l'hydrogène
Si Mazda a choisi le moteur rotatif plutôt que son concurrent à mouvement linéaire en
guise de base pour ses véhicules à hydrogène, la décision ne s’explique pas seulement
par l’expérience unique de la marque dans la technologie Wankel. Ce moteur, en effet,
se prête remarquablement aux exigences du carburant hydrogène.
Comme nous l’avons vu, l’hydrogène est hautement combustible. Cela peut susciter
des problèmes dans la chambre de combustion d’un moteur linéaire (combustion
anormale). Dans le moteur traditionnel, le mélange air-carburant est directement
injecté dans une chambre de combustion à haute température, fermée par des
soupapes d'échappement très chaudes. Ces conditions sont très peu favorables. Elles
limitent l’intérêt de l'hydrogène en tant que carburant d’un moteur linéaire.
Par contraste, sur le moteur rotatif, les chambres d’admission, de combustion et
d’échappement sont séparées. L’hydrogène est donc injecté à une température
inférieure ; ce n’est qu’au dernier moment qu’il entre en contact avec les températures
plus élevées des chambres de combustion.
Autre caractéristique essentielle de l’hydrogène : pour un volume équivalent, il produit
moins d’énergie à la combustion, parce que sa densité est inférieure à celle de
l’essence. La faible densité de l’hydrogène, injecté sous forme gazeuse, signifie que la
quantité nécessaire à la combustion occuperait 29,5% du volume de la chambre de
combustion, contre 1,7% à peine pour l’essence. Cela réduirait la quantité d’air injecté,
avec à la clé une combustion incomplète et une puissance en recul.
Pour y remédier, il est préférable d’injecter directement dans la chambre de
combustion. D’ailleurs, il est plus facile d’ajouter un injecteur dans la chambre
d’admission d’un moteur rotatif que sur le côté de l’étroite culasse d'un moteur linéaire.
Le moteur rotatif, par ailleurs, est mieux à même de mélanger l'air et l'hydrogène, en
raison de son cycle plus long. Cela se traduit par un mélange plus uniforme, qui
améliore la combustion.
3. Mazda RX-8 Hydrogen RE
Du prototype à la route en deux ans et demi seulement
Le moteur rotatif RENESIS, connu pour le plaisir de conduire qu’il procure, à valu à ses
concepteurs quatre récompenses ‘International Engine of the Year’ en 2003 et 2004.
C’est ce bloc qui a servi de base au développement du moteur à hydrogène de Mazda.
Au Salon de l’automobile de Tokyo, en octobre 2003, Mazda a présenté le premier
prototype de moteur à hydrogène RENESIS, déjà équipé d’un système ‘double
carburant’ lui permettant de fonctionner aussi bien à l’essence qu’à l’hydrogène. Les
injecteurs d’essence étaient situés dans les conduits d'admission, comme sur le moteur
RENESIS normal, mais les ingénieurs avaient ajouté deux injecteurs d’hydrogène par
rotor. Le but avoué : mettre cette nouvelle technologie sur le marché dans les trois
ans.
En 2004, le Ministère japonais du territoire, de l’infrastructure et du transport autorisait
Mazda à commencer les essais routiers avec le prototype RX-8 Hydrogen RE. À partir
de ce moment, la RX-8 Hydrogen RE a subi une série de tests qui ont généré une mine
d’informations sur les performances de la voiture. L'idée était de constituer un parc de
véhicules qui seraient loués par les administrations publiques et les entreprises.
En mars 2006, les premiers clients ‘flotte’ prenaient livraison de leurs Mazda RX-8
Hydrogen RE.
Mazda RX-8 Hydrogen RE: optimisée pour la meilleure performance environnementale
possible
Si l’on excepte quelques signes distinctifs, la RX-8 Hydrogen RE est pratiquement
identique à la RX-8 traditionnelle. Contrairement à ce que d’aucuns affirment, il n’a pas
fallu modifier le véhicule pour réduire les émissions polluantes au minimum à tous les
stades du cycle de vie du produit.
Le moteur à hydrogène RENESIS est doté d’un système de recyclage des gaz
d’échappement (EGR) qui concilie des performances élevées avec la limitation des NOx
au niveau de l’échappement lorsque la voiture roule à l’hydrogène.
Mazda RX-8 Hydrogen RE : plaisir de conduire et performances
Les essais routiers du premier prototype RX-8 Hydrogen de 2004 ont produit une
masse de renseignements utiles qui ont servi à développer et à construire les versions
suivantes. La dernière variante HyNor diffère des précédentes sur plusieurs points :
●
Transmission : Au Japon, la RX-8 Hydrogen RE bénéficie d’une boîte de vitesses
automatique à quatre rapports avec palets au volant. La version leasing utilisée
aujourd’hui en Norvège est une version entièrement européanisée, avec conduite
à gauche et boîte manuelle cinq vitesses.
●
Changement de carburant à la volée : Un bouton monté sur le tableau de
bord permet au conducteur de passer de l’hydrogène à l’essence sans s'arrêter.
La jauge d’hydrogène, le témoin du carburant choisi et les autres avertisseurs
lumineux sont également montés sur le tableau d'instruments.
●
Ligne extérieure : La version HyNor est la RX-8 à l'esthétique revue, avec une
nouvelle calandre plus grande ainsi qu'un nouveau dessin des phares, des ailes
avant et des feux arrière à DEL. Cette version possède également un nouveau
pare-chocs arrière, une console centrale revue et un volant inédit.
Mazda RX-8 Hydrogen RE : pas de compromis sur la sécurité
Les deux réservoirs d’hydrogène sont installés dans le coffre. Le carburant est stocké à
une pression voisine de 350 bars (35 MPa). Pour une sécurité maximale, des
détecteurs d’hydrogène sont montés dans le compartiment moteur, dans le coffre et
dans l’habitacle, afin de détecter la moindre fuite éventuelle.
Mazda RX-8 Hydrogen RE : technologie double carburant pour un maximum de
sérénité
En attendant la mise sur pied d’un véritable réseau de distribution d’hydrogène (qui
n’existe actuellement qu’à l’état embryonnaire), il est difficile d’imaginer comment un
véhicule roulant exclusivement à l’hydrogène pourrait évoluer quotidiennement en
Europe. La Mazda RX-8 Hydrogen RE apporte la solution parfaite à ce problème : son
moteur RENESIS fonctionne indifféremment à l’essence et à l’hydrogène.
Pour passer de l’un à l’autre, il suffit d’enfoncer un bouton près du volant, sans même
arrêter le véhicule. À court d’hydrogène ? Le système repasse automatiquement en
mode essence. Naturellement, rien n’empêche de changer de carburant en appuyant
sur le bouton à l'arrêt.
Cette technologie du double carburant repose sur des injecteurs d’essence standard
dans le collecteur d’admission, épaulés par deux injecteurs d’hydrogène, dont l’un est
situé dans la chambre rotative (injection directe) et l'autre au niveau de l'admission.
L’unité de commande du moteur fait appel à l’un ou l’autre carburant en fonction de la
position du bouton et du niveau du réservoir d’hydrogène.
Mazda RX-8 Hydrogen RE NyNor - Caractéristiques
Véhicule
Moteur
Base
Longueur/largeur/
hauteur hors tout
Empattement
Poids en ordre de
marche
Nombre de places
Catégorie
RX-8 pour l’Europe (5MT)
4.435 mm/1.770 mm/1.340
mm
2.700 mm
Cylindrée
0,654 l x 2
H2 :
80 kW/109 ch
Essence : 80 kW/109 ch
H2 :
140 Nm
Essence : 140 Nm
Hydrogène/essence
H2 : 105 l / 35 MPa （350
bars)
Essence : 5 l
H2 :
100 km
Essence : 45 km
Puissance maxi.
Couple maxi.
Carburant
Type
Réservoirs
Autonomie
Distance avec le plein
1.450 kg
4 adultes
RENESIS Hydrogen RE
(système double carburant)
4. Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Les 18 années de recherche de Mazda dans le domaine des carburants alternatifs sont
passées à la vitesse supérieure avec la commercialisation en leasing de la nouvelle
Premacy (Mazda5 en Europe) Hydrogen RE Hybrid, le premier hybride rotatif capable
de fonctionner aussi bien à l'hydrogène qu'à l'essence. Ce nouveau véhicule incarne la
longue tradition de Mazda dans les systèmes rotatifs à hydrogène et électriques.
Il illustre les technologies environnementales de la marque et intègre une série de
composants électriques vitaux - moteur, batterie, unité de commande électrique parallèlement au moteur à hydrogène.
La Premacy Hydrogen RE Hybrid est mue par une transmission hybride en série, qui
associe le moteur rotatif à hydrogène Mazda et un moteur électrique. La puissance du
moteur est transformée en électricité. A son tour, celle-ci alimente le moteur qui fait
tourner les roues. Ce système (moteur rotatif et génératrice, convertisseur, moteur et
batterie) exploite la capacité de la batterie pour augmenter les performances en
fonction des conditions de conduite. Cela permet de porter l’autonomie hydrogène à
200 km, tandis que la puissance grimpe de 40% pour atteindre 110 kW.
En mode hydrogène, les émissions sont réduites à néant, alors que les performances
égalent celles d'un moteur à essence. La présence du réservoir d’hydrogène n’empêche
pas ce véhicule vert d’emmener cinq adultes et leurs bagages. La voiture arbore de
nombreuses autres technologies environnementales de pointe, notamment des
éléments intérieurs fabriqués à partir de matériaux Biotech de Mazda, obtenus à partir
de végétaux. Bref, la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid est le véhicule idéal pour les
régions du monde où l’infrastructure de distribution d’hydrogène commence à prendre
forme.
Mazda loue les premières Premacy Hydrogen RE Hybrid
En mai 2009, Mazda Motor Corporation a commencé à louer ses premières Mazda Premacy
Hydrogen RE Hybrid au Japon. Le premier exemplaire était livré à Iwatani Corporation, une
entreprise du secteur de l’énergie. Il s’agit du deuxième véhicule à moteur rotatif à hydrogène
loué à Iwatani Corporation. Le premier était une RX-8 Hydrogen RE livrée en mars 2006. Le
nouveau modèle sera utilisé à des fins professionnelles sur les sites de l’entreprise, dans
l’ouest du Japon, avant d’être confié à la Kansai Airport Hydrogen Station du Japan Hydrogen
& Fuel Cell Demonstration Project (JHFC) pour divers autres usages.
« Mazda recueillera les réactions d’Iwatani », explique Akihiro Kashiwagi, responsable du
programme développement de la Mazda RE à hydrogène. « Ces informations nous aideront à
améliorer les véhicules à moteur rotatif à hydrogène, car nous tenons à jouer un rôle dans la
création d'une future société fondée sur l'hydrogène. »
Composants de la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Moteur / génératrice : Le système hybride qui équipe la Premacy Hydrogen RE Hybrid
de Mazda utilise un moteur synchrone à aimants permanents. Ce moteur applique une
technologie électronique d'activation de bobines qui permet de modifier instantanément le
nombre de bobines en service sans arrêter le système. Cela permet de moduler le couple
et le régime du moteur en fonction des besoins. Une sorte de transmission électronique. Le
procédé n’est pas mécanique, car il faudrait dans ce cas arrêter le moteur à chaque
changement de bobine. Il utilise une méthode électronique à base de modulation de
largeur d'impulsion pour commander le moteur et veiller à la fluidité des changements de
couple, un facteur de confort pour le conducteur. Le moteur électrique de la Premacy
Hydrogen RE Hybrid se distingue également par ses aimants. Sur la plupart des moteurs,
des aimants en V sont disposés pour générer le même couple dans les deux sens de
rotation. Le moteur électrique de la Premacy tournant majoritairement dans la même
direction, les aimants sont placés à l'opposé du sens normal de rotation afin de maximiser
le couple avant. Ces technologies produisent un moteur compact, délivrant un couple
important à basse vitesse tout en fonctionnant efficacement à haut régime, ce qui n’est
pas toujours le cas des moteurs électriques traditionnels.
Convertisseur (avec système d’activation de bobines électriques) : Ce composant
convertit directement le courant de la batterie en courant alternatif destiné au moteur
électrique et à la génératrice, et inversement. Sur la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid,
le convertisseur est capable d’ajuster avec précision la puissance fournie au moteur
électrique, afin de commander exactement les accélérations du véhicule. La commutation
par semi-conducteur permet de changer instantanément le nombre de bobines actives.
Pour contrôler la puissance qui arrive au moteur électrique, le convertisseur gère aussi le
régime du moteur rotatif qui entraîne la génératrice. Génératrice et moteur rotatif étant
directement interconnectés, le convertisseur peut aussi inverser le sens du courant. Dans
ce cas, la génératrice joue le rôle de moteur électrique et assiste le moteur thermique au
démarrage.
Batterie : La batterie rechargeable de la Premacy Hydrogen RE Hybrid stocke l’électricité
fournie par la génératrice et le système de freinage à régénération. Elle alimente le moteur
électrique en accélération et en croisière. La batterie de la Mazda est du type ion lithium
(Li-ion). Sa densité énergétique est trois fois supérieure à celle d’une batterie plomb-acide
et 1,5 fois celle d’une batterie nickel-hydrogène. L’ensemble batterie du véhicule combine
en un seul bloc la cellule ion lithium, le contrôleur de batterie et le boîtier de connexion
(des relais qui ouvrent et ferment les circuits haute tension). La cellule est du type
stratifié. Sa capacité de charge est plus importante et le risque de surchauffe moins élevé.
Les électrodes sont en manganèse, un matériau sûr et abondant. Le contrôleur de batterie
collabore avec l'unité de commande du véhicule pour surveiller l'état de la batterie,
calculer la charge et le rendement en entrée/sortie, enfin ajuster la charge entre les
cellules.
Fonctionnement du système
Mise en route
La batterie entraîne le moteur électrique. Un réducteur transmet le couple au
différentiel, qui fait tourner les roues et met la voiture en mouvement. Lorsqu’il faut un
supplément de puissance, par exemple pour accélérer rapidement, le moteur
thermique se met en route pour épauler le moteur électrique.
Conduite normale
La vitesse augmentant, le moteur thermique intervient. La génératrice, directement
reliée au moteur thermique, transforme la puissance de celui-ci en électricité, que le
convertisseur achemine vers le moteur électrique.
Accélération
Lorsque le conducteur a besoin d’un supplément de couple pour franchir une montée
ou dépasser d’autres véhicules, la batterie vient assister le moteur thermique.
Décélération
Le moteur électrique joue le rôle de génératrice. Il convertit l’énergie du freinage en
électricité pour recharger la batterie.
À l’arrêt
Généralement, le moteur thermique s’arrête. Il continue cependant à tourner au ralenti
pour recharger la batterie si le niveau de celle-ci est insuffisant.
Ce dispositif présent une particularité : le moteur rotatif étant directement branché sur
la génératrice, l’électricité produite augmente proportionnellement au rendement du
moteur. L’électricité ainsi obtenue entraîne le moteur électrique. Les deux groupes –
thermique et électrique – sont parfaitement synchronisés, et l’automobiliste jouit d’un
plaisir de conduire Zoom-Zoom.
Interface conducteur
1. Bouton de sélection du carburant Le sélecteur de carburant se trouve du côté
droit, dans l’habitacle. Un signal sonore retentit et un témoin lumineux clignote lors du
changement de carburant.
2. Jauges Les témoins lumineux des systèmes à hydrogène et hybride sont tous
clairement disposés au centre du tableau d’instruments, devant le conducteur. Les
jauges d’hydrogène et d’essence se trouvent à droite. Lorsque le véhicule est en route,
un des témoins s’allume, en fonction du carburant utilisé.
3. Schéma du flux d’énergie La Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid lance et arrête
automatiquement le moteur rotatif à hydrogène, et charge ou exploite la batterie,
selon l'utilisation du véhicule. Le schéma du flux d’énergie est affiché en haut du
tableau d’instruments afin que tous les occupants puissent observer l'état du système.
L’écran présente sous forme graphique les unités actives ainsi que la circulation de
l'énergie entre le moteur thermique, la génératrice, le moteur électrique et la batterie.
Le système hybride série de Mazda
Globalement, on peut répartir les voitures hybrides entre catégories, selon le mode
d’utilisation des moteurs thermique et électrique : parallèle, série-parallèle et série.
Les hybrides parallèles utilisent simultanément le moteur thermique et le moteur
électrique pour entraîner les roues. Dans le système série-parallèle, on fait appel
au moteur thermique, au moteur électrique ou aux deux. Quant à l’hybride série, il
convertit toute la puissance du moteur thermique en électricité, et le moteur
électrique assume à lui seul l’entraînement des roues.
Pour sa Premacy Hydrogen RE Hybrid, Mazda a choisi un système hybride série
pour profiter de tous les avantages des transformateurs à semi-conducteurs et des
performances des moteurs magnétiques. Sur le système hybride série, le couple du
moteur thermique étant d’abord converti en électricité puis à nouveau en
puissance mécanique, le transfert d’énergie utile est très important. L’efficacité du
véhicule en termes de consommation de carburant ne dépend pas seulement de
l’efficience mécanique des engrenages, mais aussi de la performance de la
génératrice et du moteur électrique.
Comparés aux engrenages, les génératrices et moteurs électriques présentent un
potentiel de développement bien plus important. Cela permet de compter à l’avenir
sur de nombreuses améliorations des systèmes hybrides série.
Les voitures hybrides série traditionnelles utilisent le moteur thermique pour
augmenter l’autonomie du véhicule électrique. Le moteur thermique n’est pas relié
aux roues. Il peut donc tourner à tout moment au régime optimal, quel que soit le
mode d’utilisation du véhicule.
Cependant, parce que Mazda vise la sensation Zoom-Zoom sur tous ces produits,
la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid n’a pas recours au fonctionnement en
régime stable. Lorsque le conducteur appuie sur l’accélérateur, le régime et le bruit
du moteur thermique augmentent et diminuent avec le rendement du moteur
électrique, procurant à l’automobiliste des sensations de conduite naturelles.
Par ailleurs, le système hybride série améliore considérablement l’efficience du
véhicule. Une RX-8 Hydrogen RE peut parcourir 100 km (en mode d’essai 10-15 au
Japon) en roulant à l’hydrogène sans refaire le plein. Grâce à son nouveau système
hybride et à un réservoir d’hydrogène pressurisé plus vaste (il est passé de 110 à
150 litres), la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid est capable de franchir deux
fois cette distance, soit 200 km, en dépit de la forte augmentation du poids du
véhicule.
De plus, en mode d'hydrogène, le système hybride fait grimper de 40% la
puissance de la RE à hydrogène.
Matériaux Mazda Biotech
Bioplastique
Sur la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid, la garniture du levier de vitesses, le
panneau inférieur, le couvercle de la boîte à gants, la console centrale et le couvreréservoir à hydrogène sont tous faits en bioplastique Mazda.
Le bioplastique est un matériau neutre en carbone, obtenu à partir de végétaux. Le
remplacement des plastiques pétrochimiques par le bioplastique contribue à réduire
notre dépendance au pétrole et à diversifier nos sources d’approvisionnement. De plus,
la production du bioplastique, qui fait appel à la fermentation des amidons et sucres
végétaux, consomme 30% d'énergie en moins que les plastiques courants à base de
pétrole comme le polypropylène.
Pour trouver place dans l’équipement intérieur des voitures, le bioplastique doit se
montrer suffisamment solide afin de garantir la sécurité des passagers et la fiabilité du
véhicule. Sur le plan de l’esthétique, le matériau doit aussi présenter les qualités
qu’exige le moulage par injection. Comparé aux bioplastiques ordinaires, le
bioplastique automobile doit se montrer sensiblement plus résistant aux impacts et à la
chaleur.
Grâce à un programme permanent de recherche et de collaboration entre le
gouvernement régional, les universités et les organisations industrielles*, Mazda a pu
mettre au point un nouvel acide polylactique végétal**, dont la structure moléculaire
modifiée élève son point de fusion. En utilisant ce nouvel acide polylactique comme
agent de nucléation pour favoriser la cristallisation, le bioplastique bénéficie d’une
excellente résistance à la chaleur et se prête très bien au moulage par injection. Mazda
a aussi amélioré la structure moléculaire du matériau à l’aide d’un additif souple qui
augmente la capacité du bioplastique à absorber et à disperser l’énergie des impacts.
Par rapport aux autres bioplastiques utilisés par exemple dans l’électroménager, le
bioplastique Mazda affiche environ trois fois plus de résistance aux chocs et 25% de
résistance à la chaleur en plus, ce qui le porte au niveau des plastiques à base de
pétrole que l’on trouve dans l'habitacle des voitures.
*Les membres du consortium sont : Hiroshima University, Nishikawa Rubber Co., Ltd., Western Hiroshima
Prefecture Technical Research Institute, DaikyoNishikawa Corporation (anciennement G.P. Daikyo Corporation. et
Nishikawa Kasei Co. Ltd.), Japan Steel Works Ltd., Kinki University School of Engineering, National Research
Institute of Brewing, Yasuhara Chemical Co. Ltd., MANAC Inc., Mazda Motor Corporation (2 universités, 6
entreprises et 2 instituts de recherche expérimentale)/
**Une résine plastique fabriquée en combinant un grand nombre de molécules d’acide lactique obtenues par
fermentation d’hydrates de carbone tels que les sucres végétaux.
Biotextile
Tous les couvre-siège et les garnitures de portière de la Mazda Premacy Hydrogen RE
Hybrid sont en biotextile Mazda.
Ce matériau, entièrement à base de fibres végétales, a été mis au point avec la
collaboration de Teijin Ltd. et Teijin Fibers Ltd. Le textile ne contient aucun dérivé du
pétrole. Il présente la qualité et la durabilité qu’impose son utilisation dans
l’aménagement intérieur des voitures. Le biotextile Mazda repose sur le nouvel acide
polylactique inventé durant le développement du bioplastique Mazda. Ce produit sert
d’agent de cristallisation pour contrôler toute l’architecture moléculaire de la résine
brute et former une structure stéréocomplexe***. La technique a été mise à profit
pour renforcer la fibre jusqu’à ce que tissu atteigne une résistance suffisante à l’usure
et au vieillissement pour servir à couvrir les sièges de voiture.
Les autres qualités essentielles des textiles automobiles, notamment la résistance au
feu, résultent de l’expérience de Mazda dans les technologies de traitement de surface,
expérience accumulée durant de nombreuses années de collaboration avec d’autres
entreprises.
Enfin, Mazda a amélioré la structure des fibres et le processus de coloration pour
produire un matériau plus agréable et plus solide. En ce qui concerne l’avenir, Mazda a
l’intention de poursuivre la recherche et le développement des matériaux Biotech
produits à partir de biomasse cellulosique non alimentaire, par exemple les déchets de
végétaux et de bois, dans le but de protéger les ressources alimentaires.
*** Une structure cristalline solide obtenue en fusionnant les énantiomères L et D de l’acide polylactique.
Principales caractéristiques de la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Véhicule
Moteur
Moteur
électrique
Génératrice
Batterie
Carburant
Autonomie
Base
Longueur/largeur/
hauteur hors tout
Poids en ordre de
marche
Nombre de places
Type
Mazda Premacy
Cylindrée
Puissance
Type
0,654 l x 2
80 kW
Moteur synchrone à courant
alternatif
110 kW
350 Nm
Génératrice synchrone à courant
alternatif
Ion lithium
40 kW
Hydrogène/essence
H2 : 150 l (pressurisé à 35 MPa)
Essence : 25 l
H2 : 200 km
Essence : env. 400 km
Puissance maxi.
Couple maxi.
Type
Type
Puissance
Type
Réservoirs
Distance avec le plein
4.565 mm/1.745 mm/1.620 mm
1.760 kg
5 adultes
RENESIS Hydrogen RE
(système double carburant)
5. Appendice : L’historique des véhicules Mazda à hydrogène
●
1991 – Mazda HR-X
Premier véhicule à moteur rotatif à hydrogène.
●
1992 – Voiture de golf Mazda
Premier prototype Mazda équipé d’une pile à combustible.
●
1993 – Mazda HR-X2
Deuxième véhicule avec moteur rotatif à hydrogène.
●
1993 – Mazda MX-5
Prototype de Mazda MX-5 avec moteur rotatif à hydrogène.
●
1995 – Mazda Capella Cargo
Premier essai routier d’un véhicule à moteur rotatif à hydrogène.
●
1997 – Mazda Demio FC-EV
Prototype de voiture compacte avec pile à combustible.
●
2001 – Mazda Premacy FC-EV
Voiture de tourisme compacte avec pile à combustible au méthanol. Essais
routiers à grande échelle au Japon.
●
2003 – Mazda RX-8 Hydrogen RE
Premier prototype de RX-8 avec moteur rotatif à hydrogène.
●
2004 – Mazda RX-8 Hydrogen RE
Premiers essais routiers de la RX-8 à technologie double carburant : le véhicule
peut fonctionner à l’essence ou à l’hydrogène, au choix du conducteur.
2005 – Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Mazda présente le concept Premacy Hydrogen RE Hybrid au Salon automobile
Tokyo. Il s’agit d’une voiture avec moteur à l'avant, traction avant MAV, moteur
rotatif double carburant (hydrogène-essence), moteur électrique et coupure du
moteur au ralenti.
2006 Mazda RX-8 Hydrogen RE
Mazda Motor Corporation livre les RX-8 Hydrogen RE à ses premiers clients. C’est
la première fois que des utilisateurs louent des voitures de tourisme avec moteur
à combustion interne capables de fonctionner à l’hydrogène et à l’essence.
2007 Mazda RX-8 Hydrogen RE
Mazda Motor Corporation signe un accord portant sur la fourniture de véhicules
RX-8 Hydrogen RE à HyNor, un projet norvégien visant la création d’une
infrastructure de distribution d’hydrogène dans ce pays.
Octobre 2008 - Mazda RX-8 Hydrogen RE
Mazda Motor Corporation livre une RX-8 Hydrogen RE à HyNor pour les premiers
essais.
Juin 2008 – Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Le gouvernement japonais autorise Mazda Motor Corporation à tester son
premier véhicule de transport de personnes vert sur la voie publique au Japon.
Mars 2009 - March Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Mazda Motor Corporation lance le leasing commercial de son véhicule de
transport de personnes hybride à hydrogène au Japon.
2009 Mazda RX-8 Hydrogen RE
Mazda Motor Corporation entame la livraison progressive des RX-8 Hydrogen RE
à HyNor, en Norvège.