La nouvelle berline hybride de KIA : l’Optima 2011

Attendue en Amérique du Nord dès l’année prochaine, l’Optima hybride est mue par un groupe motopropulseur développé par Kia, doté d’un habitacle assez spacieux et d’une bonne efficacité énergétique.

L’Optima hybride 2011 fait appel à un système hybride en parallèle lui permettant de rouler sans émission et/ou à un mode mixte carburant-électrique. Quand le véhicule s’arrête, la demande électrique devient faible, et le moteur à essence est coupé complètement afin d’éviter des consommations excessives de carburant.

L’accumulateur lithium-polymère de l’Optima hybride 2011 a été développé en partenariat avec le sud-coréen LG Chem. Sa puissance et sa densité énergétique ont permis aux ingénieurs de Kia de créer un accumulateur plus léger et plus compact délivrant 30 kilowatts, pour un poids de 43,6 kilos favorisant ainsi l’économie de carburant et aidant à maximiser l’espace de rangement dans le coffre.

Contrairement à la plupart des systèmes sur le marché, le groupe motopropulseur de l’Optima hybride propose une architecture unique en son genre. Comparativement aux système hybrides à puissance partagée que l’on retrouve sur les véhicules Toyota ou Ford, l’Optima hybride fait appel à un entraînement électrique monté sur la boîte de vitesses (ou TMED) où le moteur électrique est séparé du train d’engrenages de la boîte de vitesses. Cet aménagement modulaire offre plusieurs avantages comme la boîte automatique à six rapports de l’Optima GDI 2,4 L, et un investissement réduit en ingénierie. Cela permet aussi d’autres combinaisons futures comme l’application de moteurs plus puissants et d’accumulateurs de plus grande capacité.

Le moteur électrique de l’Optima hybride est relié mécaniquement à l’arbre de transmission et muni d’un moteur électrique de traction synchrone à aimants permanents développant 40.2 HP (30 kilowatts) et un couple de 151.2 lb-pied en mode électrique seul et, au mode hybride, 206.2 HP à un couple de 195.4 lb-pied – impressionnant.

Une autre composante de l’Optima hybride est son démarreur-générateur hybride (ou HSG). Ce démarreur-générateur de 8,5 kilowatts est relié au moteur Theta II par courroie et fonctionne à la même tension de 270 volts que le moteur de traction électrique et l’accumulateur lithium-polymère, sans toutefois entraîner un effort de traction sur le véhicule. Plutôt, le HSG n’entre en jeu que pour faire démarrer le moteur à essence puis charger l’accumulateur hybride.

Un des principaux avantages du groupe motopropulseur électrique hybride se situe dans sa capacité de récupérer l’énergie perdue lors du freinage et de la stocker pour une utilisation lors de l’accélération et de la conduite à vitesse de croisière. Quand on appuie sur la pédale de frein, le moteur à essence se désembraye du moteur de traction, ne causant aucun effet de frottement. Le moteur électrique fonctionne alors comme générateur pour recharger l’accumulateur hybride. Convertir l’énergie cinétique en énergie électrique plutôt qu’en énergie thermique par l’entremise des freins à friction permet aussi de réduire l’usure des plaquettes de frein qui durent donc plus longtemps. Lors d’un arrêt d’urgence ou d’une conduite en pente, la fiabilité accrue du freinage régénérateur permet aux freins d’être plus efficaces.

L’Optima hybride utilise un système de freinage à commande électronique qui établit les besoins de freinage en fonction de la force appliquée sur la pédale de frein qui est convertie en couple total de freinage. Le système de contrôle hybride détecte alors le niveau de charge de l’accumulateur, la vitesse du véhicule et d’autres conditions afin de calculer le niveau de freinage régénérateur requis. Le système de contrôle du freinage reçoit alors une force maximale de freinage régénérateur pour contrôler le couple de freinage par friction afin que le couple total net soit égal aux besoins du conducteur.

Comme toutes les Optima 2011, la version hybride fait appel à une direction assistée par moteur électrique (ou EPAS) qui fournit une force amplifiée instantanée et seulement quand elle est requise lors des manoeuvres. De poids réduit par rapport à celui d’une direction hydraulique assistée par moteur, l’EPAS est indépendante du moteur à essence et assiste même quand celui-ci ne fonctionne pas, comme au mode d’arrêt au ralenti ou d’entraînement électrique.

L’Optima hybride affiche aussi un compresseur de climatiseur à entraînement électrique qui permet de maintenir la climatisation quand le moteur à carburant est coupé. Comme la direction à entraînement électrique, le compresseur du climatiseur à entraînement électrique assure un contrôle plus précis sur demande, réduisant la charge sur le groupe motopropulseur et réduisant la consommation de carburant.

Profitant de la disponibilité instantantée et continue du couple du moteur électrique, les ingénieurs de Kia ont modifié le moteur Theta II 2,4 L pour qu’il suive le cycle Atkinson, élevant le taux de compression de 20% afin de maximiser son efficacité et de réaliser une économie de carburant de 10% par rapport au moteur Theta standard. Ce cycle génère un couple légèrement inférieur, mais le moteur électrique compense toute perte et, de ce fait, la puissance et le couple de l’Optima hybride sont supérieurs à celui du modèle à essence sans turbocompresseur.

L’architecture légère de la nouvelle plateforme Optima, combinée à l’accumulateur lithium-polymère, porte le poids de l’Optima hybride à tout juste 1.586 kilos, soit 104,5 kilos de moins que la Ford Fusio hybride 2011.

Outre le nouveau groupe motopropulseur de l’Optima hybride, les ingénieurs de Kia ont touché tous les aspects de l’efficacité, y compris l’aérodynamisme et la résistance au roulement. L’Optima hybride propose des modifications aérodynamiques sur l’extérieur, une hauteur de roulement réduite, un système de volets d’air actifs, un soubassement de carrosserie qui réduit le frottement, ainsi que des pneus à faible résistance au roulement qui aident à améliorer l’efficacité. Le coefficient de frottement de l’Optima hybride est seulement de 0,26.