La technologie hybride comble le fossé entre les véhicules à combustion interne et les véhicules entièrement électriques

Note de l'éditeur : Cet article a été commandé par l'Engine Technology Forum et publié avec l'autorisation de PowerProgress.com.

Depuis des décennies, le moteur à combustion interne (MCI) constitue une source d'énergie indispensable pour les véhicules routiers et tout-terrain. Si le MCI continue de faire preuve d'une approche durable en tant que fournisseur autonome d'énergie, il est également un partenaire précieux pour un nombre croissant d'applications de véhicules hybrides électriques (HEV).

« Les technologies hybrides offrent une solution pratique pour réduire la consommation de carburant et les émissions sur de nombreux types de véhicules différents », selon Allen Schaeffer, directeur exécutif de Engine Technology Forum , une organisation à but non lucratif qui défend les moteurs à combustion interne, ses fournisseurs et les producteurs de carburants.

Au sein de chaque grand secteur de mobilité — véhicules de tourisme, camions commerciaux et véhicules hors route — il existe des vétérans du moteur à combustion interne, des nouveaux venus dans le domaine hybride et des non-conformistes dans le domaine hybride.

La Toyota Prius 2025 de cinquième génération est équipée du système hybride Toyota (THS) de cinquième génération. Ce système est également utilisé sur la Toyota Prius PHEV. (Photo : Toyota)

Véhicules de tourisme

« Toyota fabrique des véhicules hybrides depuis plus de 25 ans, et ce pour une bonne raison. Nous avions la volonté et le besoin de réduire les émissions de carbone sur les routes », a déclaré Dante Boutell, vice-président du contrôle du groupe motopropulseur chez Toyota Motor North America à Ann Arbor, dans le Michigan.

Avec son lancement sur le marché japonais en 1997, la Toyota Prius est devenue la première voiture hybride électrique produite en série au monde. La Prius 2025 est équipée du système hybride Toyota (THS) de cinquième génération. « Les première, deuxième et troisième générations du THS ont permis d'énormes avancées technologiques », a déclaré Boutell. D'autres améliorations, notamment la réduction de la taille et du poids du système hybride, ont marqué les quatrième et cinquième générations. « Nous travaillons sur une nouvelle génération du THS. »

En 2024, les constructeurs automobiles ont vendu plus de 12,9 millions de véhicules particuliers à moteur thermique aux États-Unis. Les ventes de véhicules particuliers hybrides ont dépassé 1,6 million d'unités en 2024, soit le volume le plus élevé du secteur aux États-Unis à ce jour. Depuis 2021, les ventes de véhicules hybrides sont en hausse, selon les données du Département des statistiques des transports des États-Unis.

Cette hausse continue des ventes de véhicules hybrides a permis d'investir 88 millions de dollars dans une ligne de production supplémentaire à l'usine d'assemblage Toyota de Virginie-Occidentale. Cette nouvelle ligne produira des boîtes-pont hybrides de nouvelle génération pour les véhicules Toyota et Lexus. Le démarrage de la production de ce système de transmission, qui transfère la puissance de manière fluide entre le moteur thermique, le moteur électrique et les roues, est prévu pour fin 2026.

Vue sous le capot de la Toyota Prius hybride 2025. (Photo : Toyota)

L'approche multi-voies de Toyota en matière de véhicules électrifiés se concentre sur les véhicules 100 % électriques, hybrides et hybrides rechargeables. Les PHEV fonctionnent en mode 100 % électrique, en mode 100 % thermique ou en mode hybride. Contrairement aux véhicules hybrides rechargeables, les PHEV peuvent être branchés sur une prise de courant externe pour recharger leurs batteries haute tension.

« En 2023, les ventes de véhicules électrifiés de Toyota aux États-Unis représentaient 29 %. Ce chiffre est passé à 43 % en 2024 et devrait atteindre 50 % en 2025. Il s'agit donc d'avancées majeures entre 2023 et 2025 », a déclaré Boutell.

Les véhicules de tourisme hybrides électriques ont radicalement évolué au fil des ans, tant sur le plan technologique que sur celui de l'expérience de conduite. « Il y a vingt-cinq ans, les hybrides étaient un peu difficiles à conduire. Le freinage n'était pas aussi fluide qu'avec un modèle non hybride. On sentait le moteur s'allumer et s'éteindre, et l'accélération, parfois, était insuffisante », explique Boutell.

L'expérience de conduite est bien différente aujourd'hui. « La conduite est désormais très douce et confortable, ce qui favorise l'adoption de l'hybride électrique. Avec l'augmentation des volumes, l'échelle entre en jeu : le coût d'un véhicule de tourisme hybride n'est donc pas si différent de celui d'un véhicule à moteur thermique », a déclaré Boutell.

À l'instar de Toyota et de nombreux autres constructeurs de véhicules de tourisme, Hyundai propose des modèles exclusivement à moteur thermique et des modèles électrifiés. « Les consommateurs n'ont pas à sacrifier les performances pour une meilleure consommation de carburant ou un souci de l'environnement : grâce à notre nouveau système hybride, ils bénéficient d'une puissance nettement supérieure et de faibles émissions de CO2 par rapport à leur équivalent à moteur thermique », a déclaré John Shon, directeur principal de la planification produit chez Hyundai America.

Vue en coupe du système hybride de nouvelle génération de Hyundai, qui fait ses débuts sur le SUV Palisade 2026. (Photo : Hyundai)

Le Hyundai Palisade 2026, équipé d'un moteur quatre cylindres turbocompressé de 2,5 L, devrait développer 40 ch de plus que le Palisade 2026 équipé d'un V6 de 3,5 L. « Le nouveau système hybride offre une excellente économie de carburant. Sur certains modèles, la consommation sera de 12 à 13 mpg supérieure, soit une amélioration de 40 à 50 % de la consommation », a déclaré Shon.

Grand SUV à trois rangées de sièges, le Palisade 2026 sera le premier modèle à intégrer le système hybride de nouvelle génération de Hyundai. Hyundai propose cette technologie aux États-Unis depuis 2012, année où la berline intermédiaire Sonata a inauguré la première génération de technologie hybride du constructeur. « Pour le Palisade, nous souhaitions un système hybride plus robuste. Ce système de deuxième génération ajoute donc un second moteur électrique pour faire évoluer et améliorer le système hybride », a déclaré Shon.

Camions commerciaux

Pour l'année-modèle 2025, Isuzu Commercial Truck of America, Inc. a lancé son premier véhicule 100 % électrique. Outre le camion moyen NRR-EV entièrement électrique, Isuzu propose aux États-Unis des camions commerciaux à moteur thermique fonctionnant à l'essence (camions légers lourds de la série N) ou au diesel (camions légers lourds de la série N et camions moyens lourds de la série F).

Modèles de véhicules utilitaires Isuzu série F. (Photo : Isuzu)

Les options de motorisation sont importantes pour les clients. « L'utilisation du camion est essentielle. Certains clients privilégient donc l'électrification, tandis que d'autres privilégient les moteurs thermiques conventionnels. D'autres encore souhaitent intégrer les deux : 100 % électrique et 100 % thermique », a déclaré Jeff Marsee, directeur exécutif de l'Isuzu Technical Center of America à Plymouth, dans le Michigan.

Les camions Isuzu à moteur thermique actuellement utilisés aux États-Unis satisfont aux exigences actuelles de l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) en matière de NOx, qui s'élèvent à 200 mg de NOx. « Notre entreprise travaille d'arrache-pied pour être conforme aux nouvelles normes EPA à faible teneur en NOx pour les 50 États d'ici 2027 », a déclaré M. Marsee. Les travaux de développement en cours portent sur un futur moteur principalement destiné aux camions légers lourds de classes 4 et 5. « Nous souhaitons que notre moteur à faible teneur en NOx atteigne une réduction de 80 % supérieure à la norme actuelle sur les NOx », a ajouté M. Marsee.

Au-delà du respect des exigences gouvernementales en matière d'émissions, la demande des clients a joué un rôle dans le développement du moteur. « Nos clients souhaitent une approche plus respectueuse de l'environnement, une meilleure consommation de carburant et un coût total de possession plus avantageux », a déclaré M. Marsee. Bien que le moteur en cours de développement soit actuellement destiné au diesel, « le plan à long terme serait une application multicarburant », a-t-il ajouté.

Les ingénieurs de Cummins travaillent sur deux moteurs diesel destinés aux camions de poids moyen. Ces moteurs utilisent la technologie HELM (haut rendement et faibles émissions) de Cummins.

Le moteur à gaz naturel 15 L X15N a été le premier moteur de série Cummins à utiliser la plateforme HELM. (Photo : Becky Schultz)

« Les nouveaux moteurs diesel de 7,2 L et 10 L offriront des performances similaires, voire supérieures, en termes de puissance et de couple par rapport aux moteurs actuels. Ils permettront également une réduction significative des émissions de GES (gaz à effet de serre) et une meilleure consommation de carburant », a déclaré Jim Nebergall, directeur exécutif de la stratégie de marché chez Cummins Inc. Les deux moteurs seront commercialisés en 2027, parallèlement à l'entrée en vigueur des nouvelles normes d'émissions de l'EPA pour les camions moyens et lourds.

La stratégie HELM met l'accent sur la flexibilité. « Nos moteurs pourraient être diesel – le carburant de premier choix dans la plupart des cas à travers le monde – ou gazeux, comme le gaz naturel ou l'hydrogène », a déclaré Nebergall.

Le moteur au gaz naturel de 15 L, le X15N, a été le premier moteur de série Cummins à utiliser la plateforme HELM. « Nous sommes très enthousiastes à propos de ce moteur, car c'est le premier véritable moteur au gaz naturel qui se comporte comme un moteur diesel. Il peut supporter les poids courants du transport routier longue distance par camion lourd », a déclaré M. Nebergall. Le moteur au gaz naturel X15N a été lancé en 2024, et un moteur diesel de 15 L sera disponible en 2027.

Véhicules hors route

« Le secteur le plus difficile à électrifier — qu'il soit hybride ou entièrement électrique — est celui du tout-terrain, et cela simplement en raison des besoins en énergie de l'équipement dans un espace hors route par rapport aux besoins en énergie d'un véhicule routier ou d'un camion routier », a déclaré Nick Block, directeur du marketing et des ventes mondiaux pour John Deere Power Systems.

Le 744 X-Tier de John Deere effectue des travaux dans une carrière et un site de production de granulats. (Photo : John Deere)

Selon Block, les véhicules hors route nécessitant plus de 130 ch pour des performances optimales sont des candidats idéaux pour l'hybridation. Les gros tracteurs, les moissonneuses-batteuses et les pulvérisateurs sont des exemples de véhicules utilisant au moins 130 ch pour l'agriculture. Dans le secteur de la construction, les véhicules de 130 ch ou plus incluent les chargeuses sur pneus et les niveleuses.

« Sur la base de la technologie actuelle des batteries, nous pensons que les véhicules tout-terrain de moins de 130 ch peuvent être entièrement électrifiés de manière efficace », a déclaré Block.

Le bulldozer hybride-électrique 850 X-Tier de John Deere est arrivé chez les concessionnaires d'Amérique du Nord, d'Europe et d'Asie au début de 2025. Également en 2025, l'Afrique est devenue le premier marché avec la chargeuse sur pneus hybride-électrique 744 X-Tier de John Deere.

« Selon la région du monde et les besoins du client, nous proposons des machines équipées d'un moteur thermique fonctionnant au diesel, ainsi que des machines utilisant un moteur thermique avec un système hybride », a déclaré Block. Les tracteurs John Deere entièrement électriques devraient être commercialisés en 2026.

Le tracteur John Deere 8RX est équipé de la transmission variable électrique eAutoPowr, qui fournit jusqu'à 100 kW de puissance électrique externe via un kit eDrive. Ce kit équipe cette arracheuse de pommes de terre Sputnik. (Photo : John Deere)

Selon Block, l'énergie embarquée est une autre solution viable pour l'énergie hybride. Ce procédé consiste à créer de l'énergie à bord du véhicule pour une utilisation externe. Par exemple, l'énergie produite par le moteur d'un tracteur agricole peut être utilisée à bord pour alimenter un outil agricole, comme une moissonneuse-batteuse. « L'énergie embarquée permet d'optimiser la précision et d'améliorer le contrôle de l'outil ou des systèmes auxiliaires externes », a déclaré Block.

Un nouveau système développé par Caterpillar transfère l'énergie à de gros véhicules électrifiés travaillant sur un site minier. « La solution de transfert d'énergie dynamique (DET) permet l'interopérabilité des machines, ce qui permet de faire fonctionner un camion diesel-électrique, un camion électrique à batterie ou même un camion hybride électrique avec ce système », explique Krishna Kumar, directeur technique de la division Électrification et Solutions Énergie chez Caterpillar. Le système est actuellement testé par Caterpillar sur différents sites.

Le système innovant DET intègre des éléments clés, notamment un module de puissance qui convertit l'énergie de la source d'énergie du site minier, un système de rails électrifiés pour la transmission et un système de machinerie pour la transférer au groupe motopropulseur d'un camion minier. L'infrastructure du DET est personnalisable pour s'adapter à la configuration de chaque site minier.

Outre le système DET, la gamme de produits Caterpillar comprend des camions diesel-électriques et électriques à batterie, comme la chargeuse souterraine zéro émission R1700XE. Pratiquement chaque application hors route a des exigences spécifiques en termes de cycle de service et de performances.

Système de transfert d'énergie dynamique de Caterpillar présenté sur un site de démonstration. (Photo : Caterpillar)

« Le point essentiel à retenir est que Caterpillar propose une gamme complète de solutions à ses clients. Il ne s'agit pas d'une solution d'alimentation universelle », a déclaré Kumar, soulignant que le moteur thermique, comme source d'énergie embarquée principale ou secondaire, « existe toujours pour certaines de nos solutions, comme les groupes motopropulseurs diesel-électriques et hybrides-électriques ».

La grande majorité des véhicules hors route actuels étant équipés de moteurs diesel, le carburant joue un rôle essentiel dans la réduction des émissions indésirables. Aux États-Unis, les normes Tier 4 de l'EPA pour les moteurs hors route limitent les émissions nocives, notamment les particules fines (PM), les oxydes d'azote (NOx) et le soufre. Bien que le diesel à très faible teneur en soufre soit le seul carburant requis pour les moteurs diesel par la réglementation Tier 4 pour les véhicules hors route, les carburants alternatifs issus de ressources durables ou renouvelables constituent une option.

« Nos moteurs diesel actuels peuvent également fonctionner avec des biocarburants/biodiesel, de l'huile végétale hydrotraitée (HVO) ou d'autres carburants alternatifs », a déclaré Tanner Crook, directeur adjoint du groupe d'ingénierie d'application pour les solutions énergétiques chez Yanmar America Corporation. Fabricant de moteurs diesel pour les secteurs de l'agriculture, de la construction et de la marine depuis plus de 90 ans, Yanmar développe désormais également des solutions hybrides électriques.

« Nous constatons un regain d'intérêt pour les technologies hybrides et plus écologiques », a déclaré Crook, faisant référence aux projets en cours dans le secteur des véhicules hors route en Amérique du Nord. Il est possible que les futures réglementations de l'EPA limitent davantage les émissions de NOx et de particules. Si le CARB propose de nouvelles modifications à ses normes d'émissions hors route, la mise en œuvre progressive de ces réglementations pourrait débuter dès 2029.

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Perspectives pour les véhicules à combustion interne et les véhicules hybrides rechargeables

Yanmar fait sensation avec l'annonce, début 2025, d'un concept de bateau de plaisance hybride-électrique. Les ingénieurs du projet ont repris un moteur existant développé par Yanmar et ont créé un système hybride en y ajoutant une batterie lithium-ion, un moteur électrique et un onduleur. L'un des avantages est que le système d'alimentation du bateau peut fonctionner, si besoin, uniquement avec un moteur électrique, pour une émission zéro.

« Le système hybride YF12e de Yanmar marque une transformation radicale dans la propulsion marine, alliant mobilité électrique propre et fiabilité du diesel traditionnel pour redéfinir le confort et la durabilité sur l'eau », a déclaré Crook, qui n'était pas directement impliqué dans le projet hybride. Il a ajouté : « S'inscrivant dans l'engagement plus large de Yanmar en faveur de la décarbonation dans tous les domaines de produits, cette innovation pose les bases d'un avenir où les technologies hybrides et électriques seront la norme dans les secteurs de la marine de plaisance et commerciale. »

Le moteur à combustion interne à hydrogène Cummins de 6,7 L équipera une flotte de semi-remorques Tata Motors effectuant des trajets régionaux. Le Tata Prima H.55S est présenté ici. (Photo : Reuters/Rahul Singh)

L'hydrogène a été mis en avant grâce au projet Brunel. Financé conjointement par le gouvernement britannique, ce projet pluriannuel s'est achevé en mars 2025. Cummins et ses collaborateurs technologiques ont développé un moteur thermique à hydrogène de 6,7 L. « Ce moteur est la pierre angulaire d'un projet qui débutera cet été en Inde », a déclaré M. Nebergall de Cummins.

Le moteur thermique à hydrogène de 6,7 L équipera une flotte de semi-remorques Tata Motors circulant sur les routes régionales. « Ce moteur de 6,7 L répond aux attentes en matière de performances et de vitesse pour la conduite de semi-remorques lourds sur les autoroutes inter-États en Inde », a déclaré M. Nebergall.

Le gouvernement indien soutient le projet par le biais de subventions. « L'hydrogène est un carburant zéro carbone ; il n'y a donc pas de carbone qui s'échappe du pot d'échappement du camion », a déclaré Nebergall, ajoutant que « l'Inde est très intéressée par l'hydrogène carburant pour son indépendance énergétique et sa réduction des émissions de carbone. »

Les informations recueillies grâce au projet indien auront un effet d'entraînement dans le monde entier. « Nous en sommes aux premiers stades, mais nous prévoyons d'étendre nos connaissances à d'autres marchés à mesure que ces derniers gagneront en maturité grâce à l'infrastructure hydrogène », a déclaré Nebergall.

Les spécialistes du secteur des véhicules de tourisme considèrent l'hybride comme une technologie de transition vers le tout électrique. « De mon point de vue, cette transition s'allonge. Même si elle est considérée comme une technologie de transition, elle sera présente pendant longtemps », a déclaré M. Boutell de Toyota.

Qu'il s'agisse d'une technologie hybride appliquée à de très petites voitures ou à des voitures très abordables, ou d'une technologie hybride associée à un moteur turbocompressé, à un moteur à carburant flexible ou à un moteur à hydrogène, « une sorte de technologie hybride existera pendant des décennies », a prédit Boutell.