Présentation: Audi A3 Sportback e-tron

Présentation: Audi A3 Sportback e-tron

Guillaume Darding - 05 août 2014

Si Audi dispose déjà de plusieurs modèles hybrides (A8, Q5) dans sa gamme, l'A3 Sportback est le premier modèle estampillé e-tron, désignant les modèles hybrides rechargeables (le cas de l'A3) et les modèles électriques de la marque aux anneaux.

Motorisation thermique

La Sportback A3 e-tron est motorisée par un 1,4l TFSI développant 150 chevaux (entre 5.000 et 6.000 tr/min) et 250 Nm entre 1.600 et 3.500 tr/min. Il s'agit d'un 4 cylindres longue course (pour privilégier le couple à bas régime) à injection directe comportant 4 soupapes par cylindres. Le moteur est suralimenté à l'aide d'un turbo.

Contrairement à l'A3 classique, le 1,4l TFSI n'est pas pourvu de la désactivation des cylindres (COD) à charge partielle. Le moteur a par ailleurs fait l'objet de quelques modifications pour digérer les montées en régime alors que le moteur n'est pas à sa température idéale de fonctionnement, c'est le cas notamment du revêtement des chemises de cylindre et des segments de piston.

Audi A3 Sportback e-tron - vue de dessus des composants hybrides

Par rapport à la version classique, le moteur thermique a été déplacé de quelques centimètres vers la droite afin de loger dans le compartiment moteur l'électronique de puissance.

Le réservoir d'essence a vu sa capacité réduite à 40l (contre 50 litres sur les autres A3), tout comme le réservoir d'huile qui est passé de 4,5l à 4,0l sur l'hybride. D'autre part, la batterie standard de 12V migre du compartiment moteur pour se loger sous le coffre, à côté du réservoir d'essence.

Motorisation électrique

Le moteur électrique synchrone propose une puissance de 102 chevaux et un couple de 330 Nm. Pour son refroidissement, le stator du moteur est ceinturée par une enveloppe où circule le liquide de refroidissement. Ce dernier provient du circuit secondaire du moteur thermique, dérivant du circuit principal (en charge du refroidissement du moteur thermique et de la boîte de vitesses): il prend en charge le refroidissement à la fois du turbocompresseur et du moteur électrique.

Audi A3 Sportback e-tron - refroidissement du moteur électrique

Le moteur est alimenté par une batterie lithium-ion de 8,8 kWh, autorisant une autonomie de près de 50km. Celle-ci se décompose en 8 modules de 12 cellules (soit un total de 96 cellules) logés sous la banquette arrière.

Pour garantir un fonctionnement optimal, la batterie doit être maintenue à une température de 25 °C. A ce titre, elle est refroidie par eau via une boucle spécifique prenant aussi en charge l'électronique de puissance (chargeur, prise de recharge,...).

Synchronisation des deux moteurs

Le moteur électrique est logé entre le moteur thermique et la boîte de vitesses. En conditions normales, l'e-tron démarre en mode électrique. Lorsque le niveau de charge de la batterie est faible ou que la température extérieure est extrême (que ce soit par grand froid ou sous une forte chaleur), l'A3 utilise alors le moteur thermique au démarrage.

Audi A3 Sportback e-tron - emboîtement du moteur électrique entre le moteur thermique TFSI et la boîte de vitesses S tronic

L'A3 e-tron peut donc être mise en mouvement à l'aide du moteur électrique seul, à l'aide du moteur thermique seul ou bien une combinaison des deux.

Pour que la transition entre les modes de fonctionnement soit imperceptible, l'unité de gestion moteur contrôle finement le fonctionnement des embrayages. Ils sont au nombre de trois. Le premier est logé entre le moteur électrique et la boîte de vitesses à 6 rapports. Les deux autres servent dans le mécanisme de la boîte à double embrayage pour des changement de rapports rapides avec une moindre perte de couple lors du changement.

Lorsque l'A3 fonctionne en mode électrique et que le moteur thermique doit être sollicité, le premier embrayage se ferme progressivement, de manière à ce que le moteur électrique procure du couple au démarrage du moteur thermique, le moteur électrique joue alors le rôle d'alternateur.

Ensuite, jusqu'à ce que le 1,4l TFSI atteigne la vitesse de rotation nécessaire pour fournir le couple déterminé, l'embrayage est à nouveau ouvert. Lorsque les deux moteurs atteignent la même vitesse de rotation de manière à fournir le couple désiré, le premier embrayage se referme complètement et les deux moteurs fonctionnent de concert. Tout le processus se déroule en moins d'une demie seconde.

Différents modes de fonctionnement

L'A3 Sportback e-tron comporte 5 modes de fonctionnement: outre la propulsion via le moteur électrique seul (jusqu'à 130 km/h en mode normal, plus tôt en mode sport), le moteur thermique seul ou en mode hybride (combinaison des deux moteurs), deux autres modes s'ajoutent lorsque le conducteur relâche la pédale d'accélérateur.

En mode normal, les deux moteurs sont désaccouplés et la voiture progresse en roue libre de manière à profiter au maximum de l'énergie cinétique. En mode sport, le moteur électrique est utilisé comme générateur de courant pour recharger les batteries: il crée donc un léger frein moteur.

De l'habitacle, le conducteur peut aussi influencer la mise en action des deux moteurs en choississant de maintenir le mode hybride pour préserver le niveau de charge des batteries. Puis il peut alors privilégier le mode électrique en ville par exemple. La sélection de ces modes se fait via un bouton positionné sur le tableau de bord.

Audi A3 Sportback e-tron - tableau de bord, bouton EV

Freinage

L'A3 e-tron utilise un système de freinage électromécanique. Ce dispositif vise à utiliser les phases de freinage pour recharger au maximum la batterie. 

Lorsque le conducteur actionne la pédale de freinage, le système utilise la force résistante du moteur électrique pour procurer la force de freinage désirée. Le moteur joue alors le rôle de générateur de courant. Il peut fournir une décélération de l'ordre de 0,3g (la décélération maximale pouvant atteindre près d'1g), ce qui est suffisant dans la majeure partie des cas.

Lorsque le conducteur sollicite la force maximale de freinage, le système de freinage hydraulique entre en action pour suppléer l'action du moteur électrique. 

Performances

En comptant sur ses deux moteurs, l'A3 e-tron offre jusqu'à 204 chevaux et 350 Nm de couple. En fonctionnement hybride, l'A3 atteint la vitesse maximale de 222 km/h et parcourt le 0 à 100 km/h en 7,6 secondes, contre 220 km/h et 8,2 secondes pour la version 1,4 TFSI de 150 chevaux. En mode purement électrique l'A3 e-tron est limitée à 130 km/h et le 0 à 60 km/h est effectué en 4,9 secondes.

Recharge de la batterie

Outre la récupération d'énergie au freinage et l'utilisation du frein moteur, la batterie peut être plus classiquement rechargée sur le réseau domestique. La connectique de recharge est dissimulée derrière les anneaux de la calandre.

Audi A3 Sportback e-tron - recharge réseau domestique, prise de type 2

La recharge complète de la batterie nécessite entre 2 heures (borne de recharge domestique) et 4 heures (prise de courant classique). Audi équipe l'A3 e-tron d'une prise de type 2 pour connecter le véhicule au réseau électrique.

Carrosserie

Par rapport à la version équipée du 1,4l TFSI de 150 chevaux, l'A3 e-tron accuse un surpoids de 330 kg, dont 125 kg à mettre sur le compte des batteries, 34 kg pour le moteur électrique et 10 kg pour l'électronique de puissance (dispositif de recharge).

Contrairement aux autres véhicules de la gamme, l'A3 e-tron ne peut être équipée ni de la suspension adaptative, ni d'un attelage, à cause de la présence de la batterie classique (12V) et du réservoir d'essence sous le coffre. Ce positionnement a aussi pour conséquence une réduction du volume du coffre, amputé de 100l par rapport aux versions classiques pour se contenter de 280l (soit peu ou prou la capacité du coffre d'une Audi A1). Le compresseur de la climatisation n'est plus entraîné par le moteur mais alimenté grâce au circuit électrique à haute tension du moteur électrique.

Audi A3 Sportback e-tron - installation sous chassis

Malgré la présence des deux moteurs, l'A3 hybride conserve le même rayon de braquage que les autres A3 (10.9 mètres). Les intervalles de maintenance sont eux-aussi identiques au reste de la gamme, à savoir tous les deux ans ou 30.000km.

En matière d'acoustique, l'A3 e-tron se révèle être plus bruyante que les autres A3 durant les phases d'accélérations, lorsque le moteur thermique est sollicité. Naturellement, le bilan s'inverse lorsque la Sportback e-tron ne compte que sur son moteur électrique.

Concurrence

L'A3 Sportback e-tron compte deux concurrentes désignées: l'Opel Ampera et la Toyota Prius rechargeable. Si ces trois véhicules sont affichés à des tarifs similaires, tous trois diffèrent par leur technique de fonctionnement.

L'Ampera a une capacité de batterie bien supérieure à celle de l'Audi e-tron (16.5 kWh contre 8.8 kWh), offrant une autonomie supérieure. Plus longue de 15cm, l'Ampera ne dispose pas d'un coffre beaucoup plus grand que l'A3 e-tron et n'accueille que 4 personnes. Le moteur électrique de l'Ampera s'avère plus puissant (150 ch). Le moteur thermique sert quasi-exclusivement de prolongateur d'autonomie. La vitesse maximale atteinte par l'Ampera est de 160 km/h.

Dans le cas de la Prius, elle conserve le principe éprouvé HSD (Hybrid Sinergy Drive) propre à Toyota, à savoir un moteur thermique et un moteur électrique reliés par un train épicycloïdal pour fournir la puissance aux roues avant. La Prius rechargeable se contente de batteries de 4,4 kWh, limitant son autonomie en mode électrique à 25 km environ. D'une longueur similaire à l'Ampera, la Prius propose un coffre bien plus vaste avec une capacité de 445l tout en proposant 5 places.

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Commentaires
Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur: Renault 1.3l TCe / Mercedes A 200»

Hier

Bonjour Bruno, non, il y a nécessairement des différences mécaniques entre les moteurs, en tout cas entre les versions moins puissantes et les plus puissantes. On peut estimer qu'entre le 115 et le 130 chevaux, ce sont les même moteurs avec une calibration différente. Il devrait en être de même pour les variantes entre 140 et 160 ch. Je ne connais malheureusement pas les détails concernant les différentes évolutions moteurs du 1.3 TCe, cela reste donc des suppositions.

Guillaume Darding à propos de l'article «Présentation moteur: Audi 2.0l TFSI»

Hier

Bonjour r16 ts, merci beaucoup pour vos encouragements. J'ai effectivement noté ce point et je suis en attente de confirmation pour mettre à jour l'article. A ce jour, il semble acquis que les moteurs de génération 3 ont effectivement perdu l'injection indirecte avec le passage au normes Euro 6c / Euro 6d temp, tandis que les moteurs Gen 3b ont bien conservé l'injection indirecte. De fait, les moteurs Gen 3b ont été conçus dès le départ dans une optique de fonctionnement sur le cycle Miller à charge partielle, ce qui implique notamment l'AVS qui est passé sur l'admission et un taux de compression plus élevé. Il faut comprendre que les moteurs Gen 3b sont conçus dans une optique de rendement maximal et ne sont pas appelés à remplacer les Gen 3 (qui permettent d'aller chercher des puissances plus élevées pour les modèles sportifs grâce, en particulier, à un taux de compression plus faible) et supprimer l'injection indirecte des gen 3b ne ferait pas vraiment de sens.

Guillaume Darding à propos de l'article «Dossier: les différents types de boîtes de vitesses»

Hier

Bonjour pjmdur, il y a effectivement des craintes sur une éventuelle conductivité de l'huile qui pourrait transmettre une partie de l'énergie électrique au niveau du carter et les composants alentours jusqu'à la carrosserie. Toutefois, le risque semble très faible. D'autre part, si l'huile n'est pas du tout conductrice, cela pourrait aussi être néfaste car il y a un risque de générer un arc électrostatique, ce qui pourrait dégrader significativement les qualités de l'huile. Il faut donc un juste compromis, tout en sachant qu'il y a un nombre certains de constructeurs qui ont estimés après test, qu'une huile spécifique n'était pas indispensable. D'autres sont effectivement partis sur une huile spécialement développée pour les transmissions hybrides telles que celle que vous évoquez. Concernant les adaptations, il m'est compliqué de vous donner plus de précisions : le monde des huiles et additifs reste un secteur bien opaque ...

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