Plug-in hybride – Wikipedia – Eco Mobilité

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La Mitsubishi Outlander P-HEV est l'hybride plug-in le plus vendu au monde. Les ventes mondiales cumulées ont atteint 200 000 unités en avril 2019.[1]

UNE véhicule électrique hybride rechargeable (PHEV) est un véhicule électrique hybride dont la batterie peut être rechargée en la branchant à une source d'énergie électrique externe, ainsi que par son moteur et son générateur embarqués. La plupart des véhicules hybrides hybrides sont des voitures de tourisme, mais il existe également des versions hybrides de véhicules utilitaires et de fourgonnettes, de camions utilitaires, de bus, de trains, de motos, de scooters et de véhicules militaires.

À l'instar des véhicules 100% électriques, les véhicules hybrides rechargeables déplacent les émissions du tuyau d'échappement de la voiture vers les générateurs alimentant le réseau électrique. Ces générateurs peuvent être renouvelables ou avoir une émission plus faible qu'un moteur à combustion interne. Charger la batterie depuis le réseau peut coûter moins cher que d'utiliser le moteur embarqué, ce qui contribue à réduire les coûts d'exploitation.

Les hybrides plug-in produits en série étaient accessibles au public en Chine et aux États-Unis en 2010.[2][3][4] À la fin de 2017, il y avait plus de 40 modèles d'hybrides rechargeables légaux autoroutiers de série pour la vente au détail. Les voitures hybrides rechargeables sont principalement disponibles aux États-Unis, au Canada, en Europe occidentale, au Japon et en Chine. Les modèles les plus vendus sont les Mitsubishi Outlander P-HEV, la famille Chevrolet Volt et la Toyota Prius PHV.[5]

À partir de décembre 2018, le stock mondial de voitures hybrides rechargeables totalisait 1,8 million d'unités, sur les 5,1 millions de voitures de tourisme électriques plug-in disponibles sur les routes du monde à la fin de 2018.[6][7] À partir de décembre 2017, les États-Unis se classent au premier rang mondial des véhicules hybrides rechargeables avec un stock de 360 ​​510 unités, suivis de la Chine avec 276 580 véhicules et du Japon de 100 860 unités.[7]

Terminologie[[[[modifier]

La gamme 100% électrique d’un hybride plug-in est désignée par PHEV-[miles] ou PHEV[kilometers]km dont le nombre représente la distance que le véhicule peut parcourir avec la batterie seule. Par exemple, un PHEV-20 peut parcourir 32 km sans utiliser son moteur à combustion, il peut donc également être désigné sous le nom de PHEV32 km.[8]
Pour que ces voitures fonctionnent avec des piles, elles subissent des processus de charge qui utilisent des courants différents. Ces courants sont appelés courant alternatif (AC) utilisé pour les chargeurs intégrés et courant continu (DC) utilisé pour la charge externe.[9]

D'autres termes populaires, parfois utilisés pour les hybrides rechargeables, sont "hybrides connectés au réseau", "véhicule électrique hybride à option gaz" (GO-HEV) ou simplement "hybrides à option gaz".[10][11][12] GM appelle son hybride rechargeable de la série Volt de Chevrolet un "véhicule électrique à autonomie étendue".[13][14]

L'histoire[[[[modifier]

Invention et intérêt précoce[[[[modifier]

La Lohner-Porsche Mixte Hybrid, produite dès 1899, fut la première voiture électrique hybride.[15][16] Les premiers hybrides pourraient être chargés d’une source externe avant leur utilisation. Cependant, le terme "hybride plug-in" en est venu à désigner un véhicule hybride pouvant être chargé à partir d'une prise murale standard. L’expression "véhicule électrique hybride rechargeable" a été inventée par le professeur Andrew Frank de UC Davis,[17] qui a été appelé le "père de l'hybride plug-in moderne".[18][19][20]

Le numéro de juillet 1969 de Science populaire en vedette un article sur le plug-in hybride plug-in General Motors XP-883. Le véhicule de banlieue concept hébergé six 12 volts batteries plomb-acide dans la zone du tronc et un moteur électrique à courant continu à montage transversal faisant tourner la traction avant. La voiture pourrait être branchée sur une prise secteur nord-américaine standard de 120 volts pour la recharge.[21]

Reprise d'intérêt[[[[modifier]

En 2003, Renault a commencé à vendre l’Elect'road, une version hybride plug-in de leur populaire Kangoo, en Europe. En plus de son moteur, il pourrait être branché sur une prise standard et rechargé à une plage de 95% en environ 4 heures.[22] Après avoir vendu environ 500 véhicules, principalement en France, en Norvège et au Royaume-Uni, à un prix d'environ 25 000 euros,[23] l'Elect'road a été repensé en 2007.

Avec la disponibilité des véhicules hybrides et la hausse des prix de l'essence aux États-Unis à partir de 2004 environ, l'intérêt pour les véhicules hybrides rechargeables s'est accru.[24] Certains hybrides plug-in étaient des conversions d’hybrides existants; Par exemple, lors de la conversion d'une Prius en 2004 par CalCars, des batteries plomb-acide et une autonomie pouvant atteindre 15 km utilisant uniquement de l'énergie électrique ont été intégrées.[25]

En 2006, Toyota et General Motors ont annoncé des projets de modèles hybrides rechargeables.[26][27] Le projet Saturn Vue de GM a été annulé, mais le plug-in Toyota a été certifié pour une utilisation routière au Japon en 2007.[28]

Le 5 septembre 2007, Quantum Technologies et Fisker Coachbuild, LLC ont annoncé le lancement d’une coentreprise dans Fisker Automotive.[29] Fisker avait l'intention de construire un PHEV-50 de luxe de 80 000 USD, le Fisker Karma, initialement prévu pour la fin de 2009.[30]

En 2007, Aptera Motors a annoncé son biplace Typ-1. Cependant, la société a fermé ses portes en décembre 2011.[31]

En 2007, le constructeur automobile chinois BYD Auto, appartenant au plus grand fabricant de batteries de téléphone portable en Chine, a annoncé le lancement d'une berline de production PHEV-60 en Chine au deuxième semestre 2008. BYD l'a présentée en janvier 2008 au North American International Auto Show à Detroit. Basé sur la berline F6 de BYD de taille moyenne, il utilise du phosphate de fer et de lithium (LiFeP04batteries au lieu de lithium-ion, et peuvent être rechargées à 70% de leur capacité en seulement 10 minutes.[32]

En 2007, Ford a livré la première Ford Escape hybride rechargeable d’une flotte de 20 véhicules hybrides hybrides de démonstration à la Southern California Edison.[33] Dans le cadre de ce programme de démonstration, Ford a également mis au point le premier VUS hybride rechargeable à carburant flexible, livré en juin 2008.[34] Cette flotte de plug-ins de démonstration a été testée sur le terrain par des flottes de sociétés de services publics aux États-Unis et au Canada.[35] et au cours des deux premières années du programme, la flotte a parcouru plus de 75 000 milles.[36] En août 2009, Ford a livré le premier plug-in Escape équipé d'une technologie de système de contrôle et de communication véhicule à réseau (V2G) intelligente. Ford prévoit équiper les 21 Escapes hybrides plug-in de la technologie de communication véhicule à réseau.[36] Les ventes du Escape PHEV étaient prévues pour 2012.[35]

Le 14 janvier 2008, Toyota a annoncé son intention de commencer les ventes de PHEV de batterie lithium-ion d’ici 2010.[37][38] mais plus tard dans l’année, Toyota a indiqué qu’ils seraient proposés aux flottes commerciales en 2009.[39]

Le 27 mars, le California Air Resources Board (CARB) a modifié sa réglementation en obligeant les constructeurs automobiles à produire 58 000 hybrides rechargeables de 2012 à 2014.[40] Cette exigence est une alternative demandée à un mandat précédent consistant à produire 25 000 véhicules à zéro émission, réduisant ainsi cette exigence à 5 000.[41] Le 26 juin, Volkswagen a annoncé le lancement de plug-ins de production basés sur le compact Golf. Volkswagen utilise le terme «TwinDrive» pour désigner un PHEV.[42] En septembre, on prévoyait que Mazda préparait des VHÉE.[43] Le 23 septembre, Chrysler a annoncé qu’il avait conçu un prototype de Jeep Wrangler et un mini-fourgonnette Chrysler Town and Country, tous deux PHEV-40 équipés de groupes motopropulseurs de série, et une voiture de sport Dodge entièrement électrique. les véhicules entreraient en production.[44][45]

Le 3 octobre, les États-Unis ont adopté la loi de 2008 sur l’amélioration et l’extension de l’énergie (Energy Improvement and Extension Act). Cette loi prévoyait des crédits d’impôt pour l’achat de véhicules électriques rechargeables d’une capacité de batterie supérieure à 4 kilowattheures.[46][47] Les crédits d’impôt fédéraux ont été étendus et modifiés par la loi américaine sur l’énergie propre et la sécurité de 2009, mais la capacité de la batterie doit désormais dépasser 5 kWh. Le crédit est progressivement supprimé une fois que le constructeur a vendu au moins 200 000 véhicules aux États-Unis.[48]

Production en série[[[[modifier]

Le BYD Qin, sorti en Chine en décembre 2013, a remplacé le F3DM.[50]

Le 15 décembre 2008, BYD Auto a commencé à vendre son F3DM en Chine, devenant ainsi le premier hybride plug-in de production vendu au monde, bien qu’à l’origine, il ne soit disponible que pour les clients des entreprises et des administrations.[51][52][53] Les ventes au grand public ont commencé à Shenzhen en mars 2010,[2][3] Toutefois, étant donné que le F3DM double presque le prix des voitures fonctionnant au carburant classique, BYD s'attend à ce que le gouvernement local obtienne des subventions pour rendre le plug-in abordable pour les acheteurs personnels.[2] Toyota a testé 600 plug-ins Prius de pré-production en Europe et en Amérique du Nord en 2009 et 2010.[54][55]

Volvo Cars a construit deux versions de démonstration des hybrides rechargeables Volvo V70 en 2009, mais n'a pas procédé à la production. Le V60 hybride plug-in est sorti en 2011 et était disponible à la vente.

En octobre 2010, Lotus Engineering a dévoilé la Lotus CityCar, un concept-car hybride de la série plug-in, conçu pour fonctionner avec du carburant flexible sur de l'éthanol, du méthanol ou de l'essence ordinaire.[56][57] La batterie au lithium offre une autonomie entièrement électrique de 60 km et le moteur à essence polycarburant de 1,2 litre entre en action pour permettre une autonomie de plus de 500 km.[56][57]

GM a officiellement lancé la Chevrolet Volt aux États-Unis le 30 novembre 2010 et les livraisons au détail ont commencé en décembre 2010.[4] Son frère l'Opel / Vauxhall Ampera a été lancé en Europe entre fin 2011 et début 2012. Les premières livraisons du Fisker Karma ont eu lieu en juillet 2011,[58] et les livraisons aux clients du commerce de détail ont commencé en novembre 2011. La Toyota Prius hybride rechargeable est sortie au Japon en janvier 2012,[59] suivi des États-Unis en février 2012.[60] Les livraisons de la Prius PHV en Europe ont commencé fin juin 2012.[61] La Ford C-Max Energi est sortie aux Etats-Unis en octobre 2012,[62] la Volvo V60 hybride rechargeable en Suède d’ici fin 2012.[63]

La Honda Accord Plug-in Hybrid a été commercialisée sur certains marchés américains en janvier 2013,[64] et la Mitsubishi Outlander P-HEV au Japon en janvier 2013, devenant ainsi le premier hybride plug-in SUV du marché.[65] Les livraisons de la Ford Fusion Energi ont débuté en février 2013.[66][67] BYD Auto a arrêté la production de son BYD F3DM en raison de faibles ventes,[68] et son successeur, le BYD Qin, a commencé ses ventes au Costa Rica en novembre 2013, les ventes dans d'autres pays d'Amérique latine devant débuter en 2014.[69][70][71] Les livraisons Qin ont commencé en Chine à la mi-décembre 2013.[50]

Les livraisons aux clients de détail de la supercar McLaren P1 à édition limitée ont commencé au Royaume-Uni en octobre 2013,[72] et la Porsche Panamera S E-Hybrid a commencé à être livrée aux États-Unis en novembre 2013. Les premières livraisons au détail de la Cadillac ELR ont eu lieu aux États-Unis en décembre 2013.[73] La BMW i8 et l'édition limitée Volkswagen XL1 ont été commercialisées en Allemagne en juin 2014.[74][75] La Porsche 918 Spyder est également sortie en Europe et aux États-Unis en 2014. Les premières unités de l'Audi A3 Sportback e-tron et de la Volkswagen Golf GTE ont été immatriculées en Allemagne en août 2014.[76]

En décembre 2014, BMW a annoncé que le groupe envisageait de proposer des versions hybrides rechargeables de tous ses modèles principaux utilisant la technologie eDrive développée pour ses véhicules rechargeables de marque BMW i (BMW i3 et BMW i8). L’objectif de la société est d’utiliser la technologie plug-in pour continuer à offrir des véhicules hautes performances tout en réduisant les émissions de CO
2
émissions inférieures à 100g / km. Au moment de l'annonce, le constructeur automobile testait déjà un prototype hybride rechargeable BMW Série 3.[77] Le premier modèle disponible pour la vente au détail sera la BMW X5 eDrive 2016, avec la version de production dévoilée au salon de l'automobile de Shanghai 2015.[78] La Chevrolet Volt de deuxième génération a été dévoilée au Salon international de l'auto de l'Amérique du Nord, en janvier 2015,[79] et les livraisons au détail ont commencé aux États-Unis et au Canada en octobre 2015.[80][81]

En mars 2015, Audi avait annoncé la création d'une version hybride plug-in de chaque série de modèles et espérait que les hybrides plug-in, ainsi que les véhicules fonctionnant au gaz naturel et les systèmes d'entraînement à batterie électrique, apporteraient une contribution essentielle à la réalisation des objectifs de l'entreprise. CO
2
cibles. L'Audi Q7 e-tron suivra l'A3 e-tron déjà sur le marché.[82] Toujours en mars 2015, Mercedes-Benz a annoncé que les véhicules hybrides rechargeables seraient au cœur des prochaines années en ce qui concerne les moteurs alternatifs. Le constructeur envisage de lancer 10 nouveaux modèles hybrides rechargeables d’ici à 2017, et sa prochaine version est la Mercedes-Benz C 350 e, le deuxième hybride rechargeable de Mercedes après la S 500 plug-in hybride.[83] Les autres hybrides plug-in commercialisés en 2015 sont les BYD Tang, les Volkswagen Passat GTE, les Volvo XC90 T8 et la Hyundai Sonata PHEV.

Les ventes mondiales combinées de la famille Volt / Ampera ont franchi le cap des 100 000 unités en octobre 2015.[84] À la fin de 2015, plus de 517 000 voitures électriques hybrides rechargeables conformes à la loi sur les routes étaient vendues dans le monde entier depuis décembre 2008, sur un total de plus de 1,25 million de voitures électriques plug-in dans le monde.[85][86]

La BMW i8 est sortie en Europe en juin 2014.

En février 2016, BMW a annoncé l'introduction de la désignation de modèle "iPerformance", qui sera attribuée à tous les véhicules hybrides BMW plug-in à partir de juillet 2016. L'objectif est de fournir un indicateur visible du transfert de technologie de BMW i au BMW noyau de marque. La nouvelle désignation sera d’abord utilisée pour les variantes hybrides rechargeables de la nouvelle BMW série 7, la BMW 740e iPerformance,[87] et la série 3, la BMW 330e iPerformance.[88]

Hyundai Motor Company a officiellement lancé ses trois modèles Hyundai Ioniq au salon de l'automobile de Genève 2016.[89] La famille de véhicules à moteur électrique Ioniq comprend le plug-in Ioniq, qui devrait permettre une économie de carburant de 125 mpg (e) (28 kWh / 100 km; 17,1 kWh / 100 km) en mode tout électrique.[90] La sortie du plug-in Ioniq est prévue aux États-Unis au quatrième trimestre de 2017.[91]

La deuxième génération de plug-in hybride Prius, appelée Prius Prime aux États-Unis et Prius PHV au Japon,[92] a été dévoilé au Salon international de l'auto de New York 2016. Les livraisons au détail de la Prius Prime ont commencé aux États-Unis en novembre 2016,[93] et il est prévu que le Japon soit publié d'ici la fin de 2016.[92][94] La Prime a une autonomie 100% électrique conforme à la norme EPA de 40 km, soit le double de la portée de la première génération, et une économie de carburant de 25 méga-e (25,9 kW⋅h / 100 mi) mode tout électrique (mode EV), le plus haut indice MPGe en mode EV de tous les véhicules classés par l'EPA.[95][96] Contrairement à son prédécesseur, le Prime fonctionne entièrement à l'électricité en mode EV.[97] Les ventes mondiales de la Mitsubishi Outlander P-HEV ont franchi le cap des 100 000 unités en mars 2016.[98][99]Les ventes de BYD Qin en Chine ont atteint le cap des 50 000 unités en avril 2016, devenant le quatrième hybride plug-in à passer ce cap.[100]

En juin 2016, Nissan a annoncé le lancement d'une voiture d'extension de gamme compacte au Japon avant mars 2017. La série hybride plug-in utilisera un nouveau système hybride, baptisé e-Power, qui a fait ses débuts avec le crossover concept Nissan Gripz présenté au salon 2015 Salon de l'auto de Francfort.[101]

En décembre 2017, Honda a commencé à livrer au détail le Honda Clarity Plug-In Hybrid aux États-Unis et au Canada, avec une autonomie nominale électrique de 76 km (EPA).[102]

La technologie[[[[modifier]

Groupes motopropulseurs[[[[modifier]

Les PHEV sont basés sur les trois mêmes architectures de base du groupe motopropulseur des hybrides conventionnels; une série hybride est propulsé par des moteurs électriques uniquement, un hybride parallèle est propulsé à la fois par son moteur et par des moteurs électriques fonctionnant simultanément, et un hybride série parallèle fonctionne dans les deux modes. Alors qu'un véhicule hybride ordinaire charge sa batterie uniquement à partir de son moteur, un hybride rechargeable peut obtenir une quantité importante de l'énergie nécessaire pour recharger sa batterie à partir de sources externes.

Systèmes de charge[[[[modifier]

Le chargeur de batterie peut être embarqué ou externe au véhicule. Le processus pour un chargeur intégré s’explique mieux par la conversion de l’alimentation en courant alternatif, ce qui entraîne le chargement de la batterie.[9] La capacité des chargeurs embarqués est limitée par leur poids et leur taille, ainsi que par la capacité limitée des prises secteur à usage général. Les chargeurs hors carte dédiés peuvent être aussi gros et puissants que l'utilisateur peut se le permettre, mais ils nécessitent un retour au chargeur. Les chargeurs rapides peuvent être partagés par plusieurs véhicules.

L'utilisation de l'inverseur du moteur électrique permet aux enroulements du moteur d'agir en tant que bobines de transformateur, et à l'inverseur haute puissance existant en tant que chargeur CA / CC. Étant donné que ces composants sont déjà nécessaires sur la voiture et sont conçus pour prendre en charge toute capacité de puissance pratique, ils peuvent être utilisés pour créer une forme très puissante de chargeur embarqué sans poids ni taille supplémentaire significatif. AC Propulsion utilise cette méthode de charge, appelée "charge réductrice".[103]

Modes de fonctionnement[[[[modifier]

Un hybride plug-in fonctionne en modes de réduction de charge et de maintien de charge. Les combinaisons de ces deux modes sont appelées mode mixte ou mode mixte. Ces véhicules peuvent être conçus pour rouler sur une plage étendue en mode tout électrique, à basse vitesse uniquement ou à toutes les vitesses. Ces modes gèrent la stratégie de décharge de la batterie du véhicule et leur utilisation influe directement sur la taille et le type de batterie requis:[104]

Mode d'épuisement de la charge permet à un PHEV entièrement chargé de fonctionner exclusivement (ou, selon le véhicule, presque exclusivement, sauf en cas d'accélération brusque) avec une alimentation électrique jusqu'à ce que l'état de charge de la batterie soit épuisé à un niveau prédéterminé, moment auquel le moteur à combustion interne ou la pile à combustible du véhicule sera engagé. Cette période est la gamme tout électrique du véhicule. C’est le seul mode de fonctionnement d’un véhicule électrique à batterie, d’où sa portée limitée.[105]

Mode mixte décrit un voyage utilisant une combinaison de plusieurs modes. Par exemple, une voiture peut commencer un voyage en mode d'appauvrissement de la charge à basse vitesse, puis entrer sur une autoroute et fonctionner en mode mixte. Le conducteur peut sortir de l’autoroute et conduire sans le moteur à combustion interne jusqu’à épuisement de la autonomie électrique. Le véhicule peut repasser en mode de maintien de la charge jusqu'à ce que la destination finale soit atteinte. Cela contraste avec un déplacement qui épuise la charge et qui serait conduit dans les limites de la plage tout électrique d'un PHEV.

Stockage d'énergie électrique[[[[modifier]

La taille optimale de la batterie varie selon que l’objectif est de réduire la consommation de carburant, les coûts de fonctionnement ou les émissions, mais une étude récente[106] a conclu que "Le meilleur choix de la capacité de la batterie PHEV dépend essentiellement de la distance parcourue par le véhicule. Nos résultats suggèrent que, dans des conditions de conduite en ville et des charges fréquentes tous les 10 km ou moins, un PHEV de faible capacité dimensionné avec un AER (toute la gamme électrique) d’environ 7 miles serait un choix robuste pour minimiser la consommation d’essence, le coût et les émissions de gaz à effet de serre. Pour une recharge moins fréquente, tous les 20 à 100 miles, les PHEV émettent moins de GES, mais les HEV sont plus rentables. "

Les PHEV nécessitent généralement des cycles de charge et de décharge de la batterie plus profonds que les hybrides conventionnels. Étant donné que le nombre de cycles complets influe sur la durée de vie de la batterie, il peut s’avérer inférieur à celui des VÉH classiques, qui ne déchargent pas leurs batteries aussi complètement. Cependant, certains auteurs affirment que les véhicules hybrides hybrides deviendront bientôt la norme dans l’industrie automobile.[107] Les problèmes de conception et les compromis entre la durée de vie de la batterie, la capacité, la dissipation de chaleur, le poids, les coûts et la sécurité doivent être résolus.[108] Une technologie de batterie avancée est en cours de développement, promettant des densités d’énergie plus importantes en masse et en volume,[109] et l'espérance de vie de la batterie devrait augmenter.[110]

Les cathodes de certaines batteries lithium-ion du début 2007 sont en oxyde de lithium-cobalt. Ce matériau est coûteux et les cellules qui en sont constituées peuvent libérer de l'oxygène en cas de surcharge. Si le cobalt est remplacé par des phosphates de fer, les cellules ne brûleront pas et ne libéreront pas d'oxygène quelles que soient les charges. Au début de 2007, les prix de l’essence et de l’électricité ont atteint un seuil de rentabilité après six à dix ans d’exploitation. La période de récupération peut être plus longue pour les hybrides rechargeables, en raison de leurs batteries plus grandes et plus chères.[111]

Les batteries nickel-métal hydrure et lithium-ion peuvent être recyclées; Toyota, par exemple, a mis en place un programme de recyclage en vertu duquel les concessionnaires reçoivent un crédit de 200 USD pour chaque batterie restituée.[112] Cependant, les hybrides plug-in utilisent généralement des batteries plus volumineuses que les hybrides conventionnels comparables et nécessitent donc plus de ressources. Pacific Gas and Electric Company (PG & E) a suggéré que les services publics pourraient acheter des batteries usagées à des fins de sauvegarde et de mise à niveau de la charge. Ils déclarent que, bien que ces batteries usagées puissent ne plus être utilisables dans les véhicules, leur capacité résiduelle a toujours une valeur significative.[113] Plus récemment, General Motors (GM) a déclaré avoir été "approchée par les services publics intéressés par l'utilisation de batteries de Volt recyclées en tant que système de stockage d'énergie, un marché secondaire qui pourrait faire baisser le coût de la Volt et d'autres véhicules rechargeables pour les consommateurs" .[114]

Les ultra-condensateurs (ou "supercondensateurs") sont utilisés dans certains modèles hybrides enfichables, tels que le prototype du concept AFS Trinity, pour stocker rapidement l'énergie disponible avec leur densité de puissance élevée, afin de maintenir les batteries dans des limites de sécurité de chauffage et de prolonger leur durée de vie.[115][116] L'UltraBattery du CSIRO combine un supercondensateur et une batterie au plomb dans une seule unité, créant une batterie de voiture hybride qui dure plus longtemps, coûte moins cher et est plus puissante que les technologies actuelles utilisées dans les véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV).[117]

Conversions de véhicules de production[[[[modifier]

Plusieurs entreprises convertissent des véhicules non hybrides à combustibles fossiles en véhicules hybrides rechargeables:[118][119]

Conversion du marché secondaire d'un hybride de production existant en un hybride plug-in [120]) implique généralement d’augmenter la capacité de la batterie du véhicule et d’ajouter un chargeur CA à CC intégré. Idéalement, le logiciel du groupe motopropulseur du véhicule serait reprogrammé pour tirer pleinement parti de la capacité de stockage d'énergie et de la puissance de sortie supplémentaires du bloc-batterie.

De nombreuses conversions de véhicules électriques hybrides rechargeables ont été basées sur la Toyota Prius.[121] Certains des systèmes ont impliqué le remplacement de la batterie NiMH d'origine du véhicule et de son unité de commande électronique. D'autres ajoutent une batterie supplémentaire à la batterie d'origine.[122]

Marché cible[[[[modifier]

Au cours des dernières années, la demande de véhicules tout électriques, en particulier sur le marché américain, a été stimulée par les incitations gouvernementales sous forme de subventions, de lobbyistes et de taxes.[123] En particulier, les ventes américaines de la Nissan Leaf ont dépendu d'incitations généreuses et d'un traitement spécial dans l'État de Géorgie, le marché des feuilles le plus vendu.[124] Selon une étude de marché internationale, 60% des répondants estiment qu'une autonomie de moins de 160 km avec batterie est inacceptable, même si 2% seulement conduisent plus que cette distance par jour.[125] Parmi les véhicules tout électriques courants, seule la Tesla (avec la version la plus chère de la Model S offrant une autonomie de 265 miles (426 km) dans le test à 5 cycles de la US Environmental Protection Agency) dépasse de manière significative ce seuil. La Nissan Leaf a une autonomie nominale EPA de 121 km pour l’année de modèle 2013.

Gamme tout électrique, en miles, pour plusieurs hybrides plug-in de l'année de modèle 2013 les plus populaires, comme l'indiquent les tests du magazine Popular Mechanics. Fournir une plus grande autonomie 100% électrique ajoute des coûts et implique des compromis, de sorte que différentes autobus 100% électriques peuvent répondre aux besoins de différents clients.

Les hybrides rechargeables offrent une autonomie étendue et le potentiel de ravitaillement en carburant des hybrides conventionnels tout en permettant aux conducteurs d'utiliser l'énergie électrique par batterie pour au moins une partie importante de leur conduite quotidienne typique. En 2009, le trajet moyen pour se rendre au travail aux États-Unis ou en revenir était de 19,0 km (11,8 miles).[126] alors que la distance moyenne parcourue pour travailler en Angleterre et au Pays de Galles en 2011 était légèrement inférieure, à 15 km.[127] Étant donné que la construction d'un véhicule hybride hybride électrique avec une autonomie plus longue augmente le poids et le coût, et réduit l'espace cargo et / ou passagers, il n'y a pas d'autonomie spécifique entièrement électrique. Le graphique ci-joint montre la plage tout électrique observée, en miles, pour quatre hybrides plug-in du marché américain populaires, testée par le magazine Popular Mechanics.[128]

Un paramètre clé de la conception de la Chevrolet Volt était une cible de 64 km pour la gamme 100% électrique, sélectionnée pour conserver la taille de la batterie à un coût réduit, et principalement parce que la recherche a montré que 78% des navetteurs quotidiens aux États-Unis parcourir 40 mi (64 km) ou moins. Cette plage cible permettrait de réaliser la plupart des déplacements électriquement et on part du principe que le chargement se fera chez soi pendant la nuit. Cette exigence s'est traduite par l'utilisation d'un bloc-batterie lithium-ion d'une capacité de stockage d'énergie de 16 kWh, sachant que la batterie serait utilisée jusqu'à ce que l'état de charge (SOC) de la batterie atteigne 30%.[129][130]

En octobre 2014, sur la base des données recueillies par son système de télématique OnStar depuis le début des livraisons de Volt et avec plus de 1,6 milliard de kilomètres parcourus, General Motors a indiqué que ses propriétaires effectuaient environ 62,5% de leurs déplacements en mode tout électrique.[131] En mai 2016, sur la base de données recueillies sur plus de 976 millions de kilomètres parcourus par ses véhicules électrifiés via son système télématique, Ford a annoncé que les conducteurs de ces véhicules parcouraient en moyenne 21 700 km par an. véhicules, avec environ la moitié de ces miles fonctionnant en mode tout électrique. Une ventilation de ces chiffres indique un trajet quotidien moyen de 68 km (42 mi) pour les conducteurs hybrides rechargeables Ford Energi. Ford note qu'avec la gamme électrique améliorée du modèle 2017, le banlieue Fusion Energi moyen pourrait passer toute la journée sans essence, si la voiture est complètement chargée, avant de partir pour le travail et avant de rentrer chez elle. Selon les données de Ford, la plupart des clients ne chargent actuellement leurs véhicules que chez eux.[132]

L'édition 2015 du rapport annuel de l'EPA "Tendances de la technologie automobile légère, des émissions de dioxyde de carbone et de l'économie de carburant"estime les facteurs d'utilité suivants pour les modèles hybrides plug-in de l'année modèle 2015 comme représentant le pourcentage de kilomètres parcourus avec de l'électricité par un conducteur moyen, que ce soit en mode électrique seul ou en mode mixte: 83% pour la BMW i3 REx, 66% pour Chevrolet Volt, 45% pour les modèles Ford Energi, 43% pour la McLaren P1, 37% pour la BMW i8 et 29% pour la Toyota Prius PHV.[133] Une analyse effectuée en 2014 par le laboratoire national de l'Idaho avec un échantillon de 21 600 voitures électriques et hybrides rechargeables a révélé que les propriétaires de Volt parcouraient en moyenne 9 112 milles en mode tout électrique (e-miles) par an, tandis que les propriétaires de Leaf voyageaient. 9 697 e-miles par an, malgré la plage tout électrique plus courte de la Volt, environ la moitié de celle de la Leaf.[134]

Entre janvier et août 2014, période au cours de laquelle les ventes de véhicules hybrides conventionnels aux États-Unis ont ralenti, les ventes de véhicules hybrides rechargeables aux États-Unis sont passées de 28 241 à 40 748 par rapport à la même période en 2013. Les ventes de véhicules tout électriques aux États-Unis ont également augmenté pendant la même période. : de 29 917 véhicules de janvier à août 2013 à 40 349 en janvier à août 2014.[135]

Comparaison à des hybrides non-plug-in[[[[modifier]

Efficacité énergétique et déplacement de pétrole[[[[modifier]

Les hybrides rechargeables ont le potentiel d'être encore plus efficaces que les hybrides conventionnels, car une utilisation plus limitée du moteur à combustion interne du PHEV pourrait permettre une utilisation du moteur plus proche de son efficacité maximale. Bien qu'une Prius convertisse probablement le carburant en énergie motrice en moyenne avec un rendement d'environ 30% (bien au-dessous du rendement maximal du moteur de 38%), le moteur d'un PHEV-70 devrait fonctionner beaucoup plus souvent près de son rendement maximal, car Les batteries peuvent répondre aux besoins modestes en énergie lorsque le moteur à combustion est forcé de fonctionner bien en dessous de son rendement maximal.[105] Le rendement réel obtenu dépend des pertes générées par la production d'électricité, l'inversion, le chargement / déchargement de la batterie, le contrôleur de moteur et le moteur lui-même, la manière dont le véhicule est utilisé (son cycle de travail) et les possibilités de recharge en se connectant au réseau électrique.

Chaque kilowattheure de capacité de la batterie utilisée déplacera jusqu’à 50 gallons américains (190 litres) de carburants à base de pétrole par an (essence ou diesel).[136] En outre, l’électricité est multi-sources et, par conséquent, elle offre le plus haut degré de résilience énergétique.[137]

L’économie de carburant réelle des véhicules hybrides hybrides dépend de leurs modes de fonctionnement du groupe motopropulseur, de leur autonomie entièrement électrique et de la durée de conduite entre deux charges. Si aucune essence n'est utilisée, l'équivalent essence par gallon (MPG-e) ne dépend que de l'efficacité du système électrique. Le premier vol PHEV de série fabriqué en série sur le marché américain, le Chevrolet Volt 2011, avec une autonomie entièrement électrique homologuée EPA de 56 km, et une autonomie supplémentaire étendue uniquement pour l'essence de 554 km, dispose d'un EPA Économie de carburant ville / autoroute combinée de 93 MPG-e en mode tout électrique et de 37 mi / gal-NOUS (6,4 L / 100 km; 44 mi / gal-lutin) en mode essence uniquement, pour une consommation totale combinée essence-électricité de 60 mi / gal-NOUS (3,9 L / 100 km; 72 mi / gal-lutin) équivalent (MPG-e).[138][139] L’EPA a également inclus dans l’étiquette d’économie de carburant de la Volt un tableau indiquant l’économie de carburant et la consommation d’électricité selon cinq scénarios différents: 121 km (30, 45, 60 et 75 miles) entre un scénario de pleine charge et un scénario de non-charge.[139] Selon ce tableau, l'économie de carburant monte à 168 mpg-NOUS (1,40 L / 100 km; 202 mi / gal-lutin) équivalent (MPG-e) avec 45 milles (72 km) parcourus entre deux charges complètes.[138]

Pour le label plus complet relatif à l'économie de carburant et à l'environnement qui sera obligatoire aux États-Unis à compter de l'année modèle 2013, la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) et l'Environmental Protection Agency (EPA) ont publié deux étiquettes distinctes d'économie de carburant pour les véhicules hybrides rechargeables, car PHEVS peut fonctionner selon deux ou trois modes de fonctionnement: tout électrique, mélange et essence uniquement.[140][141] Une des étiquettes concerne les véhicules hybrides série ou électriques à autonomie étendue (comme la Chevy Volt), avec les modes tout électrique et à essence uniquement; et une deuxième étiquette pour mode hybride ou hybride série-parallèle, qui comprend une combinaison de fonctionnement à essence et électrique à brancher; essence uniquement, comme un véhicule hybride conventionnel.[140][141]

La Society of Automotive Engineers (SAE) a mis au point sa pratique recommandée en 1999 pour tester et rendre compte de l’économie de carburant des véhicules hybrides et a inclus un libellé permettant d’aborder les PHEV. Un comité SAE étudie actuellement les procédures de test et de compte-rendu de la consommation de carburant des véhicules hybrides rechargeables.[142] Le Toronto Atmospheric Fund a testé en 2008 dix véhicules hybrides rechargeables ayant atteint une moyenne de 5,8 litres au 100 km, soit 40,6 miles par gallon sur six mois, ce qui était considéré comme inférieur au potentiel de cette technologie.[143]

Dans les essais en situation réelle avec des conducteurs normaux, certaines conversions de Prius PHEV pourraient ne pas permettre une économie de carburant bien meilleure que celle des VHE. Par exemple, une flotte de Prius plug-in, disposant chacune d'une autonomie entièrement électrique de 48 km (30 miles), n'a en moyenne que 51 mi / gal-NOUS (4,6 L / 100 km; 61 mi / gal-lutin) lors d'un essai de 27 000 km (17 000 miles) à Seattle,[144] et des résultats similaires avec le même type de modèles de batteries de conversion à l'initiative Google RechargeIT. De plus, les coûts supplémentaires de la batterie 10 000 USD11 000 USD.[145][146]

Les coûts d'exploitation[[[[modifier]

Une étude publiée en 2014 par des chercheurs de l'Université de Lamar, de l'Iowa State University et du Oak Ridge National Laboratory comparait les coûts de fonctionnement des véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV) de différentes plages de mesure (10, 20, 30 et 40 miles) des véhicules conventionnels. les véhicules à essence et les véhicules hybrides électriques (VÉH) pour différentes périodes de récupération, en tenant compte des différents niveaux de déploiement de l'infrastructure de charge et des prix de l'essence. L'étude a conclu que:[147]

  • Les PHEV permettent d'économiser environ 60% ou 40% des coûts énergétiques, par rapport aux véhicules à essence conventionnels et aux véhicules hybrides hybrides, respectivement. Toutefois, pour les conducteurs parcourant un nombre important de kilomètres parcourus par jour (DVMT), les véhicules hybrides peuvent même être un meilleur choix que les véhicules hybrides rechargeables d’une autonomie de 64 km, en particulier lorsque l’infrastructure de charge publique est insuffisante.
  • The incremental battery cost of large-battery plug-in hybrids is difficult to justify based on the incremental savings of PHEVs’ operating costs unless a subsidy is offered for large-battery PHEVs.
  • When the price of gasoline increases from US€4 per gallon to US€5 per gallon, the number of drivers who benefit from a larger battery increases significantly. If the gas price is US€3, a plug-in hybrid with a range of 10 mi (16 km) is the least costly option even if the battery cost is $200/kWh.
  • Although quick chargers can reduce charging time, they contribute little to energy cost savings for PHEVs, as opposed to Level-2 chargers.

Cost of batteries[[[[modifier]

Disadvantages of plug-in hybrids include the additional cost, weight, and size of a larger battery pack. According to a 2010 study by the National Research Council, the cost of a lithium-ion battery pack is about US€1,700/kW·h of usable energy, and considering that a PHEV-10 requires about 2.0 kW·h and a PHEV-40 about 8 kW·h, the estimated manufacturer cost of the battery pack for a PHEV-10 is around US€3,000 and it goes up to US€14,000 for a PHEV-40.[148][149] According to the same study, even though costs are expected to decline by 35% by 2020, market penetration is expected to be slow and therefore PHEVs are not expected to significantly impact oil consumption or carbon emissions before 2030, unless a fundamental breakthrough in battery technologies occurs.[148][149][150]

Cost comparison between a PHEV-10 and a PHEV-40[148][150]
(prices for 2010)
Brancher
type by
EV range
Similar
production
modèle
Type of
transmission
Fabricant
supplément
compared to conventional
non-hybrid mid-size
Estimated cost
of battery pack
Cost of
electric system
upgrade at home
Attendu
de l'essence
des économies
par rapport
to a HEV
Annual
de l'essence
des économies
par rapport
to a HEV(2)
PHEV-10
Prius Plug-in(1)
Parallel
US€6,300
US€3,300
Plus que US€1,000
20%
70 gallons
PHEV-40
Chevy Volt
Series
US€18,100
US€14,000
Plus que US€1,000
55%
200 gallons
Notes: (1) Considers the HEV technology used in the Toyota Prius with a larger battery pack. The Prius Plug-in estimated all-electric range is 14.5 mi (23 km)[151]
(2) Assuming 15,000 miles per year.

According to the 2010 NRC study, although a mile driven on electricity is cheaper than one driven on gasoline, lifetime fuel savings are not enough to offset plug-ins' high upfront costs, and it will take decades before the break even point is achieved.[150] Furthermore, hundreds of billions of dollars in government subsidies and incentives are likely to be required to achieve a rapid plug-in market penetration in the U.S.[149][150]

A 2013 study by the American Council for an Energy-Efficient Economy reported that battery costs came down from US€1,300 per kilowatt hour in 2007 to US€500 per kilowatt hour in 2012. The U.S. Department of Energy has set cost targets for its sponsored battery research of US€300 per kilowatt hour in 2015 and US€125 per kilowatt hour by 2022. Cost reductions through advances in battery technology and higher production volumes will allow plug-in electric vehicles to be more competitive with conventional internal combustion engine vehicles.[152]

A study published in 2011 by the Belfer Center, Harvard University, found that the gasoline costs savings of plug-in electric cars over the vehicles’ lifetimes do not offset their higher purchase prices. This finding was estimated comparing their lifetime net present value at 2010 purchase and operating costs for the U.S. market, and assuming no government subidies.[153][154] According to the study estimates, a PHEV-40 is US€5,377 more expensive than a conventional internal combustion engine, while a battery electric vehicle (BEV) is US€4,819 more expensive. The study also examined how this balance will change over the next 10 to 20 years, assuming that battery costs will decrease while gasoline prices increase. Under the future scenarios considered, the study found that BEVs will be significantly less expensive than conventional cars (US€1,155 à US€7,181 cheaper), while PHEVs, will be more expensive than BEVs in almost all comparison scenarios, and only less expensive than conventional cars in a scenario with very low battery costs and high gasoline prices. BEVs are simpler to build and do not use liquid fuel, while PHEVs have more complicated powertrains and still have gasoline-powered engines.[153]

Emissions shifted to electric plants[[[[modifier]

Increased pollution is expected to occur in some areas with the adoption of PHEVs, but most areas will experience a decrease.[155] A study by the ACEEE predicts that widespread PHEV use in heavily coal-dependent areas would result in an increase in local net sulfur dioxide and mercury emissions, given emissions levels from most coal plants currently supplying power to the grid.[156] Although clean coal technologies could create power plants which supply grid power from coal without emitting significant amounts of such pollutants, the higher cost of the application of these technologies may increase the price of coal-generated electricity. The net effect on pollution is dependent on the fuel source of the electrical grid (fossil or renewable, for example) and the pollution profile of the power plants themselves. Identifying, regulating and upgrading single point pollution source such as a power plant—or replacing a plant altogether—may also be more practical. From a human health perspective, shifting pollution away from large urban areas may be considered a significant advantage.[157]

According to a 2009 study by The National Academy of Science, "Electric vehicles and grid-dependent (plug-in) hybrid vehicles showed somewhat higher nonclimate damages than many other technologies."[158] Efficiency of plug-in hybrids is also impacted by the overall efficiency of electric power transmission. Transmission and distribution losses in the USA were estimated at 7.2% in 1995[159] and 6.5% in 2007.[160] By life cycle analysis of air pollution emissions, natural gas vehicles are currently the lowest emitter[[[[citation requise].

Tiered rate structure for electric bills[[[[modifier]

The additional electrical consumption to recharge the plug-in vehicles could push many households in areas that do not have off-peak tariffs into the higher priced tier and negate financial benefits.[161] Customers under such tariffs could see significant savings by being careful about when the vehicle was charged, for example, by using a timer to restrict charging to off-peak hours. Thus, an accurate comparison of the benefit requires each household to evaluate its current electrical usage tier and tariffs weighed against the cost of gasoline and the actual observed operational cost of electric mode vehicle operation.

Greenhouse gas emissions[[[[modifier]

The effect of PHEVs on greenhouse emissions is complex. Plug-in hybrid vehicles operating on all-electric mode do not emit harmful tailpipe pollutants from the onboard source of power. The clean air benefit is usually local because depending on the source of the electricity used to recharge the batteries, air pollutant emissions are shifted to the location of the generation plants.[162] In the same way, PHEVs do not emit greenhouse gases from the onboard source of power, but from the point of view of a well-to-wheel assessment, the extent of the benefit also depends on the fuel and technology used for electricity generation. From the perspective of a full life cycle analysis, the electricity used to recharge the batteries must be generated from zero-emission sources such as renewable (e.g. wind power, solar energy or hydroelectricity) or nuclear power for PEVs to have almost none or zero well-to-wheel emissions.[162][163] On the other hand, when PEVs are recharged from coal-fired plants, they usually produce slightly more greenhouse gas emissions than internal combustion engine vehicles.[162] In the case of plug-in hybrid electric vehicle when operating in hybrid mode with assistance of the internal combustion engine, tailpipe and greenhouse emissions are lower in comparison to conventional cars because of their higher fuel economy.[163]

Life cycle energy and emissions assessments[[[[modifier]

Argonne[[[[modifier]

In 2009 researchers at Argonne National Laboratory adapted their GREET model to conduct a full well-to-wheels (WTW) analysis of energy use and greenhouse gas (GHG) emissions of plug-in hybrid electric vehicles for several scenarios, considering different on-board fuels and different sources of electricity generation for recharging the vehicle batteries. Three US regions were selected for the analysis, California, New York, and Illinois, as these regions include major metropolitan areas with significant variations in their energy generation mixes. The full cycle analysis results were also reported for the US generation mix and renewable electricity to examine cases of average and clean mixes, respectively[164] This 2009 study showed a wide spread of petroleum use and GHG emissions among the different fuel production technologies and grid generation mixes. The following table summarizes the main results:[164]

The Argonne study found that PHEVs offered reductions in petroleum energy use as compared with regular hybrid electric vehicles. More petroleum energy savings and also more GHG emissions reductions were realized as the all-electric range increased, except when electricity used to recharged was dominated by coal or oil-fired power generation. As expected, electricity from renewable sources realized the largest reductions in petroleum energy use and GHG emissions for all PHEVs as the all-electric range increased. The study also concluded that plug-in vehicles that employ biomass-based fuels (biomass-E85 and -hydrogen) may not realize GHG emissions benefits over regular hybrids if power generation is dominated by fossil sources.[164]

Oak Ridge[[[[modifier]

A 2008 study by researchers at Oak Ridge National Laboratory analyzed oil use and greenhouse gas (GHG) emissions of plug-in hybrids relative to hybrid electric vehicles under several scenarios for years 2020 and 2030.[167] The study considered the mix of power sources for 13 U.S. regions that would be used during recharging of vehicles, generally a combination of coal, natural gas and nuclear energy, and to a lesser extend renewable energy.[167][168] A 2010 study conducted at Argonne National Laboratory reached similar findings, concluding that PHEVs will reduce oil consumption but could produce very different greenhouse gas emissions for each region depending on the energy mix used to generate the electricity to recharge the plug-in hybrids.[169][170]

Environmental Protection Agency[[[[modifier]

In October 2014, the U.S. Environmental Protection Agency published the 2014 edition of its annual report "Light-Duty Automotive Technology, Carbon Dioxide Emissions, and Fuel Economy Trends". For the first time, the report presents an analysis of the impact of alternative fuel vehicles, with emphasis in plug-in electric vehicles because as their market share is approaching 1%, PEVs began to have a measurable impact on the U.S. overall new vehicle fuel economy and CO
2
emissions.[171][172]

EPA's report included the analysis of 12 all-electric passengers cars and 10 plug-in hybrids available in the market as model year 2014. For purposes of an accurate estimation of emissions, the analysis took into consideration the differences in operation between those PHEVs like the Chevrolet Volt that can operate in all-electric mode without using gasoline, and those that operate in a blended mode like the Toyota Prius PHV, which uses both energy stored in the battery and energy from the gasoline tank to propel the vehicle, but that can deliver substantial all-electric driving in blended mode. In addition, since the all-electric range of plug-in hybrids depends on the size of the battery pack, the analysis introduced a utility factor as a projection, on average, of the percentage of miles that will be driven using electricity (in electric only and blended modes) by an average driver. The following table shows the overall EV/hybrid fuel economy expressed in terms of miles per gallon gasoline equivalent (mpg-e) and the utility factor for the ten MY2014 plug-in hybrids available in the U.S. market. The study used the utility factor (since in pure EV mode there are no tailpipe emissions) and the EPA best estimate of the CO
2
tailpipe emissions produced by these vehicles in real world city and highway operation based on the EPA 5-cycle label methodology, using a weighted 55% city/45% highway driving. The results are shown in the following table.[171]

In addition, the EPA accounted for the upstream CO
2
emissions associated with the production and distribution of electricity required to charge the PHEVs. Since electricity production in the United States varies significantly from region to region, the EPA considered three scenarios/ranges with the low end of the range corresponding to the California powerplant emissions factor, the middle of the range represented by the national average powerplant emissions factor, and the upper end of the range corresponding to the powerplant emissions factor for the Rockies. The EPA estimates that the electricity GHG emission factors for various regions of the country vary from 346 g CO2/kW-hr in California to 986 g CO2/kW-hr in the Rockies, with a national average of 648 g CO2/kW-hr.[171] The following table shows the tailpipe emissions and the combined tailpipe and upstream emissions for each of the 10 MY 2014 PHEVs available in the U.S. market.

Comparison of tailpipe and upstream CO
2
les émissions(1) estimated by EPA
for the MY 2014 plug-in hybrids available in the U.S. market as of September 2014[171]
Vehicle EPA rating
combiné
EV/hybrid
(mpg-e)
Utility
facteur(2)
(share EV
miles)
Tailpipe CO
2

(g/mi)
Tailpipe + Total Upstream CO2
Faible
(g/mi)
Avg
(g/mi)
Haute
(g/mi)
BMW i3 REx(3) 88 0.83 40 134 207 288
Chevrolet Volt 62 0.66 81 180 249 326
Cadillac ELR 54 0.65 91 206 286 377
Ford C-Max Energi 51 0.45 129 219 269 326
Ford Fusion Energi 51 0.45 129 219 269 326
Honda Accord Plug-in Hybrid 57 0,33 130 196 225 257
Toyota Prius Plug-in Hybrid 58 0.29 133 195 221 249
BMW i8 37 0.37 198 303 351 404
Porsche Panamera S E-Hybrid 31 0.39 206 328 389 457
McLaren P1 17 0.43 463 617 650 687
Average gasoline car 24.2 0 367 400 400 400
Notes: (1) Based on 45% highway and 55% city driving. (2) The utility factor represents, on average, the percentage of miles that will be driven using electricity (in electric only and blended modes) by an average driver. (3) The EPA classifies the i3 REx as a series plug-in hybrid[171][173]

National Bureau of Economic Research[[[[modifier]

Most emission analysis use average emissions rates across regions instead of marginal generation at different times of the day. The former approach does not take into account the generation mix within interconnected electricity markets and shifting load profiles throughout the day.[174][175] An analysis by three economist affiliated with the National Bureau of Economic Research (NBER), published in November 2014, developed a methodology to estimate marginal emissions of electricity demand that vary by location and time of day across the United States. The study used emissions and consumption data for 2007 through 2009, and used the specifications for the Chevrolet Volt (all-electric range of 35 mi (56 km)). The analysis found that marginal emission rates are more than three times as large in the Upper Midwest compared to the Western U.S., and within regions, rates for some hours of the day are more than twice those for others.[175] Applying the results of the marginal analysis to plug-in electric vehicles, the NBER researchers found that the emissions of charging PEVs vary by region and hours of the day. In some regions, such as the Western U.S. and Texas, CO
2
emissions per mile from driving PEVs are less than those from driving a hybrid car. However, in other regions, such as the Upper Midwest, charging during the recommended hours of midnight to 4 a.m. implies that PEVs generate more emissions per mile than the average car currently on the road. The results show a fundamental tension between electricity load management and environmental goals as the hours when electricity is the least expensive to produce tend to be the hours with the greatest emissions. This occurs because coal-fired units, which have higher emission rates, are most commonly used to meet base-level and off-peak electricity demand; while natural gas units, which have relatively low emissions rates, are often brought online to meet peak demand. This pattern of fuel shifting explains why emission rates tend to be higher at night and lower during periods of peak demand in the morning and evening.[175]

Production and sales[[[[modifier]

Modèles de production[[[[modifier]

Since 2008, plug-in hybrids have been commercially available from both specialty manufacturers and from main-stream producers of internal combustion engine vehicles. The F3DM, released in China in December 2008, was the first production plug-in hybrid sold in the world.[51][52][53] The Chevrolet Volt, launched in the U.S. in December 2010, was the first mass-production plug-in hybrid by a major carmaker.[4]

Sales and main markets[[[[modifier]

There were 1.2 million plug-in hybrid cars on the world roads at the end of 2017.[7] The stock of plug-in hybrids increased to 1.8 million in 2018, out of a global stock of about 5.1 million plug-in electric passenger cars.[6][7] As of December 2017, the United States ranked as the world's largest plug-in hybrid car market with a stock of 360,510 units, followed by China with 276,580 vehicles, Japan with 100,860 units, the Netherlands with 98,220, and the UK with 88,660.[7]

Global sales of plug-in hybrids grew from over 300 units in 2010 to almost 9,000 in 2011, jumped to over 60,000 in 2012, and reached almost 222,000 in 2015.[85] As of December 2015, the United States was the world's largest plug-in hybrid car market with a stock of 193,770 units.[85] About 279,000 light-duty plug-in hybrids were sold in 2016,[177] raising the global stock to almost 800,000 highway legal plug-in hybrid electric cars at the end of 2016.[178][179] A total of 398,210 plug-in hybrid cars were sold in 2017, with China as the top selling country with 111,000 units, and the global stock of plug-in hybrids passed the one million unit milestone by the end of 2017.[7]

Evolution of the ratio between global sales of BEVs and PHEVs between 2011 and 2018.[6][180]

Global sales of plug-in electric vehicles have been shifting for several years towards fully electric battery cars. The global ratio between all-electrics (BEVs) and plug-in hybrids (PHEVs) went from 56:44 in 2012, to 60:40 in 2015, to 66:34 in 2017, and rose to 69:31 in 2018.[6][180]

Par pays[[[[modifier]

The Netherlands, Sweden, the UK, and the United States have the largest shares of plug-in hybrid sales as percentage of total plug-in electric passenger vehicle sales. The Netherlands has the world's largest share of plug-in hybrids among its plug-in electric passenger car stock, with 86,162 plug-in hybrids registered at the end of October 2016, out of 99,945 plug-in electric cars and vans, representing 86.2% of the country's stock of light-duty plug-in electric vehicles.[181]

Sweden ranks next with 16,978 plug-in hybrid cars sold between 2011 and August 2016, representing 71.7% of total plug-in electric passenger car sales registrations.[182][183][184][185][186] Plug-in hybrid registrations in the UK between up to August 2016 totaled 45,130 units representing 61.6% of total plug-in car registrations since 2011.[187] In the United States, plug-in hybrids represent 47.2% of the 506,450 plug-in electric cars sold between 2008 and August 2016.[188]

In November 2013 the Netherlands became the first country where a plug-in hybrid topped the monthly ranking of new car sales. During November sales were led by the Mitsubishi Outlander P-HEV with 2,736 units, capturing a market share of 6.8% of new passenger cars sold that month.[189] Again in December 2013 the Outlander P-HEV ranked as the top selling new car in the country with 4,976 units, representing a 12.6% market share of new car sales.[190][191] These record sales allowed the Netherlands to become the second country, after Norway, where plug-in electric cars have topped the monthly ranking of new car sales.[189][192] As of December 2013, the Netherlands was the country with highest plug-in hybrid market concentration, with 1.45 vehicles registered per 1,000 people.[193]

The following table presents the top ranking countries according to its plug-in hybrid segment market share of total new car sales in 2013:

By model[[[[modifier]

According to JATO Dynamics, the Mitsubishi Outlander P-HEV is the world's all-time best selling plug-in hybrid. Since inception, a total of 200,000 units have been sold worldwide by April 2019.[1] Europe is the Outlander P-HEV leading market with 105,813 units sold, followed by Japan with 42,451 units, both through March 2018. European sales are led by the UK with 36,237 units, followed by the Netherlands with 25,489 units, and Norway with 14,196.[195]

Combined global sales of the Chevrolet Volt and its variants totaled about 186,000 units by the end of 2018,[196][197][198][199][200] including about 10,000 Opel/Vauxhall Amperas sold in Europe through June 2016,[201] and over 4,300 Buick Velite 5s sold only in China (rebadged second generation Volt) through December 2018.[200] Volt sales are led by the United States with 152,144 units delivered through December 2018,[196] followed by Canada with 17,311 units through November 2018.[198][199] Until September 2018, the Chevrolet Volt was the world's top selling plug-in hybrid.[176]

Ranking third is the Toyota Prius Plug-in Hybrid (Toyota Prius Prime) with about 174,600 units sold worldwide of both generations through December 2018.[6][202] The United States is the leading market with over 93,000 units delivered through December 2018.[196] Japan ranks next with about 61,200 units through December 2018,[203][202] followed by Europe with almost 14,800 units through June 2018.[202][204]

The following table presents plug-in hybrid models with cumulative global sales of around or more than 100,000 units since the introduction of the first modern production plug-in hybrid car, the BYD F3DM, in 2008 up until December 2018:

Top selling highway legal plug-in hybrid electric cars
between 2008 and 2018
Modèle Marché
lancement
Global sales Cumulative
sales through
Sources
Since inception 2018
Mitsubishi Outlander P-HEV Jan 2013 186,996 42,337 Dec 2018 [195][205][206]
Chevrolet Volt(1) Dec 2010 ~186,000 25,108 Dec 2018 [196][197][198][200]
Toyota Prius PHV Jan 2012 174,586 45,686 Dec 2018 [6][202]
BYD Qin(2) Dec 2013 136,818 47,425 Dec 2018 [5][207][208]
BYD Tang(2) Jun 2015 101,518 37,146 Dec 2018 [207][208][209][210]
Remarques: (1) In addition to the Volt model sold in North America, combined sales of the Volt/Ampera family includes
about 10,000 Vauxhall/Opel Ampera and 1,750 Volts sold in Europe,[211][84] 246 Holden Volt sold in Australia,[212]
and 4,317 units of the Buick Velite 5 sold only in China (rebadged second generation Volt)[200].
(2) Sales in China only. BYD Qin total does not include sales of the all-electric variant (Qin EV300).

Government support and public deployment[[[[modifier]

Subsidies and economic incentives[[[[modifier]

Several countries have established grants and tax credits for the purchase of new plug-in electric vehicles (PEVs) including plug-in hybrid electric vehicles, and usually the economic incentive depends on battery size. The U.S. offers a federal income tax credit up to US€7,500,[213] and several states have additional incentives.[214] The UK offers a Plug-in Car Grant up to a maximum of GB€5,000 (US€7,600).[215][216] As of April 2011, 15 of the 27 European Union member states provide tax incentives for electrically chargeable vehicles, which includes all Western European countries plus the Czech Republic and Romania. Also 17 countries levy carbon dioxide related taxes on passenger cars as a disincentive. The incentives consist of tax reductions and exemptions, as well as of bonus payments for buyers of all-electric and plug-in hybrid vehicles, hybrid vehicles, and some alternative fuel vehicles.[217][218]

Other government support[[[[modifier]

États Unis

Incentives for the development of PHEVs are included in the Energy Independence and Security Act of 2007.[219] The Energy Improvement and Extension Act of 2008, signed into law on October 3, 2008, grants a tax credits for the purchase of PHEVs. President Barack Obama's New Energy for America calls for deployment of 1 million plug-in hybrid vehicles by 2015,[220] and on March 19, 2009, he announced programs directing $2.4 billion to electric vehicle development.[221]

The American Recovery and Reinvestment Act of 2009[222] modifies the tax credits, including a new one for plug-in electric drive conversion kits and for 2 or 3 wheel vehicles.[223] The ultimate total included in the Act that is going to PHEVs is over $6 billion.[224]

In March 2009, as part of the American Recovery and Reinvestment Act, the US Department of Energy announced the release of two competitive solicitations for up to $2 billion in federal funding for competitively awarded cost-shared agreements for manufacturing of advanced batteries and related drive components as well as up to $400 million for transportation electrification demonstration and deployment projects. This announcement will also help meet the President Barack Obama's goal of putting one million plug-in hybrid vehicles on the road by 2015.[225]

Public deployments also include:

European Union

Electrification of transport (electromobility) is a priority in the European Union Research Programme. It also figures prominently in the European Economic Recovery Plan presented November 2008, in the frame of the Green Car Initiative. DG TREN will support a large European "electromobility" project on electric vehicles and related infrastructure with a total budget of around €50 million as part of the Green Car Initiative.[233]

Supportive organizations[[[[modifier]

Organizations that support plug-in hybrids include the World Wide Fund for Nature,",[234]National Wildlife Federation,[235] and CalCars.[236]

Other supportive organizations are Plug In America, the Alliance for Climate Protection, Friends of the Earth, the Rainforest Action Network, Rocky Mountain Institute (Project Get Ready),[237] the San Francisco Bay Area Council,[229] the Apollo Alliance, the Set America Free Coalition, the Silicon Valley Leadership Group, and the Plug-in Hybrid Electric School Bus Project,[238]

FPL and Duke Energy has said that by 2020 all new purchases of fleet vehicles will be plug-in hybrid or all-electric.[239]

Voir également[[[[modifier]

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Liens externes[[[[modifier]

Books and studies[[[[modifier]

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