Voitures à piles à combustible : la nouvelle vague

Une architecture dédiée

Les premières voitures à piles à combustible (PAC) étaient tout naturellement des modèles à essence modifiées. Les Mercedes F-Cell (notre article), ou la Ford FCV (notre article) le sont encore. Mais à l'initiative de la General Motors, avec son prototype Hy-Wire, 3 constructeurs ont maintenant exploré la voie de l'automobile conçue dés le départ pour fonctionner avec une PAC. On peut les considérer comme la seconde génération des voitures à PAC, et on peut déjà leur trouver des traits communs. A l'image, par exemple, des voitures du segment B, désormais à 90 % des 4 portes à hayon avec moteur avant en position transversale à 4 cylindres, boite en bout, et transmission aux roues avants.

Les voitures à PAC de la seconde génération, ce sont la GM Hy-Wire (ci-dessus), la Honda Kiwami (ci-contre) et la Toyota Fine-N (ci-dessous). Elles se remarquent d'abord par leur esthétique puisque grâce à la plus grande compacité d'une PAC par rapport à un moteur thermique, il n'a plus été nécessaire de concevoir l'auto avec un compartiment moteur. Et de ces 3 voitures, aucune n'a donc de capot comme on l'entend habituellement. Cela est parfaitement mis en valeur sur le prototype GM, puisqu'en sus du choix de la PAC, l'auto utilise une panoplie complète de commandes by-wire (sans lien mécanique entre la commande et l'organe sur laquelle elle agit), et on a donc pu mettre une vitre à la place de la calandre : il n'y a après que du vide entre cette calandre et les genoux du conducteur ! Où sont alors les organes moteurs, la PAC ? Le moteur électrique ? Les accumulateurs ?

Aucun n'étant de grande largeur ou de forte hauteur, il a été possible de tous les loger dans les soubassements de l'auto, comme l'illustre l'éclaté ci-dessous. Et l''élément le plus volumineux, c'est le réservoir d'hydrogène. On sait maintenant en faire de la forme d'une roue de secours, et ce semble établi qu'on parviendra à en faire de toutes les formes, mais dans ces 3 modèles, il est encore de forme classique, c'est-à-dire cylindrique. Mais par rapport à une Honda FCX (notre article), dont les 2 réservoirs doivent faire quelques 30 cm de diamètre, on trouve dans ces 3 autos de fines bonbonnes, plus étroites et plus longues que des bouteilles de plongée. Elles contiennent de l'hydrogène à 350 bars dans la Honda et la GM, à 700 bars dans la Toyota, qui peut ainsi se targuer d'avoir la meilleure autonomie : 500 kilomètres.

Ce qu'on pressent est alors la chose suivante. Avec les masses de l'ensemble propulseur idéalement situées au plus bas et au centre de l'auto, les roues bien aux 4 coins, et les portes-à-faux réduits à leur simple expression : les voitures à PAC, de par cette meilleure répartition des masses, devraient avoir une meilleure tenue de route que leurs homologues à essence !
Au niveau accessibilité mécanique par contre, les voitures à PAC ne seront pas pratiques. Mais ce n'est pas nécessairement un handicap, puique tant la PAC que les accumulateurs ne seront jamais prévus pour que le client puisse en faire l'entretien lui-même. Et rappellons qu'un moteur électrique, comme des accumulateurs Ni-MH ou Li-ion, ou des condensateurs, sont sans entretien.

Quant à la PAC, l'organe central de la voiture, c'est sans doute Honda qui a été le plus ingénieux pour la placer dans l'auto, en la positionnant précisément au centre. La Honda Kiwami se distingue en effet par une large console centrale qui, de l'avant vers l'arrière, abrite des super-condensateurs, la pile à combustible et en dernier, les réservoirs d'hydrogène. Cela condamne l'emplacement pour un éventuel cinquième passager arrière, mais cela permet à la voiture d'afficher une hauteur de seulement 1,25 m. C'est digne d'une voiture de sport alors que l'on a affaire à une spacieuse berline 4 portes. Et par rapport à la GM Hy-Wire, pourtant plus haute de 19 cm, mais handicappé par un plancher haut, du fait qu'il abrite toute la mécanique, la Honda se révèle avoir une hauteur sous pavillon supérieure !

Mais le plus fort est peut-être Toyota, car il est parvenu à concevoir une auto avec un plancher bas et plat, quasiment sans porte-à-faux, et sans non plus une large et haute console centrale. Et il y a même un coffre ! Il y a donc un truc. C'est le moteur. Comme sur la Fine-S présentée début 2003 (notre article), cette Fine-N n'utilise pas un moteur, mais 4 petits moteurs (de 25 kW chacun) qui sont placés dans les roues.
Actuellement, cette architecture n'est pas nouvelle, mais c'est la première fois (à notre connaissance) qu'un grand constructeur la retient. Et Toyota, avec son excellente réputation de fiabilité, peut faire beaucoup pour elle, car si on comprend bien les avantages à placer ainsi les moteurs (pas de boite de vitesses ni d'arbre de transmission), comment ne pas s'interroger sur la robustesse de ce choix face à un conducteur maladroit qui tape les trottoirs en se garant ?

Toyota restera donc probablement seul sur ce chemin avant longtemps, et même Honda n'a pas suivi : la Kiwami est aussi une 4 roues motrices, mais elle n'a qu'un seul moteur, alors que la GM Hy-wire est une traction avant. Mais on retiendra déjà que ces 3 autos sont toutes des 4 portes, 4 places, de dimensions comparables à celles des berlines du segment C, que leurs systèmes de propulsion permet un packaging étonnant, et qu'enfin les constructeurs prévoient large quand à la puissance des PAC. C'est ainsi que sur le Hy-wire, le moteur électrique a une puissance maximale de 60 kW, alors que la PAC en donne 94 en continu (et même 129 kW en crête, pendant quelques secondes). Les constructeurs prévoient donc de la puissance pour faire fonctionner un système d'air conditionné, une radio, et tous les autres accessoires dont sont équipées les voitures d'aujourd'hui, et plus encore celles de demain.

La plus grande difficulté est encore l'autonomie, seulement 500 km pour la meilleure des 3 (la Toyota), c'est toujours le problème du stockage de l'hydrogène (sur l'Hy-wire, le réservoir blindé de 75 kg ne contient que 2 kg d'hydrogène !). Mais même avec une autonomie de seulement 400 km, comment ne pas tomber sous le charme de la superbe Kiwami (ci-dessus et ci-contre) ?
On serait bien en peine de trouver un autre véhicule zéro pollution aussi performant. Et au vu de la vitesse à laquelle progresse les constructeurs pour présenter de nouveaux prototypes aux caractéristiques toujours plus alléchantes (il y a 10ans, une voiture à PAC 4 places avec une autonomie de 100 km était de la science-fiction), il ne fait plus beaucoup de doute que d'ici peu les voitures à PAC seront aussi performants que ceux à moteur thermique. La supériorité de la pile à combustible sera alors éclatante.

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