toyota free piston

Toyota présente un prototype de prolongateur d’autonomie d’un nouveau genre. Ce moteur thermique mono-piston, destiné à recharger les batteries d’une voiture électrique, affiche un rendement très intéressant.

Pour augmenter l’autonomie d’une voiture électrique, la solution du prolongateur d’autonomie pourrait connaître un certain succès ces prochaines années. La BMW i3 REx vient d’adopter ce principe et connaît déjà de bons résultats en terme de ventes.
Le prolongateur d’autonomie peut prendre plusieurs formes. Il peut s’agir d’une petite pile à combustible comme le propose la société française Symbio Fcell, mais aussi d’un moteur thermique comme l’imaginent la majorité des constructeurs automobiles.
Le choix de ce moteur est là encore assez varié car la traditionnelle mécanique à piston n’est pas forcément la plus adaptée pour fournir du courant. Il y a bien entendu la piste du moteur rotatif mais aussi celle du moteur à piston libre que vient de présenter Toyota.

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Un piston libre qui génère de l’électricité

De conception assez rudimentaire, ce moteur ne possède qu’un piston, libre, puisqu’il n’est pas relié à un vilebrequin. Celui-ci revient à sa position initiale grâce à la détente d’un gaz qu’il aura comprimé lors de la phase d’explosion. C’est un peu comme si on reliait un piston à une pompe à vélo bouchée, il serait repoussé en bout de course.
En se déplaçant, ce piston entouré d’aimant, parcourt une bobine et créé ainsi un courant électrique. La génération d’électricité est optimisée par l’ajout de deux bras aimantés et mobiles, solidaires du  piston. Autre détail, la géométrie de la chambre de compression permettrait de limiter les pertes par échauffement générées par les compressions successives.

Les ingénieurs nippons mettent en avant l’efficacité thermique de ce générateur qui serait de 42%. Par rapport à un moteur thermique classique, cette technologie permettrait aussi de réduire les pertes par frottement (il y a moins de pièces mécaniques) et générerait moins de vibrations. Les recherchent se concentrent maintenant sur le contrôle de la fréquence et la phase de l’oscillation du piston, pour ajuster la production d’électricité. Ce prototype a permis de délivrer une puissance d’environ 15 chevaux.

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