DNB 2018ArgentineCorrigé complet

Véhicule hybride : conversions, freinage régénératif, autonomie

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences5 questions

Notions BO couvertes

T3.1·Sources, conversions, formes d'énergie, chaîne énergétique T3.2·Bilan énergétique, rendement T3.5·Énergie électrique E=Pt (kWh, conversions)

PDF du sujet officiel

Le véhicule hybride est l'une des solutions développées pour réduire l'émission de gaz à effet de serre des véhicules thermiques.

1.Principe du véhicule hybride

Un véhicule hybride est équipé de deux moteurs :

un moteur à combustion consommant un carburant (essence ou fuel) ;
un moteur électrique alimenté par une batterie rechargeable.

Schéma de principe d'un véhicule hybride : moteur thermique + moteur électrique + batterie — Document 1, Principe de fonctionnement d'un véhicule hybride.

Question 1

2 pts

T3.1

Identifier la source d'énergie utilisée par le moteur à combustion.

2.Diagrammes énergétiques

Diagramme du moteur à combustion : une flèche « Énergie chimique » entre dans un rectangle « Moteur à combustion », une flèche « Énergie A » en sort vers un cercle « Roues », et une flèche « Énergie thermique » descend vers le bas. — Diagramme énergétique du moteur à combustion.

Question 2

4 pts

T3.1T3.2

Diagramme du moteur électrique : une flèche « Énergie B » entre dans un rectangle « Moteur électrique », une flèche « Énergie C » en sort vers un cercle « Roues », et une flèche « Énergie D » descend vers le bas. — Diagramme énergétique du moteur électrique.

Nommer les énergies A, B, C et D.

3.Freinage régénératif et recharge de la batterie

Lors d'un freinage, une partie de l'énergie cinétique du véhicule est récupérée et transformée en énergie électrique qui recharge la batterie.

Schéma : véhicule hybride en agglomération roulant à 50 km/h freinant pour s'arrêter — Document 2, Situation de freinage en agglomération.

Données

Masse du véhicule : m = 1 300 kg
Vitesse avant freinage : v = 50 km/h
Capacité énergétique de la batterie : 1,3 kWh = 4 680 kJ
Rendement freinage régénératif : 60 %

Question 3.1

4 pts

T3.1

Vérifier que l'énergie cinétique du véhicule avant freinage vaut 125 kJ.

Question 3.2

6 pts

T3.2T3.5

Au cours de ce freinage, 60 % de l'énergie cinétique récupérée est transformée en énergie électrique. Déterminer le nombre de freinages (supposés tous identiques à la situation du document 2) qui sont nécessaires pour recharger totalement une batterie dont la capacité énergétique est de 1,3 kWh, soit 4 680 kJ.

4.Pourquoi en ville plutôt que sur autoroute ?

Question 4

5 pts

T3.1

En déduire pourquoi un véhicule hybride est davantage destiné à la circulation urbaine qu'à la circulation sur autoroute ou voie rapide.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.