En septembre 1993, Toyota crée une équipe de dix ingénieurs et designers chargée d’imaginer la voiture du XXIe siècle, sous le nom de code G21 (pour Globe 21ème siècle). Le 1er février 1994, sous l’impulsion de l’actuel président de Toyota Takeshi Uchiyamada, G21 devient officiellement un projet visant à développer et produire une voiture respectueuse des ressources et de l’environnement tout en conservant les avantages des voitures modernes. L’objectif alors fixé à celle qui deviendra plus tard la Prius est de consommer moitié moins de carburant qu’une voiture thermique équivalente.

Les études d’un nouveau système hybride commencent en 1995. À l’époque, personne n’avait d’expérience en la matière. L’équipe étudie donc plusieurs solutions pendant six mois. Elle choisit alors un système à deux moteurs électriques du fait du meilleur potentiel d’efficacité énergétique. Elle fait aussi le pari de progrès rapides en électronique de puissance pour rendre viable sa solution.

Toyota présente un concept-car au Tokyo Motor Show en octobre 1995. Le véhicule se nomme « Prius » d’après le mot latin signifiant « premier ».

Solution retenue

La solution adoptée par l’équipe comprend deux moteurs électriques en plus du moteur thermique. Le moteur d’entraînement augmente la puissance du moteur thermique tout en rechargeant les batteries pendant la décélération. Le deuxième moteur utilise la puissance d’entraînement du moteur thermique pour générer de l’électricité et contrôler la transmission et assurer le démarrage. Un train épicycloïdal relie les deux moteurs électriques au moteur thermique.

Engrenage épicycloïdal reliant deux arbres qui tournent à des vitesses différentes. Silver Spoon [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

L’arbre d’entrée et l’arbre de sortie sont sur le même plan pour rendre la voiture plus compacte. La puissance du moteur thermique sert à la fois à la propulsion et à la production d’électricité. La transmission à variation continue (CVT) contrôle la vitesse du moteur. Un inverseur est également placé entre la batterie et le moteur afin de convertir le courant entre les batteries à courant continu et les moteurs synchrones à courant alternatif.

Vue d’ensemble de la chaine de traction de la première génération de Prius. MG1 et MG2 sont les deux moteurs électriques, ICE est le moteur thermique, S/C/R désigne les 3 pignons du train épicycloïdale qui relie les trois moteurs. Realarms [Public domain], via Wikimedia Commons

Premiers essais catastrophiques

L’équipe G21 termine l’assemblage du premier prototype roulant en novembre 1995. Malheureusement, il ne démarre même pas. Il faut 49 jours à l’équipe pour faire fonctionner la voiture et la faire rouler péniblement 500 mètres. A ce moment-là, la direction de Toyota décide d’avancer la date de commercialisation de la Prius à décembre 1997 pour coïncider avec la conférence sur le climat COP3 de Kyoto et bénéficier de la couverture médiatique qui en résultera.

Faire d’un prototype capable de rouler 500 mètres une voiture commercialisable en deux ans est ambitieux. L’équipe doit alors faire face à quantités de problèmes. L’un d’eux est la performance des batteries nickel-hydrides, deux fois plus lourdes que prévu pour deux fois moins de capacité. De plus, la charge et décharge fréquente des batteries réduit considérablement leur durée de vie. Pire encore, la consommation d’essence est plus élevée qu’une Corolla classique, du fait du poids et de la consommation électrique des systèmes de refroidissement. En effet, la chaleur dégagée par les batteries et moteurs électriques provoquant fréquemment des explosions lors des tests, l’équipe a dû ajouter des radiateurs et autres ventilations pour y faire face.

Ingénierie concourante

Pour commencer, l’équipe fait le choix d’un moteur thermique à cycle d’Atkinson afin d’améliorer le rendement et réduire la consommation de carburant. Le moteur électrique d’entraînement compense ici la puissance plus faible de ce type de moteur, ce qui en fait un choix idéal pour une chaîne de traction hybride.

Ensuite, pour gagner du temps dans l’industrialisation de la fabrication, l’équipe va adapter son fonctionnement pour intégrer dès la conception les équipes de production. Il s’agit d’une démarche Lean typique : le genba où les équipes qui font vont sur le terrain pour être au plus prêt des problèmes. En l’occurrence ici, l’idée était de rapprocher l’équipe de développement avec les équipes de production afin de résoudre dès la conception les problèmes d’industrialisation. On retrouve cette démarche en agilité avec les approches itératives telle que Scrum ou Extreme Programming. Cette dernière va plus loin que Scrum en préconisant des pratiques d’ingénierie logicielle qui s’apparentent au Lean (voir à ce sujet l’intervention de Kent Beck au Lean IT Summit de 2015).

Cycle en V vs cycle itératif – Par Mdkoch84 [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

En août 1997, la mise au point est presque terminée. Une ligne de production dédiée commence à produire des prototypes à l’usine de Takaoka à partir de septembre. Les ingénieurs de l’équipe de développement effectuent les dernières corrections de conception directement à l’usine et ouvrent la voie à la production. C’est toujours du genba, mais cette fois dans l’autre sens.

Finalement, la Prius atteint l’objectif de consommation divisée par deux, le tout pour un surcoût inférieur à ¥500,000 par rapport à une Corolla. La commercialisation a lieu comme prévu en décembre 1997.

Conclusion

Jusqu’en 1997, peu de gens considéraient Toyota comme une entreprise innovante, plutôt comme un suiveur réactif. L’avènement de la Prius a changé cette image. Il a montré que Toyota était capable d’innovation et de changement dans des délais contraints. L’entreprise a ainsi été la première à commercialiser une voiture hybride. Il faudra attendre deux ans pour voir Honda commercialiser l’Insight en 1999.

Références

A propos de cette série d’articles sur l’histoire de l’agilité

Au travers de cette série d’articles, j’explore une approche différente de l’histoire de l’agilité. Pour beaucoup d’entre nous, l’agilité, c’est avant tout les quatre valeurs et les douze principes du Manifesto. Cependant, le Manifesto est surtout une formulation communément admise de théories et pratiques pré-existantes. L’ordre des articles n’est pas chronologique, il dépend uniquement de l’inspiration du moment et du temps disponible… N’hésitez pas à donner votre avis !

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