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Vieux 12/11/2005, 15h05   #1
shadoko
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Par défaut récupération d'énergie au freinage

Attention, esprit frais et dispos et/ou vitamine C / café / motivation importante conseillés.

Tout le monde le sait, une voiture hybride comme la Prius récupère une partie de son énergie cinétique au freinage, au lieu de la gaspiller bêtement intégralement en chaleur comme une voiture traditionnelle. Cependant le mode spécifique "B" de la transmission (qui signifie "frein", brake en anglais) ne permet pas d'améliorer cette récupération contrairement à une opinion répandue. Je vais donc essayer d'expliquer pourquoi le mode B ne recharge pas davantage la batterie, si on compare ce qui est comparable.

Durant les vacances j'ai fait quelques mesures avec mon Mini-Scanner dans la montée et la descente du Mont Ventoux, alors je vais vous en faire profiter. Je précise que mon but n'était pas l'étude comparative des modes "B" et "D", sinon j'aurais conduit les mesures différemment, mais je pense que ça va éclaircir les choses pour certains. Je précise également que ma "Schtroumpfette" priustorique est un ancien modèle (2001) et que les valeurs de courants, tensions etc. que j'ai mesurées seraient nettement différentes avec la Prius actuelle, mais la logique est la même.

Le Mini-Scanner que vous pouvez voir ici derrière le volant relié à mon ordinateur pour collecter des données, permet de lire tout un tas de paramètres comme le courant entrant ou sortant de la batterie, le niveau de charge de celle-ci etc.

Commençons par un petit graphique représentant les niveaux de courant et de charge batterie lors d'une descente (en mode "B") du Mont Ventoux à Malaucène dont vous pouvez voir ici les caractéristiques. Vous l'obtiendrez en cliquant ci-dessous :



Attention ! il y a plusieurs échelles verticales, et celle de gauche représente deux choses différentes (charge en % et courant en A) ... l'échelle horizontale est celle du temps, en minutes.

Remarquons d'abord la courbe verte : elle représente la charge de la batterie haute tension, exprimée en pourcentage de sa capacité totale : sur la Prius 1, elle se maintient toujours entre 40% et 80%, d'où les lignes en trait interrompu vert que j'ai portées sur le graphique. Vous voyez à gauche que je suis parti du sommet du Ventoux avec une batterie presque "vide" (41,5% exactement)... pas parce que la montée l'avait épuisée, mais parce que je l'ai fait exprès ! En clair, j'étais arrivé au sommet à un peu moins de 50%, et j'ai dû laisser la voiture en "N" pendant un bon moment (avec notamment la radio et l'alim de mon PC qui pompaient du courant) pour qu'elle descende aussi bas.

Première constatation : le niveau ne bouge plus au-delà de 10 minutes de descente environ, ayant atteint les 80%. La récupération d'énergie se fait donc avant ; examinons donc les 10 premières minutes de la courbe bleue (le courant). Cette courbe peut prendre des valeurs positives (la batterie se charge) ou négatives (la batterie se décharge). Au début, c'est très majoritairement positif, logique. On peut voir une sorte de "ligne de base" vers 20 ampères, qui correspond au courant de charge obtenu en "B" sans toucher aux pédales (ni le frein ni l'accélérateur), et une série de pics jusqu'à 60 A environ, qui correspondent à l'utilisation de la pédale de frein. Car avant d'utiliser les plaquettes, la Prius utilise au maximum le freinage électrique pour récupérer le maximum d'énergie . On voit aussi des pics en-dessous de la ligne 20 A, qui correspondent à une pression sur l'accélérateur, pour relancer en sortie de virage par exemple.

Les courbes verte et bleue sont données indépendamment par deux "sorties" du Mini-Scanner ; mais on peut à partir de la courbe bleue "intégrer" le courant pour obtenir la charge reçue par la batterie, non en % de sa capacité mais directement en Ah (ampère-heure), ce que j'ai fait avec la courbe rouge. Et en faisant une moyenne, on calcule dans ce cas que la descente correspond à l'équivalent d'un courant constant de 18 A environ rentrant dans la batterie, pour le mode "B".

Maintenant, n'écoutant que mon courage, j'ai même fait une deuxième descente en partant cette fois en "D" (en réalité ce n'était pas du tout pour ça, mais ça tombe bien quand même ) ! Vous pouvez voir le graphique correspondant en cliquant ci-dessous :



Toujours en ne regardant que le début, quelles sont les différences ? Tout d'abord on voit nettement que la "ligne de base" du courant dont je parlais tantôt est cette fois plus basse : environ 12,5 A au lieu de 20, la charge de la batterie est donc moins rapide en "D" qu'en "B" si on ne touche pas aux pédales... oui mais le freinage bien moins important également ! Et d'ailleurs ça se voit sur la courbe : pour descendre à peu près à la même vitesse (en réalité, légèrement plus vite même : 46 km/h de moyenne contre 41 dans cette portion) il faut agir sans arrêt sur les freins, ce qui se traduit par une "forêt" de pics de courant beaucoup plus fournie. Et au total, si on calcule le courant de charge moyen durant cette phase de récupération d'énergie, on voit que la descente correspond à l'équivalent d'un courant constant de 22 A environ rentrant dans la batterie, pour le mode "D".

Bilan : la batterie se charge un peu plus vite en "D" qu'en "B". Toutefois ce résultat n'a pas vraiment de valeur puisque les vitesses de descente ne sont pas identiques : ce qui est important c'est de comparer la charge obtenue pour une différence d'altitude donnée, soit le produit (courant)*(temps). Heureusement, je pense à tout (enfin presque, et au prix de beaucoup d'efforts ) et j'avais pris soin de prendre avec moi mon GPS et de noter des altitudes (au moyen de mon dictaphone-baladeur-MP3 car il faut quand même conduire en même temps !) qui n'apparaissent pas sur les courbes. Je vous passe le détail des calculs, mais sachez que les résultats sont les suivants :
  • en mode "B", la capacité utilisable de la batterie est remplie après une dénivelée de 560 m environ ;
  • en mode "D", elle est remplie en 540 m environ seulement.
Le mode "D" est donc légèrement plus efficace, même si ce n'est pas flagrant, surtout compte tenu de la différence de vitesse moyenne.

Notez aussi que vers 12 min environ, je suis passé de "D" en "B" dans la deuxième descente, dans le seul but d'économiser (et de ne pas faire trop chauffer) les freins.

Maintenant, je vous propose d'examiner un graphique similaire au précédent, sur lequel j'ai porté les variations de régime du moteur thermique en marron. Cliquez là :



Vous remarquez d'abord qu'au début de la descente, le moteur continue à tourner au ralenti (en consommant de l'essence, ce que vous ne pouvez pas voir sur le graphique) parce que cet imbécile ne sait pas qu'il va y avoir 21 km de descente et qu'il tient absolument à charger déjà la batterie qu'il trouve un peu faible.

Ensuite (la batterie a atteint 56% de charge) il se coupe enfin et ne se réveille que lorsque la batterie atteint une première fois les 80%, vers 7,5 minutes. Mais à cet instant il est entraîné par les moteurs électriques sans brûler d'essence, uniquement pour jouer le rôle de frein. Je rappelle qu'on est encore en "D" : ainsi lorsque la batterie est pleine, le moteur thermique se met à tourner même en "D", produisant à peu près le même bruit qu'en "B" lorsque la batterie n'est pas pleine.

Puis quelques portions relativement planes (vers le chalet Liotard, pour ceux qui connaissent) m'obligent à accélérer (en électrique pur) et à décharger un peu la batterie, ce qui a pour effet de faire taire à nouveau le 4 cylindres, jusque vers presque 11 minutes, où 80% sont à nouveau atteints. Peu après, je décide de passer en "B" pour éviter une surchauffe des freins, et le régime augmente encore afin d'offrir davantage de frein moteur. C'est la situation la plus désagréable : batterie pleine et en mode "B", le moteur peut tourner assez vite et ça bourdonne pas mal. Surtout par comparaison avec la descente "tapis volant" en mode "D" et batterie en charge...

Cependant, vous remarquez aussi qu'à de nombreuses reprises le régime tombe à zéro dans la suite de la descente, alors que la batterie est toujours "au top" à 80%. Comment cela se fait-ce ? :-o Eh bien c'est tout simplement parce que j'accélère un peu, et qu'au lieu d'utiliser bêtement de l'essence, ou même de commencer à vider la batterie, Schtroumpfette commence par relâcher le frein (moteur) pour accélérer ! Logique non ?

Un cas d'école illustrant à merveille ce jonglage entre les sources d'énergie s'est produit au cours de la descente vers la minute 13, où j'ai dû accélérer brusquement pour un dépassement : passage de 20 à 65 km/h environ ; dans la première descente j'avais fait pire mais malheureusement je n'ai pas enregistré le régime moteur . Comme on ne voit pas bien sur le graphique précédent j'ai fait un zoom de la partie intéressante en supprimant la charge batterie (quasi-constante à cette échelle) et en rajoutant la vitesse réelle :



Analyse des courbes : je suis ralenti par quelque chose sur roues qui se traîne en descente à 20 km/h en fumant et pétaradant (je crois que ça s'appelle un camping-car). Descendu à cette vitesse, le régime du moteur thermique s'est réduit également mais il fait toujours frein. Puis j'accélère brusquement pour dépasser : là le régime remonte mais avec injection d'essence, pour fournir de la puissance, en même temps que la batterie se décharge pour fournir une puissance supplémentaire. Et à la fin de l'accélération c'est l'inverse. si j'avais accéléré plus progressivement, on aurait même pu voir la séquence suivante :
  • régime élevé du thermique sans injection (frein)
  • régime décroissant (moins de frein) puis arrêt complet
  • décharge de la batterie, thermique coupé (début accélération)
  • relance du thermique (accélération modérée) avec injection et arrêt de la décharge de la batterie
  • reprise de la décharge de la batterie pour aider le thermique (accélération forte)
  • ... et inversement (j'ai la flemme de tout réécrire !)

Voilà... j'espère que ça éclaircira les esprits et à ceux qui ont tout lu !
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Merci à shadoko de la part de 2
Jerry (10/07/2018), ulysse83 (12/02/2016)
Vieux 12/11/2005, 20h56   #2
manu
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D'accord, je pense avoir à peu près compris, le générateur agit comme un frein moteur qui alimente la batterie ou directement l'autre moteur électrique mais je voudrais savoir si l'on récupère plus d'énergie en freinant ou si seules les plaquettes de frein entrent en jeu.
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Vieux 12/11/2005, 22h05   #3
priusfan
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Envoyé par manu
D'accord, je pense avoir à peu près compris, le générateur agit comme un frein moteur qui alimente la batterie ou directement l'autre moteur électrique mais je voudrais savoir si l'on récupère plus d'énergie en freinant ou si seules les plaquettes de frein entrent en jeu.
Bonsoir manu
Je te propose une expérience reproductible:
d'abord tu mets des gants et ensuite
Tu frottes avec un doigt l'intérieur des jantes d' une voiture "normale" et d'une prius à kilométrage égal.
La question est : de laquelle sort le doigt trés sale?
Question subsidiaire: en supposant que sur la prius les jantes sont vraiment moins dégueus(x?) ou est parti le reste?
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Vieux 13/11/2005, 09h01   #4
shadoko
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_Bonjour manu,

La réponse est que la voiture s'occupe de tout sans qu'on ait besoin de réfléchir : l'utilisation de MG2 en générateur est automatique, que ce soit en mode "B", en appuyant sur la pédale de frein ou même (à un degré moindre) en relâchant simplement l'accélérateur. Les seules limites sont la puissance que la batterie est capable d'encaisser (si le freinage est trop intense les plaquettes interviennent) et l'inefficacité du freinage électrique à faible vitesse (le moteur électrique freine moins ou plus du tout quand on roule vraiment très lentement).

P.S. C'est quoi ce gag qui remplace automatiquement "_bonjour" (sans le _ ) par "salut les amis" ?

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Vieux 13/11/2005, 12h11   #5
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Envoyé par shadoko
P.S. C'est quoi ce gag qui remplace automatiquement "_bonjour" (sans le _ ) par "salut les amis" ?

Priusfan est demandé à l'accueil...
Notre grand administrateur teste la censure...
On peut comme cela envisager de remplacer les insultes par quelque chose de plus gentil en cas de fight sur le forum (lorsqu'il sera ouvert au public...)
C'est bien l'avantage d'avoir notre propre forum à nous...
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Vieux 13/11/2005, 12h11   #6
manu
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OK je joue un peu les candides mais ce sont des questions que doivent se poser beaucoup de gens.
Alors je vais aller un peu plus loin : comment le générateur fait pour emmagasiner plus d'électricité en freinant ?
En le faisant tourner plus vite grâce à un habile système de variateur de vitesse ? (un peu comme si on rétrogradait avec un moteur classique pour faire tourner le moteur plus vite).
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Vieux 13/11/2005, 12h24   #7
Philou51
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Envoyé par manu
OK je joue un peu les candides mais ce sont des questions que doivent se poser beaucoup de gens.
Alors je vais aller un peu plus loin : comment le générateur fait pour emmagasiner plus d'électricité en freinant ?
En le faisant tourner plus vite grâce à un habile système de variateur de vitesse ? (un peu comme si on rétrogradait avec un moteur classique pour faire tourner le moteur plus vite).
Si j'ai bien tout compris (Shadoko rectifiera une eventuelle erreur ! ), c'est l'ordinateur de bord qui va tout réguler. En effet, avec une voiture classique, la moindre pression sur la pédale de frein va jouer immédiatement sur les plaquettes de frein en les appuyant plus ou moins fort sur les disques. Hors, sur la Prius, en fonction de la vitesse et de la pression sur la pédale, la première étape sera, non pas d'utiliser les plaquettes de frein, mais de freiner la voiture en utilisant la génératrice afin de récupérer utilement l'energie au freinage. Bien sur, si la pression sur la pédale de frein devient plus forte, le freinage classique viendra en complément !
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Merci à Philou51 de la part de :
Jerry (10/07/2018)
Vieux 13/11/2005, 14h07   #8
shadoko
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Envoyé par manu
OK je joue un peu les candides mais ce sont des questions que doivent se poser beaucoup de gens.
Alors je vais aller un peu plus loin : comment le générateur fait pour emmagasiner plus d'électricité en freinant ?
En le faisant tourner plus vite grâce à un habile système de variateur de vitesse ? (un peu comme si on rétrogradait avec un moteur classique pour faire tourner le moteur plus vite).
MG2 (le moteur électrique principal), qui fait office de générateur lorsqu'on freine, a une vitesse de rotation qui est strictement proportionnelle à celle de la voiture. Aucune possibilité d'agir sur elle donc, pour une vitesse donnée (d'où la récupération médiocre à faible vitesse). Mais ce qu'il faut comprendre c'est qu'un moteur/générateur électrique n'est plus ou moins moteur ou générateur qu'en fonction de la façon dont on le commande électriquement, et non de sa vitesse (à condition de rester dans une gamme raisonnable ; trop vite ou trop lentement ça peut poser des problèmes).

C'est un problème électrique et non mécanique. Tout ce que fait la Prius lorsqu'on appuie sur la pédale de frein (tant que les plaquettes ne sont pas utilisées) c'est changer cette commande.
Enfin moi je dis ça, mais je serais bien incapable de réaliser ou même seulement tracer le schéma électronique correspondant.
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Vieux 21/11/2005, 21h56   #9
Rodin
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Bonjour messieurs,
Quelques rappels:
MG2 , le moteur électrique délivre un couple moteur maxi de 400Nm de 0 à 1500tr/mn, puis cela diminue avec la vitesse.
En décélération et freinage, celui-ci fournit un couple resistant (qui ralenti le véhicule) en produisant du courant.
ce couple resistant est variable en fonction des condition suivantes:
- env 5Nm en décélération en D
-env 15Nm en décélération en B
-jusqu'a 200Nm en freinage
Comme le couple moteur, le couple resistant est obtenu aux faibles vitesses véhicule (mais devient pratiquement nul en dessous de 5 km/h)
On finit donc toujours un freinage (jusqu'à l'arrêt du véhicule) par du freinage hydraulique (plaquette de frein)
Pour faire varier ce couple resistant en fonction de la demande de freinage, le système gère le débit de courant.
Sur un véhicule classique, à alternateur, plus on branche de consomateurs plus l'alternateur force, quelque soit son régime, mais on le constate plus au ralenti qui a tendance à baisser.
Sur la Prius c'est pareil: soit MG2 tourne dans le vide, ne produit pas de courant et ne ralenti pas, soit il débite à fond, recharge la batterie et ralenti le véhicule.
Si lors d'une grande descente, la batterie arrive à être chargée à bloc par plusieurs freinages, alors le freinage de régénération sera nul et on freinera sur l'hydraulique.

A+
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Vieux 24/11/2005, 09h29   #10
alper
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Par défaut Récupération d'énergie au freinage

Je suis assez d'accord avec ce qui a été dit sur ce sujet. La démo de notre éminent confrère shadoko est convainquante.
De mon point de vue je déplore qu'on ne puisse pas savoir a partir de quel moment l'hydraulique entre en action. Un témoin lumineux sur le display aurait été ce me semble, utile.
Bonne journée à tous
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Vieux 05/12/2005, 20h10   #11
yannzool
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allé, juste pour dire :

vous n'avez pas remarqué que l'orsque vous freinez au pied, point de bruit ( pas plus qu'en decelerant) et lorsque vous freinez en B, ca fait du bruit ?

ou alors, je n'ai pas tout compris.

vous cherchez quoi?
pour ma part j'utilise B dès que je le peut,(charge plus rapide) et j'economise mes plaquettes.
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Vieux 05/12/2005, 22h44   #12
shadoko
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Bon, allez, essaie de relire la file depuis le début. Y'a interro demain.
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Vieux 22/05/2006, 18h08   #13
Pistolero
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La lecture de ce sujet m'a inspiré une autre question: quel mecanisme (electronique je suppose...) permet a l'un des alternateurs dese mettre en mode generateur au freinage?? Il faut que le decalage electrique soit superieur a 0 non? Comment cela se produit-il?? (beaucoup de questions je sais )
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Vieux 22/05/2006, 18h23   #14
Ageasson
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Citation:
Envoyé par yannzool
pour ma part j'utilise B dès que je le peut,(charge plus rapide) et j'economise mes plaquettes.
..ET MOI Itou.....bien que l'on m'ait assuré que le frein moteur était automatique dés que l'on posait légèrement le pied sur la pédale de frein. J'ai essayé, mais n'ai jamais ressenti le freinage, comme cela se passe quand je passe en B.....du bout du doigt.....je trouve le résultat de cette manoeuvre trés agréable en ville, et se remettre en D n'est pas ennuyeuèx.......du moins pour moi..................
__________________
...Pas un iota ne manque à ma Toto..!
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Vieux 23/05/2006, 14h53   #15
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Personne pour repondre a ma question???
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Vieux 23/05/2006, 16h44   #16
Ageasson
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..Zen cher ami....rengaine tes Colts Pistolero de mi corazon......
Il y a sur le forum le Priussien "adéquat" pour t'éclairer...mais il a par
ailleurs un emploi du temps chargé....."tout vient à point à qui sait attendre"..." Qui va piano, va sano, et souvent en Prius", "patience et longueur de temps........................
__________________
...Pas un iota ne manque à ma Toto..!
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Vieux 23/05/2006, 17h58   #17
priusfan
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Citation:
Envoyé par Pistolero
Personne pour repondre a ma question???
vas jeter un coup d'oeil ici :
http://prius-touring-club.com/vbf/showthread.php?t=584

la prius n'utilise pas des moteurs ou alternateurs "traditionnels" mais des machines avec rotor doté d'aimants permanents et stator alimenté en triphasé par l'intermédiaire de circuits de puissance et ordinateurs de controle.

Dernière modification par priusfan ; 16/06/2006 à 08h08
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Vieux 15/06/2006, 23h13   #18
Fab
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Par défaut freinage de récupération

Petite question concernant le freinage électrique de la Prius :
je voudrais savopir qu'est-ce qui se passe vraiment lorsque l'on appuie sur la pédale de frein ? j'ai pensé à un système agissant sur la résistance de la batterie afin d'augmenter ou de diminuer l'ampérage de charge de celle-ci, ce qui jouerait donc sur le couple de freinage exercé sur l'arbre du moteur électrique, c'est à dire sur l'intensité du freinage de récupération. Mais est-ce aussi simple que cela ???

Merci pour vos réponses
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Vieux 16/06/2006, 08h09   #19
priusfan
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tu vas relire ce qui est dans le lien du message précédent
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Vieux 21/05/2007, 14h26   #20
Spiru
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Par défaut récupération d'énergie en descente

Bonjour,

Ne sachant où placer ce post, je le mets ici, cette discussion me semblant la plus en rapport avec le problème :

Je me suis récemment trouvé dans la position assez rare où, dans une très longue descente, la batterie s'est retrouvée pleine (toutes les barrettes au vert) alors que je roulais en D. Dans les mêmes conditions, lorsqu'on est en B, le moteur essence finit par prendre le relais pour faire frein moteur, puisque la batterie ne peut plus absorber d'énergie.

Là, au contraire, je n'ai rien constaté de semblable, sauf des à-coups très désagréables, comme si justement le moteur essence commençait à tourner, puis s'arrêtait...

Avez-vous déjà eu le même phénomène ?
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