Les technologies de la Porsche 918 Spyder (troisième partie)

Suite et fin de notre série consacrée à la 918 Spyder. Pour ce véhicule hybride rechargeable d'exception, Porsche a créé un poste de conduite typique de la marque et ergonomique. Il est divisé en deux zones principales : d’une part, les éléments de commande essentiels à la conduite sont regroupés autour du volant multifonction (combinés avec l’ordinateur de bord via trois grands instruments ronds) ; d’autre part, le système de navigation est logé dans la console centrale (inspirée de la Carrera GT), qui suit un mouvement ascendant vers l’avant. Le pilotage de la climatisation automatique, du réglage de l’aileron, de l’éclairage ou du système de navigation « Porsche Communication Management » (PCM) - qui comprend un système audio haut de gamme Burmester - s’opère de manière intuitive via un écran tactile de type Black Panel.

Pour les clients qui le désirent, la marque allemande propose un pack Weissach*. Il se distingue par un look dérivé de la compétition. Le toit, l’aileron arrière, les rétroviseurs extérieurs et le cadre du pare-brise sont réalisés dans un matériau qui présente l’aspect du carbone. Une partie des éléments de l’habitacle sont revêtus d’Alcantara au lieu de cuir et le même matériau d’aspect carbone remplace dans une grande mesure l’aluminium. Les mesures d’insonorisation sont revues à la baisse. L’accent mis sur les performances n’est pas seulement esthétique : des roues en magnésium particulièrement légères réduisent les masses non suspendues et le poids total baisse d’environ 35 kg, ce qui se traduit par une dynamique de roulage encore améliorée. Les ceintures à six points d’ancrage pour les deux occupants, l’application en option d’un film autocollant (selon la technique dite du « wrapping ») en lieu et place de la peinture et le montage d’éléments rapportés aérodynamiques supplémentaires à finition d’aspect carbone constituent d’autres références à la compétition.

Enfin, parlons un peu de la batterie lithium-ion. Constituée de 312 cellules individuelles, elle se recharge de deux manières. L’interface « plug-in », montée dans le montant B, du côté passager, permet de se connecter au réseau domestique. Porsche a prévu un chargeur qui convertit le courant alternatif du réseau en courant continu, à une puissance de charge de maximum de 3,6 kW. Par ailleurs, une station de charge rapide Porsche (en courant continu) est disponible en option. Elle permet de recharger entièrement la batterie à haute tension de la 918 Spyder en un peu moins de 25 minutes.
La garantie sera de 4 ans sur le véhicule et de 7 ans sur la batterie.

*du nom du centre de développement des modèles de course en banlieue de Stuttgart.

Les technologies de la Porsche 918 Spyder (deuxième partie)

Suite de notre panorama consacré aux technologies de la super car hybride rechargeable de Porsche. La bête est propulsée par pas moins de 3 moteurs, contrôlés par un système de gestion intelligente qui repose sur cinq modes de fonctionnement à la carte. Cette stratégie d’exploitation est l'un des points clé de la 918 Spyder. Elle prend en considération de manière optimale les différentes exigences entre, d’une part, un style de conduite privilégiant la sobriété et, d’autre part, un style de conduite axé sur les performances maximales. Voici donc les secrets de ce monstre de plus de 800 ch, dont le moteur V8 (provenant de la RS Spyder qui court en catégorie LMP2), couplé à une boite PDK à 7 rapports, est associé à deux moteurs électriques.

Concrètement, la 918 Spyder est une hybride parallèle. Pour l’essentiel, le module hybride est composé d’un moteur électrique de 115 kW et d’un embrayage de découplage qui fait office de « raccord » avec le moteur à combustion. Les roues du train arrière peuvent être entraînées indifféremment par le V8, par le moteur électrique ou par les deux simultanément. Au niveau du train avant, on trouve un deuxième moteur électrique, autonome et développant environ 95 kW. Il entraîne les roues par l’intermédiaire d’une démultiplication fixe. Un embrayage de découplage permet de le désolidariser des roues à haute vitesse pour éviter tout surrégime. Le couple d’entraînement est géré indépendamment pour chacun des essieux. Cela permet une régulation très rapide de la transmission intégrale, synonyme d’un maximum de motricité et de dynamique de roulage.
A noter également la présence d'une batterie lithium-ion d’une capacité nominale de 6,8 kWh pour une puissance maximale de 220 kW.

Afin d’exploiter au mieux le potentiel de l'auto, les développeurs de Porsche ont défini un total de cinq modes de fonctionnement activables via un bouton de commande situé au volant (le « map switch », « map » désignant la cartographie), comme dans les voitures de course. En fonction du mode présélectionné, la 918 Spyder applique la stratégie de fonctionnement et de « boost » la plus adaptée sans que le conducteur n’ait à intervenir, de sorte qu’il peut se concentrer pleinement sur la route.

Au démarrage du véhicule, c’est le mode « E-Power » qui fait office de mode de fonctionnement par défaut tant que la batterie est suffisamment chargée. La 918 Spyder peut parcourir plus de 30 km en mode purement électrique lorsque les conditions de déplacement sont idéales. À la seule force de ses moteurs électriques, la 918 Spyder accélère de 0 à 100 km/h en moins de 7 s et peut atteindre la vitesse de 150 km/h. Quand ce mode est sélectionné, le moteur à combustion n’est sollicité qu’en cas de besoin : un enfoncement rapide de la pédale d’accélérateur (« kick-down ») permet de disposer instantanément de la puissance d’entraînement maximale. Si l’état de charge de la batterie tombe en dessous d’une valeur minimale prédéfinie, le véhicule passe automatiquement en mode « Hybrid ».

En mode « Hybrid », la 918 Spyder sollicite tant les moteurs électriques que le moteur à combustion, en vue d’obtenir une efficacité énergétique maximale et une consommation minimale. Le mode « Hybrid » est généralement utilisé pour des déplacements à vitesse modérée au cours desquels on veille à limiter sa consommation (par exemple en ville). Il faut savoir que l'auto ne rejette que 79 g de CO2 par km (comme la Yaris HSD) pour une conso d'à peine 3 litres.

Lorsqu’un surcroît de dynamique est nécessaire, la 918 Spyder recourt au mode « Sport Hybrid » pour ses moteurs. C'est alors le V8 qui est sollicité en permanence et fournit le plus gros de la force motrice. Il est également épaulé par les moteurs électriques sous la forme d’un « boost » électrique quand le conducteur a besoin d’un surcroît de poussée ou quand le point de fonctionnement du moteur à combustion peut être optimisé en vue d’obtenir une efficacité énergétique supérieure. Ce mode de fonctionnement met l’accent sur la performance et sur un style de conduite sportif à vitesse maximale.

Le mode « Race Hybrid » est synonyme de performances pures et de pilotage résolument sportif. Le moteur à combustion est utilisé essentiellement à pleine charge et alimente la batterie quand le conducteur n’utilise pas la puissance maximale. Ici aussi, les moteurs électriques fournissent un surcroît de poussée sous la forme d’un « boost » si le conducteur réclame encore plus de puissance. En outre, le programme de marche de la boîte PDK est configuré de manière encore plus sportive. Les moteurs électriques sont utilisés jusqu’à la limite de leurs possibilités pour offrir des performances maximales sur circuit. Quand ce mode est sélectionné, l’état de charge de la batterie n’est pas maintenu à un niveau constant, mais fluctue sur toute l’étendue de charge. Contrairement à ce qui se passe avec le mode « Sport Hybrid », les moteurs électriques sont sollicités au maximum de leurs possibilités pendant un court moment afin de pouvoir fournir un meilleur « boost ». Cette puissance supérieure est compensée par le fait que le moteur à combustion charge la batterie plus efficacement. La puissance électrique reste ainsi à la disposition du conducteur même s’il devait enchaîner quelques tours très rapides.

Enfin, le bouton « Hot Lap » situé au milieu du « map switch » permet de libérer les dernières réserves de puissance de la 918 Spyder et n’est activable qu’en mode « Race Hybrid ». Assimilable au mode de qualification d’une voiture de course, il pousse la batterie de traction à la limite maximale de ses possibilités, le temps de boucler rapidement quelques tours de circuit. Ce mode utilise toute l’énergie disponible dans la batterie.

Demain, nous terminerons par les services associés à ce véhicule.

Les technologies de la Porsche 918 Spyder

Cette supercar hybride rechargeable, qui sera lancée à l'automne au moment du salon de Francfort, est exceptionnelle à bien des égards. Elle bénéficie des connaissances acquises par Porsche en course avec la 911 GT3 R Hybrid. La présence d’un moteur supplémentaire à gestion indépendante sur le train avant permet d’appliquer de nouvelles stratégies de conduite, spécialement dans les virages, et de négocier en toute sécurité des courbes à vitesse extrêmement élevée. À cela s’ajoute la stratégie de « boost », qui permet de disposer à la demande de la pleine puissance (887 ch en cumulé), tout simplement en enfonçant complètement la pédale d’accélération. Nous allons découvrir ensemble ce qui contribue à la tenue de route hors norme de ce bolide électrifié.

Qui dit véhicule électrifié dit aussi construction allégée. L’ensemble de la structure portante a été réalisée en PFRC (plastique renforcé de fibres de carbone), un matériau plus léger qui présente une résistance à la torsion extrêmement élevée. Par ailleurs, Porsche a prévu la présence d’éléments d’amortissement de chocs supplémentaires à l’avant et à l’arrière, ce qui permet d’absorber et de dissiper l’énergie d’impact en cas d’accident. Ce concept joue un rôle décisif dans le faible poids à vide de la voiture (environ 1640 kg avec le pack « Weissach »), une valeur exceptionnellement basse pour un véhicule hybride de cette catégorie de puissance.

Les éléments de la chaîne cinématique et les composants de plus de 50 kg occupent une position aussi centrale et aussi basse que possible. Il en résulte une répartition des masses sur les trains de 57% à l’arrière et de 43% à l’avant. Associée à un centre de gravité extrêmement bas (situé à la hauteur des moyeux de roue), elle se révèle idéale en termes de dynamique de roulage. L’implantation centrale et basse de la batterie de traction, situé directement derrière le conducteur, contribue non seulement à la concentration des masses et à l’abaissement du centre de gravité, mais constitue aussi, d’un point de vue thermique, la solution qui favorise le plus son fonctionnement optimal.

Le châssis multibras de la Porsche 918 Spyder s’inspire des architectures présentes en compétition. Il bénéficie en plus de systèmes tels que l’amortissement actif PASM et des roues arrières directrices. En gros, il recourt à un variateur d’angle électromécanique à chacune des roues arrière. Le processus, asservi à la vitesse, permet d’obtenir un angle de braquage jusqu’à 3° vers la gauche ou vers la droite, tantôt dans le même sens que les roues avant, tantôt dans le sens contraire de celles-ci. À basse vitesse, les roues arrière braquent à contresens des roues avant, réduisant le rayon de braquage et facilitant les manoeuvres. À vitesse élevée, les quatre roues braquent dans la même direction. Lors d’un brusque changement de bande de circulation, cela réduit le déport du train arrière. Il en résulte une plus grande stabilité et, par là même, une sécurité accrue.

Cerise sur le gâteau, la 918 Spyder bénéficie aussi du « Porsche Active Aerodynamic » (PAA), un système qui garantit un aérodynamisme unique et variable. Il agit automatiquement sur des éléments mobiles pour faire varier l’assistance entre une efficacité optimale et une déportance maximale d'une manière adaptée au mode de fonctionnement du système d’entraînement hybride.
En mode « Race », l’aileron arrière déployable est fort incliné pour offrir davantage de prise au vent et créer une déportance élevée sur le train arrière. Le spoiler positionné entre les deux supports d’aileron près du bord de fuite se déploie lui aussi. En outre, deux volets réglables situés dans le soubassement devant le train avant s’ouvrent et dirigent une partie du flux d’air vers les canaux de diffusion du carénage du soubassement. Il en résulte également un effet de sol au train avant.
En mode « Sport », le système de contrôle aérodynamique réduit quelque peu l’angle d’attaque de l’aileron arrière, ce qui permet à la voiture d’atteindre une vitesse de pointe plus élevée. Le spoiler reste déployé. Les volets aérodynamiques du soubassement se ferment, ce qui limite également la résistance à la pénétration dans l’air et augmente les vitesses atteignables.
En mode « E », le système est entièrement configuré pour que la voiture présente une faible résistance aérodynamique : l’aileron et le spoiler arrière sont rentrés et les volets aérodynamiques, fermés. Des prises d’air réglables situées sous les phares principaux complètent le système aérodynamique actif. Lorsque le véhicule est à l’arrêt et que le mode « Race » ou « Sport » est activé, elles s’ouvrent pour permettre l’arrivée d’air de refroidissement.
Dans les modes « EPower » et « Hybrid », elles se ferment immédiatement après la mise en mouvement du véhicule afin que celui-ci conserve une faible résistance à la pénétration dans l’air. Elles s’ouvrent de nouveau lorsque la voiture atteint la vitesse de 130 km/h environ ou que les besoins en air de refroidissement deviennent plus importants.

Demain, nous évoquerons l'architecture hybride parallèle et les différents modes de conduite.

La boîte PDK de Porsche : une technologie née pour la course

Dans les années 80, Porsche a été le premier à développer la transmission à double embrayage : une technologie d'abord pensée pour la compétition sur la 962. A l'époque, l'électronique et l'informatique n'étaient pas au niveau pour une application sur des véhicules de série. Il a donc fallu attendre quelques décennies, pour que les automobilistes puissent en bénéficier. Et c'est d'ailleurs aujourd'hui un succès, toutes marques confondues (et surtout grâce à Volkswagen avec la boite DSG). Porsche propose d'ailleurs ce système sous le nom de PDK* depuis 2008 dans sa gamme (en premier sur la 911 Carrera) et en équipe les trois quarts de ses modèles 5 ans plus tard. Le système passe plus vite les vitesses (un gain de 60 %) que l'ancienne boîte Tiptronic S, tout en améliorant le rendement mécanique et la consommation par rapport à une boîte automatique et sans interruption de puissance.

L'année 2013 marque le retour de la technologie en compétition, car elle est présente à bord de la nouvelle 911 GT3, qui est la plus rapide de l'histoire de la marque. Il va de soi que la transmission à double embrayage développée pour ce modèle atteint un nouveau palier. Les ingénieurs de Porsche ont réussi à descendre sous la barre des 100 millisecondes pour les changements de vitesses, avec au passage une augmentation du couple et un ajustement dynamique du régime moteur. Parmi les nouveautés, la forme de Zuffenhausen introduit notamment une fonction "neutre". Il suffit de tirer en même temps sur les deux palettes pour découpler du moteur le double embrayage. Cela permet de canaliser par exemple un sous virage sur le mouillé dans un virage, ou au contraire d'exagérer la glissade volontairement. Les ingénieurs ont développé deux modes : Sport et Circuit. Avec cette nouvelle boîte à 7 vitesses, allégée de deux kilos et avec des rapports plus courts, la 911 GT3 est prête à affronter le Nürburgring, qu'elle peut boucler en moins de 7 minutes et 30 secondes. Elle accélère de 0 à 100 km / h en 3,5 secondes et atteint le 200 en moins de douze secondes.

*Porsche Doppelkupplung dans le texte.

Salon de Genève : le choc des supercars hybrides

C'est l'évènement du salon : il y a deux supercars hybrides avec la McLaren P1 (déjà aperçue à l'état de concept à Paris lors du Mondial de l'Automobile), ainsi que la remplaçante de l'Enzo chez Ferrari (dont il se dit déjà que les 499 exemplaires seraient tous vendus). Ces bolides sont de véritables vitrines technologiques avec une motorisation hybride au service de la performance et (très) accessoirement de l'écologie.

La supercar britannique proposera une puissance phénoménale de 916 ch, grâce à un moteur électrique très performant de 176 ch, développé par la branche électronique du groupe et d’un poids réduit. Associé à un V8 bi-turbo de 3,8 L et développant 737 ch, il permet à la P1 de fonctionner selon trois modes : thermique, thermique et électrique, voire en 100 % électrique (grâce à une batterie à haute densité d’un poids de 96 kg, logée sous le châssis en fibres de carbone, qui permet de rouler en mode zéro émission pendant 10 km).

Voici sa présentation à Genève :

 

Mais, on retiendra surtout que la P1 peut disposer de la puissance maximale sur simple pression d'un bouton, en recourant au système IPAS*. La McLaren propose également un système DRS (Drag Reduction System) dérivé de la F1, avec un aileron mobile.

Sa rivale la plus immédiate est LaFerrari. Oui, vous aviez bien lu. Celle que l'on surnommait F 150, s'appelle juste La Ferrari. Sur un plan technique, la Ferrari prévoit d'associer un V12 porté à 800 ch à un moteur électrique de 163 chevaux. Ce qui fait d'elle l'hybride la plus puissante du monde.

Voir la vidéo :

 

Au delà de la performance, en configuration hybride, la marque au cheval cabré évoque une réduction de la consommation de 40 %.

Le bolide au cheval cabré reprend la technologie déjà aperçue sur la 599 HY-Kers, ce véhicule laboratoire présenté il y a quelques années à Genève.

Voir la vidéo :

 

Voici quelques photos supplémentaires : http://s.joomeo.com/513714261b873

Pour compléter le trio, on aurait aimé voir la Porsche 918 Spyder. Mais, la marque allemande a préféré attendre Francort. Je rappelle que cette sportive plug in sort en série limitée, moyennant un chèque de 775 000 euros. La bête embarquera le moteur V8 de 580 ch de la RS Spyder, ainsi que deux moteurs électriques qui développent 95 kW à l'arrière et 75 kW à l'avant, le tout pour une puissance combinée de 795 ch. Le conducteur aura le choix entre le mode "Hybrid", "Sport Hybrid", "Race Hybrid" 'et même "Hot Lap" qui sollicitent la batterie et les moteurs électriques selon la puissance désirée. Et pourtant, la 918 Spyder consommera moins de 3 L/100 km selon le cycle européen et ne rejettera que 70 g de CO2 par km. Elle pourra même rouler en mode 100% électrique, pendant 25 km et jusqu'à 150 km/h en vitesse maxi.
Bienvenue dans le monde de l'hyper hybride avec des autos de folie qui ne mettent que 3 secondes pour accélérer de 0 à 100 km/h et dépassent allègrement les 300 km/h (plus de 350 pour Ferrari).

*IPAS (Instant Power Assist System) : un système qui permet de bénéficier de toute la puissance du moteur électrique sur simple pression d’un bouton au volant.

Les innovations de la Porsche Panamera Turismo Sport

Ce concept car est une véritable vitrine technologique qui donne quelques indications sur les Porsche du futur. La voiture inaugure une chaîne de traction hybride rechargeable, ainsi qu'une interface homme-machine sur écran tactile avec des moniteurs renvoyant l'image de caméras. La Panamera Turismo Sport se pilotera aussi... par smartphone quand elle devra être rechargée. Autant d'éléments que nous allons passer en revue.

Ainsi donc, l'auto n’a pas de rétroviseurs conventionnels, mais deux caméras situées dans les sorties d’air latérales et dont les images s’affichent sur des écrans situés dans le cockpit. On note par ailleurs la présence de feux arrière à LED et d'un bandeau lumineux arrière avec le monogramme « Porsche » en trois dimensions. Autre subtilité : la présence d'un spoiler arrière adaptatif en carbone qui vient améliorer l’appui aérodynamique.

A l'intérieur, au lieu des instruments classiques, c'est un large écran TFT couleur qui est placé devant le conducteur. Il permet d’afficher selon les besoins n’importe quelle information concernant le véhicule, depuis le compte-tours jusqu’aux données liées à la conduite ou à la navigation. Deux moniteurs, placés de part et d’autre de cet écran, transmettent les images provenant des caméras.
Il est à noter que la jauge de puissance située sur le tableau de bord s’illumine en Vert Acide et affiche la puissance combinée des deux propulsions. Une pression sur l’écran tactile couleur suffit à démarrer le système  e-hybrid. Un geste qui s’effectue bien entendu du côté gauche pour perpétuer la tradition Porsche.

Le concept Panamera Sport Turismo du Mondial étrenne donc une nouvelle signature qui préfigure les prochaines motorisations de la marque. Développant une puissance maximale de 416 ch, ce concept car peut atteindre une vitesse maximale de 130 km/h en mode tout électrique et revendique une autonomie de plus de 30 km. Le tout, pour une consommation inférieure à 3,5 l/100 km et un taux d’émissions de CO2 de moins de 82 g/km.
Porche propose une version améliorée du système hybride parallèle déjà en service sur la Panamera S Hybrid et le Cayenne S Hybrid. Ce nouveau moteur électrique délivre une puissance de 95 ch (70 kW), soit deux fois plus que les moteurs hybrides Porsche actuels. Il est couplé à un moteur V6 à compresseur de 3 litres, d’une puissance de 333 ch. À eux deux, ces moteurs permettent au concept car d’abattre le 0 à 100 km/h en moins de 6 secondes.

La Panamera du Mondial embarque en plus une batterie lithium-ion (au lieu du modèle nickel-métal hydrure des hybrides classiques). Elle est mise en valeur dans un coffre en verre électrochromatique, placé sous le plancher et qui apparaît d'une simple pression sur un bouton, dans un halo de lumière vert acide.
Sa capacité de stockage de 9,4 kWh et sa puissance maximale très élevée permettent des accélérations plus rapides, davantage d’autonomie en propulsion électrique et des vitesses supérieures sans recourir au moteur thermique. Elle se recharge en 2,5 heures.

Le mode de fonctionnement par défaut de l’e-hybrid favorise la conduite tout-électrique, mais le conducteur peut désactiver ce réglage en pressant le bouton correspondant situé sur le volant. En outre, lorsque la voiture fonctionne en mode hybride, le bouton situé sur le volant permet au conducteur d’activer le mode e-Charge, qui augmente volontairement la recharge de la batterie haute tension. Une fonctionnalité qui s’avère particulièrement pratique lorsqu’un trajet sur autoroute est suivi d’un passage en zone urbaine où le véhicule doit utiliser uniquement sa propulsion électrique sans produire aucune émission.