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Porsche Cayenne Hybrid de 2007 & Porsche Cayenne S Hybrid de 2009 – Prototypes testant le premier système hybride Porsche

Porsche Cayenne Hybrid de 2007 & Porsche Cayenne S Hybrid de 2009 – Prototypes testant le premier système hybride Porsche

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Porsche a toujours su innover, notamment grâce au Prof. Ferdinand Porsche, ingénieur et inventeur de talent. Au milieu des années 2000, Porsche s’est intéressé au voitures hybrides et a développé son propre système hybride complet puis l’a présenté au salon de Francfort 2007, notamment via l’un des prototypes de Porsche Cayenne Hybrid avec le 3.6 l V6. Puis en 2009 est apparu le concept du Porsche Cayenne S Hybrid avec le 3.0 l V6.

Un concept développé en 1900 par Ferdinand Porsche
Le professeur Ferdinand Porsche, le fondateur de la société, a développé en 1900 la Lohner-Porsche Mixte incorporant non seulement un moteur à combustion, mais aussi un moteur électrique, et la capacité de stocker de l’énergie dans une batterie. La voiture était entraînée par une moteur à quatre cylindres connectée directement à une dynamo 80 V.

Le générateur fournissait l’énergie électrique pour les moteurs électriques du moyeu de roue montés dans les roues avant. Il est donc juste de dire qu’il s’agissait de la première voiture de série au monde à proposer une transmission hybride. Ferdinand Porsche était déjà en avance sur son temps avec une vision d’un véhicule hybride.

Prototypes Porsche Cayenne Hybrid 2007
En 2007 peu avant l’été, Porsche a annoncé officiellement son intention de lancer une quatrième version du Cayenne d’ici la fin de la décennie (ce sera fait en 2010). Ce véhicule allait être alimenté par un moteur hybride (moteur à essence 3.0 l V6 et moteur électrique) et a été développé conjointement avec le groupe Volkswagen.

A l’occasion de l’IAA 2007, Porsche a dévoilé, aux côté de son Architektufahrzeug, une étude roulante d’un SUV sportif hybride à travers l’un des prototypes de Porsche Cayenne Hybrid. Basés sur le Cayenne avec son moteur V6, les prototypes du Cayenne Hybrid ont été testés intensivement sur les routes dès le milieu des années 2000.

Ce nouveau modèle révolutionnaire pour l’époque combinait le moteur à essence de 3,6 litres à injection directe (DFI – Direct Fuel Injection) de Porsche avec un moteur électrique, ce qui donnait déjà une consommation de carburant mixte de 9,8 litres au 100 kilomètres dans le nouveau cycle européen (NEDC).

Et en apportant d’autres améliorations, Porsche est arrivée à une réduction de la consommation de carburant à seulement 8,9 litres/100 kilomètres au moment où le Cayenne Hybrid était lancé sur le marché. Le moteur a ensuite évolué à un 3.0l V6, testé en 2009 sur de nouveaux prototypes de Porsche Cayenne S Hybrid.

Full Hybrid parallèle
Ce concept d’entraînement écologique sur le Cayenne est basé sur un système d’entraînement hybride complet, ce qui signifie que le véhicule est propulsé par un moteur à combustion essence et un moteur électrique capable de fonctionner indépendamment les uns des autres et ensemble dans un processus conjoint. Un deuxième embrayage entre les deux unités d’entraînement permet au moteur électrique de fonctionner complètement indépendamment chaque fois que cela est approprié.

L’électronique de puissance du véhicule, en se concentrant sur la position de la pédale d’accélérateur, détermine le niveau d’énergie électrique à fournir par la batterie de stockage installée à l’arrière du véhicule au moteur électrique afin de générer la puissance d’entraînement nécessaire. Une fois que le second embrayage est verrouillé, le moteur à combustion et le moteur électrique sont tous deux en mesure de transmettre leur puissance à la transmission. Dès que l’énergie électrique disponible a été consommée, le moteur électrique est automatiquement désactivé et le véhicule est entièrement entraîné par le moteur thermique.

Contrairement à d’autres concepts hybrides qui offrent leurs avantages principalement dans le trafic urbain, le système choisi par Porsche offre la possibilité de faire fonctionner le véhicule en mode 100% électrique  à des vitesses allant jusqu’à 120 km/h.

Le Full Hybrid parallèle améliore significativement l’accélération et le comportement, ce qui fait de ce concept une parfaite adaptation à la philosophie de Porsche, qui consiste à offrir des performances exceptionnelles combinées à une efficience maximale.

Un système avec trois composants principaux
Le Full Hybrid parallèle est composé du moteur à combustion, du moteur électrique et de la batterie. Ces composants sont coordonnés et orchestrés par le gestionnaire hybride recevant toutes les informations de conduite et d’énergie. Il contrôle le moteur électrique ainsi que le moteur à combustion pour une économie de carburant optimale dans toutes les conditions de conduite et à tout moment.

Quelques 20 000 paramètres de données doivent être définis pour le calculateur hybride. A titre de comparaison, le calculateur moteur « classique » ne nécessitait en 2007 que 6000 paramètres.

La batterie du système est logée dans l’emplacement situé sous le compartiment à bagages du Cayenne accueillant normalement la roue de secours. Elle est composée de 240 cellules générant une puissance globale de 288 volts. La batterie fonctionne à une puissance de 38 kW et stocke l’énergie générée par les freins lors de la conduite et par le déplacement du point de charge du moteur à combustion afin d’optimiser l’économie de carburant. L’énergie récupérée de cette manière peut alors être utilisée pour conduire en full électrique ou pour donner un gain de puissance supplémentaire en parallèle du moteur thermique en cours d’utilisation.

Ces trois modes de fonctionnement permettent l’utilisation exclusive du moteur électrique non seulement lors de l’accélération à vitesse modérée à des feux de circulation et lors des manœuvres de stationnement, mais aussi dans les zones résidentielles avec une limite de vitesse de 30 km/h. Le moteur électrique offre un autre avantage supplémentaire en fournissant un effet de freinage supplémentaire, l’énergie électrique générée dans le processus étant stockée dans la batterie et maintenue disponible pour une utilisation ultérieure lors de la conduite en mode électrique.

Le concept hybride choisi par Porsche combine une réduction de la consommation de carburant et des émissions de la voiture et notamment avec 0 émission en mode électrique avec la performance et la dynamique de conduite typique de Porsche. L’utilisation du moteur électrique réduit la consommation de carburant d’environ 15%. La réduction de la consommation de carburant était à l’époque le facteur prédominant dans la décision d’introduire un système hybride dans le Porsche Cayenne.

Débuts de la direction électro-hydraulique
La technologie hybride nécessite également des solutions pour d’autres défis. Sur un véhicule conventionnel, par exemple, la servodirection et le servofrein dépendent du fonctionnement continu du moteur thermique. Dans le cas de l’entraînement hybride, en revanche, la pompe de direction et de dépression du servofrein a été électrifiée et la pompe à huile mécanique de la transmission automatique a été remplacée par une pompe à huile électrique. L’introduction de la direction électro-hydraulique offre le contrôle et la précision si typiques des voitures Porsche.

Grâce à ces concepts et à quelques prototypes testés durant quelques années, Porsche a pu commercialiser en 2010 son premier véhicule hybride à travers le Cayenne. Le système hybride a ensuite été perfectionné et est ensuite apparu sur la Porsche Panamera puis sur les autres générations de Cayenne et de Panamera. Ces travaux ont permis à Porsche de passer à la voiture électrique via la future Mission E.

Photos : Porsche / 4Legend.com / D.R.

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