Pour la présentation de la voiture de course Porsche 919 Hybrid LMP1 lors du test de pré-saison du Championnat du monde d’endurance FIA (WEC) 2017 à Monza, en Italie, Porsche a rassemblé pour la première fois ses modèles hybrides les plus puissants. Cette réunion des voitures de sport de haute technologie s’est déroulée sur la ligne de départ et d’arrivée de la célèbre piste de course dans le parc royal près de Milan.
L’avenir des voitures de sport est électrifiant: avec la Porsche 911 GT3 R Hybrid et la Porsche 919 Hybrid, deux fois victorieuse au Mans, Porsche a fait ses preuves sur les pistes de course et avec ses modèles de série. Avec le lancement de la Porsche 918 Spyder de 887 ch (652 kW) en 2013, Porsche a annoncé une nouvelle ère de super voitures sportives: en plus d’un moteur à huit cylindres de 4,6 litres, elle disposait également de deux moteurs électriques. Ensemble, les groupes motopropulseurs ont permis des performances de conduite à couper le souffle. Avec la nouvelle Panamera Turbo S E-Hybrid, Porsche a de nouveau franchi une nouvelle étape. Pour la première fois, un véhicule hybride rechargeable représente le véhicule le plus puissant de sa famille. Porsche travaille actuellement sur sa première voiture de sport à quatre places 100% électrique, devant être lancée avant la fin de la décennie. Le concept Porsche mission E, que Porsche a présentée à l’IAA 2015, a fourni le plan directeur de ce projet.
Les pionniers de la performance hybride soulignent la grande importance de l’électrification. Chez Porsche, l’innovation est une tradition. Porsche considère ce nouveau type de « E-Performance » – plus de puissance, plus de plaisir de conduite, une consommation de carburant réduite et des émissions polluantes réduites – en tant que kit de performance du futur. Dès le début, Porsche a vu la technologie hybride comme essentielle à la mobilité durable, mais aussi comme une forme d’efficience particulièrement élevée. Dès 1899, Ferdinand Porsche a conçu la Lohner-Porsche « Mixte ». Avec sa combinaison d’un moteur électrique alimenté par batterie et d’un moteur à combustion, elle est considérée comme la première voiture hybride de série du monde.
Porsche 911 GT3 R Hybrid (2010)
En 2010, Porsche s’est retourné vers le concept de conduite « Mixte ». Le constructeur de voitures de sport a de nouveau utilisé la piste comme laboratoire d’essai et, après plus de 20 000 victoires, a ouvert un nouveau chapitre dans l’histoire réussie de la Porsche 911 dans le sport automobile avec le Porsche 911 GT3 R Hybrid.
Le système hybride développé spécifiquement pour l’utilisation dans ce véhicule de test – la Porsche 911 GT3 R – différait considérablement des concepts traditionnels à cette époque. Un entraînement sur l’essieu avant avec deux moteurs électriques qui fournissaient chacun 82 ch (60 kW) a complété le moteur Flat 6 de 4.0 l développant 480 ch. Dans la version Evo introduite en 2011, chacun des deux moteurs synchrones activés en permanence développe 102 ch (75 kW). Dans les phases de freinage, les unités électriques ont inversé leur fonction et travaillaient comme génératrices. En conséquence, ils ont regagné l’énergie cinétique qui autrement aurait été dispersée en tant que chaleur perdue. Ainsi, pour la première fois dans les courses automobiles, on peut dire: celui qui freine, gagne!
L’énergie récupérée entraine un système mécanique de stockage d’énergie sous la forme d’un autre moteur électrique qui, associé à d’autres composants hybrides, était situé dans une cellule de sécurité en fibre de carbone au niveau de l’espace passager. Le système a été conçu et fabriqué par Williams Hybrid Power selon les spécifications de Porsche et a atteint des vitesses de rotation de 40 000 tr/min. Si le pilote fait appel à l’énergie stockée, par exemple pour des manœuvres de dépassement ou pour des accélérations supplémentaires, le volant moteur décélére électromagnétiquement en mode générateur. En conséquence, les deux moteurs électriques sur l’essieu avant ont initialement reçu suffisamment de courant pour fournir une puissance supplémentaire de 163 ch (120 kW) et 204 ch (150 kW) à partir de 2011, durant huit secondes maximum. En conséquence, la Porsche 911 GT3 R Hybrid a été temporairement transformée en un véhicule à quatre roues motrices.
Selon la situation de course, Porsche pourrait utiliser la conduite hybride pour améliorer les performances ou la consommation. Cela a permis aux stratèges de choisir entre un poids de réservoir plus bas ou plus de tours entre deux arrêts au stand. Bien que la victoire de la Porsche 911 GT3 R Hybrid lors de la course de 24 heures sur le Nürburgring n’ait pas été le but principal, le champion de la technologie innovante a presque réussi à le faire dès sa première édition en 2010. La Porsche 911 GT3 R Hybrid blanche et orange a pris sa retraite après 22 Heures et 15 minutes suite à un défaut mécanique dans le moteur à combustion. À cette époque, elle avait défendu son avance pendant huit heures, démontrant que la technologie hybride développée par Porsche était extrêmement compétitive sur la piste et représente un avantage significatif au sens de la «Porsche Intelligent Performance». La même année, la Porsche 911 GT3 R Hybrid a participé à des courses d’endurance au Road Atlanta (USA) et à Zhuhai (Chine) sans aucun problème. Au cours des 24 Heures du Nürburgring en 2011, la voiture de course hybride a rencontré des problèmes intérimaires dans son entraînement mécanique, mais a ensuite pu rattraper son retard et franchir la ligne d’arrivée à la 28ème place.
Porsche 918 Spyder (2013)
En 2013, avec le Porsche 918 Spyder hybride, Porsche a annoncé un développement qui, au cours de cette décennie, débouchera sur la première voiture de sport purement électrique de la marque, qui présentera une nouvelle ère. La Porsche 918 Spyder offre des performances élevées sur circuit, mais peut également rouler en ville sans émission polluante et pratiquement sans bruit. Grâce à sa technologie hybride rechargeable avancée, elle combine une puissance combinée de 887 ch (652 kW) avec une vitesse maximale de 345 km/h et une consommation de carburant moyenne de 3,1 litres/100 km selon le cycle NEDC. En 2013, la Porsche 918 Spyder est devenue la première voiture de sport de série à descendre sous la barre de sept minutes sur le circuit du Nürburgring Nordschleife. Son temps record de 6,57 minutes a été notamment dû à la poussée supplémentaire de ses deux moteurs électriques et à l’hybridation qu’avait acquise Porsche avec la 911 GT3 R Hybrid.
Une caractéristique spéciale de la supercar à deux places est ses trois moteurs indépendants. Ils peuvent être contrôlés individuellement, et se synchroniser pour obtenir une traction intégrale en exploitant toutes les possibilités. Un moteur V8 de 4,6 litres développant 608 ch (447 kW) est la base du concept. Au moyen d’un découpleur sec, il se connecte directement à un moteur électrique à commutation parallèle et développant 156 ch (115 kW). Les deux peuvent alimenter l’essieu arrière individuellement ou conjointement via la boîte de vitesses PDK (Porsche Doppelkupplung) à sept rapports. Si aucune puissance supplémentaire n’est nécessaire, les moteurs peuvent être complètement découplés à des vitesses allant jusqu’à 150 km/h. Cela permet de faire de rouler uniquement avec le moteur thermique.
Le deuxième entraînement électrique fonctionne mécaniquement, indépendamment de l’essieu arrière. Le moteur synchrone, activé en permanence avec le petit et léger rotor interne, combine un régime moteur maximum de 16 000 rotations par minute avec un développement performant. Via une transmission avec un rapport de transmission constant, elle envoie jusqu’à 129 ch (95 kW) aux roues avant. Cela signifie que la Porsche 918 dispose d’une traction intégrale temporaire qui améliore la traction et offre des avantages en termes de dynamique de conduite. Le moteur électrique avant fonctionne à l’aide d’un embrayage intégré uniquement jusqu’à la vitesse d’environ 265 km/h. En conséquence, la fonction tout électrique est disponible à tout moment.
En plus de booster, les deux moteurs électriques peuvent également regagner de l’énergie. Ce courant électrique est stocké dans des batteries au lithium-ion d’une capacité de 6,8 kWh. Placées en diagonale dans le sol monocoque derrière les sièges, elles se distinguent par des cellules individuelles spéciales. Comme cela est typique pour les voitures hybrides rechargeables, elles peuvent également être chargées sur une prise avec le chargeur alternatif embarqué en un maximum de 3,8 heures ou via la station de charge rapide en courant continu en option en seulement 25 minutes.
Porsche 919 Hybrid (depuis 2014)
Les expériences avec la 911 GT3 R Hybrid et la 918 Spyder ont également influencé le développement de la Porsche 919 Hybrid. Avec elle, la marque Porsche est revenue en catégorie LMP1 dans le championnat WEC en 2014, et a aussi été victorieuse aux 24 Heures du Mans. Avec une puissance totale de plus de 900 ch (662 kW), la 919 Hybrid, développée à partir d’une feuille blanche et étant extrêmement complexe, est le laboratoire de test le plus rapide et la voiture de course la plus innovante que Porsche ait jamais construite.
Dès le début, son concept technique audacieux a suivi un objectif clair: efficacité énergétique optimale grâce à la plus grande efficience possible de tous les composants. Cela s’applique également à l’aérodynamique des prototypes du Mans et à la construction légère sans compromis de tous les éléments, en particulier les systèmes de récupération et de transmission d’énergie – des technologies de pointe qui sont d’une grande importance pour les modèles de série. Ces technologies incluent la technologie 800 volts, qui distingue également le véhicule Mission E de conception purement électrique. La version de série de ce concept sera lancée avant la fin de la décennie.
Compte tenu de la réglementation technique du WEC, qui a été introduite pour la première fois en 2014 et offrant aux ingénieurs de la 919 une grande liberté pour les solutions créatives, Porsche a choisi un chemin inhabituel: la transmission hybride repose sur deux systèmes de récupération d’énergie différents. Le premier fonctionne relativement conventionnellement et dérive de la 911 GT3 R Hybrid: un générateur sur l’essieu avant transforme l’énergie cinétique en énergie électrique lors des phases de freinage. Le deuxième est plus avancé et même aujourd’hui est sans précédent sur la grille de départ en WEC car il accède à l’énergie thermodynamique du flux de gaz d’échappement. Pour ce faire, une turbine supplémentaire a un rôle de récupération d’énergie sur la wastegate: la vanne de régulation protège les systèmes de turbo des surcharges en permettant de dissiper les pics de pression. À partir de cette énergie des gaz d’échappement, précédemment perdue, l’unité appelée MGU-H (Motor Generator Unit Heat) génère un courant électrique. En conséquence, la Porsche 919 Hybrid est la seule voiture de sport de la catégorie LMP1-H qui récupère l’excès d’énergie non seulement pendant le freinage, mais aussi lors de l’accélération.
En ce qui concerne la question du support de stockage de l’énergie dans la 919, le système de stockage d’énergie du volant moteur utilisé dans la 911 GT3 R Hybrid semblait initialement être le premier choix, mais Porsche a de nouveau poursuivi un chemin plus audacieux avec un concept innovant: des batteries au lithium-ion auto-développées, refroidies par liquide, qui sont basées sur la technologie cellulaire de la société partenaire A123 Systems, combinant une capacité de stockage relativement élevée avec une densité de puissance élevée. Ainsi, elles offrent le meilleur compromis entre la consommation d’énergie rapide et la puissance de sortie. En phase d’accélération, leur énergie s’écoule vers le générateur avant, qui fonctionne alors comme un seul moteur électrique et entraîne les deux roues avant par un différentiel. Cela donne à la Porsche 919 Hybrid une traction intégrale temporaire, car le moteur 4 cylindres de 2,0 litres fournit uniquement la puissance vers l’essieu arrière.
Un point remarquable dans la réglementation LMP1-H du WEC est que la quantité d’énergie électrique qui peut être récupérée par tour et pouvant être relancée est limitée. En 2015, la Porsche 919 Hybrid est devenu le premier prototype à être présenté dans la catégorie supérieure de 8 mégajouls. Pour le Circuit des 24 Heures du Mans, long de 13,629 km, cela signifie que le prototype peut appliquer exactement 2,22 kilowattheures (kWh) de courant par tour et consomme l’équivalent de 8 MJ (1 MJ = 0,28 kWh) et un maximum de 4,31 litres d’essence. L’énergie électrique que la Porsche 919 Hybrid a récupéré au Mans dans chacune des courses de 24 heures en 2015 et 2016, où elle a été victorieuse les deux dernières années, suffirait à alimenter une maison unifamiliale pendant trois mois.
Porsche Panamera Turbo S E-Hybrid (2017)
Le modèle le plus récent de la gamme hybride Porsche est le Panamera Turbo S E-Hybrid. La berline à quatre portes a célébré sa première mondiale au Salon de l’automobile de Genève au début du mois de mars 2017 et se situe au sommet de sa famille. La coopération du moteur V8 de 4,0 litres de la Panamera Turbo avec le moteur électrique de 136 ch (100 kW) développe une puissance totale de 680 ch (500 kW) et une excellente distribution de puissance avec un couple maximal de 850 Nm. Cela lui permet d’accélérer de 0 à 100 km/h en 3,4 secondes et d’atteindre une vitesse maximale de 310 km/h.
La batterie à haute tension lithium-ion refroidie par liquide installée dans la zone arrière a une capacité de 14,1 kWh. Grâce à une tension de 230 volts avec dix ampères, elle est complètement rechargée en six heures. Le chargeur optionnel de bord avec une puissance de 7,2 kW raccourcit le processus de chargement à 2,4 heures.
Comme dans la Porsche Panamera 4 E-Hybrid, le découpleur utilisé dans le module hybride Porsche est actionné électromécaniquement par un actionneur d’embrayage électrique (ECA). L’avantage est le temps de réponse court et le haut niveau de confort. La stratégie de boost de la Panamera à 4 roues motrices, qui peut parcourir jusqu’à 50 kilomètres en mode 100% électrique, provient de la Porsche 918 Spyder.
La Panamera Turbo S E-Hybrid commence par un mode « E-Power » purement électrique par défaut. Lorsqu’un point de pression est passé dans la pédale d’accélérateur ou lorsque le niveau de charge de la batterie descend en dessous d’une valeur minimale, le mode « Hybrid Auto » est activé. Ensuite, la puissance des deux moteurs est disponible.
Les quatre modèles Porsche hybrides prouvent que cette combinaison de deux sources d’énergie rapproche les performances et l’efficience – tant sur la route que sur la piste de course.
