Porsche vient de dévoiler dans le magazine Christophorus de nombreuses informations techniques concernant son premier véhicule 100% électrique qui sera dévoilé et commercialisé en 2019 : la Porsche Taycan.
Moteurs et performances
La Porsche Taycan adopte un tout nouveau concept d’entraînement basé sur le principe de la performance intelligente, un principe tissé dans la fibre de chaque Porsche. « Nous avons opté pour un moteur synchrone à excitation permanente dans le Taycan », rapporte Heiko Mayer, chef de projet du groupe propulseur. « Ils combinent une haute densité d’énergie avec de fortes performances soutenues et une efficacité maximale. » Deux moteurs synchrones à excitation permanente (PSM – Permanently excited Synchronous Motors), comme ceux présents dans la Porsche 919 Hybrid victorieuse au Mans, génèrent un mouvement rotatif permanent qui n’ont pas besoin d’être. Il s’agit d’une prouesse technique obtenue en ayant un rotor à aimantation permanente forcé dans un mouvement rotatif par le champ magnétique du stator.
Les moteurs électriques PSM sont les turbos dans le milieu des moteurs électriques. Ils offrent à la fois des performances extrêmement élevées et une efficacité maximale. Un moteur alimente l’essieu arrière du Taycan, l’autre les roues avant. Ensemble, ils génèrent plus de 600 ch (440 kW) et sont alimentés par des batteries conçues pour fournir cinq cents kilomètres d’autonomie.
Le 0 à 100 km/h est atteint en moins de 3,5 secondes et la vitesse de 200 km/h en moins de 12 secondes. Les moteurs PSM convertissent l’énergie électrique en énergie avec une grande efficacité, douceur et une production soutenue tout en générant relativement peu de chaleur. Une Porsche dotée de la technologie d’entraînement électrique est naturellement également prête pour rouler sur la piste.
Les moteurs PSM permettent également un design très compact. Comme le fait remarquer Heiko Mayer, « cela permet de rendre les moteurs et les batteries plus petits et plus légers avec les mêmes chiffres de puissance ». Et pour économiser encore plus d’espace, les bobines des électro-moteurs disposent d’une technologie dite en épingle à cheveux. « Les bobines sont faites de fils qui ne sont pas ronds, mais plutôt rectangulaires », explique Naser Abu Daqqa, directeur des systèmes d’entraînement électrique chez Porsche.
« Cela permet de mieux emballer les fils et d’obtenir plus de cuivre dans les bobines, ce qui augmente la puissance et le couple avec le même volume. » L’électronique de puissance du Taycan est également optimisée pour l’efficience. Les onduleurs qui convertissent le courant continu de la batterie en courant alternatif pour le moteur électrique ne fonctionnent pas avec une fréquence d’impulsion fixe comme c’est souvent le cas, mais avec une fréquence d’impulsion variable en continu. « Donc, le moteur tourne toujours au point de fonctionnement optimal », explique Mayer. Des performances intelligentes sont également fournies par le système de refroidissement. Les capteurs de température détectent les exigences de refroidissement en temps réel, tandis que le logiciel garantit que l’eau de refroidissement est immédiatement dirigée vers les bons endroits. Si le conducteur le couvre, le refroidissement passe également à la vitesse supérieure, assurant une puissance constante.
Batterie de 800 V avec de cellules de 4 V
Plutôt que d’installer des batteries lourdes, Porsche opte pour une recharge rapide. L’électricité circule à travers quelque quatre cents cellules qui sont connectées en série et en parallèle. Chaque cellule individuelle a un courant d’environ 4 volts. Contrôlé par le système de gestion de la batterie, tout cela équivaut à une batterie de 800 volts. « C’était un défi majeur pour atteindre une telle capacité de batterie à la fois pour charger et décharger sur toute la plage de température », explique Nora Lobenstein, responsable de tous les systèmes de stockage d’énergie chez Porsche. Les solutions sont un protocole de charge intelligent et un système d’échangeur de chaleur efficace qui amène rapidement les batteries à la température de fonctionnement et les refroidit de manière fiable sous de lourdes charges, par exemple lors d’un pic de consommation ou lors d’une charge rapide. Le système de chargement rapide Porsche permet d’obtenir une autonomie de quatre cents kilomètres en une quinzaine de minutes, sur les 500 km d’autonomie maximale. Mis à part les courtes pauses de voyage pour charger, la technologie de 800 volts permet d’avoir des câbles plus minces dans la voiture permettant d’économiser du poids et ainsi obtenir de meilleures performances.
Mais pour Lobenstein, le thème des batteries ne s’arrête pas là. La durabilité est plus qu’un simple terme marketing à Weissach. Les développeurs de Porsche étudient déjà intensément comment les batteries de Taycan peuvent être réutilisées dans le futur.
Recharge
Il faudra des années pour construire un réseau de recharge complet pour les véhicules électriques. Pour accélérer le processus, Porsche retrousse ses manches. « Une charge plus rapide ne fonctionnera qu’avec une capacité de charge supérieure; c’était clair dès le départ », explique Fabian Grill, qui travaille à l’expansion de l’infrastructure de recharge pour Porsche. Ses collègues avaient déjà établi une condition préalable importante : la Porsche Taycan, la première voiture de sport Porsche à propulsion électrique, fonctionne avec une batterie de 800 volts. Afin de pouvoir utiliser ces possibilités techniques dans la vie de tous les jours, Porsche pousse l’expansion d’une infrastructure de recharge rapide.
Porsche poursuit trois options : d’abord, la recharge à domicile possible avec une station de charge ou de manière inductive via une plaque de base dans le sol. Deuxièmement, la tarification dans les villes – possible à travers l’infrastructure existante. Et troisièmement, en chargeant le long des principaux axes de circulation en Europe. La coentreprise Ionity a été créée pour faire exactement cela. Avec le groupe BMW, Daimler AG, Ford Motor Company et le groupe Volkswagen avec Audi, Porsche prépare le terrain pour la mise en place d’un puissant réseau de recharge rapide pour les véhicules électriques en Europe. La construction et l’exploitation de quelque quatre cents parcs de recharge rapide d’ici 2020 sont des étapes importantes pour rendre également l’électromobilité viable sur de longues distances et s’établir ainsi sur le marché. Chaque parc de recharge rapide Ionity aura plusieurs points de charge. Ils permettent de charger un véhicule tous les 100 à 150 kilomètres le long du réseau routier européen. Au fur et à mesure que le nombre de véhicules électriques augmentera, l’infrastructure s’améliorera également. Ainsi, d’ici 2020, les clients auront accès à des milliers de points de «charge haute puissance» (HPC – High-Power Charging) indépendants de la marque et de la capacité. La capacité de charge allant jusqu’à 350 kilowatts par point de charge permet aux véhicules conçus en conséquence d’atteindre des temps de charge nettement plus courts par rapport aux systèmes disponibles aujourd’hui.
« Branchez et chargez rapidement » est la devise. Le paiement est complètement automatique. Porsche et sa filiale de développement Porsche Engineering poursuivent un concept interne modulaire pour des parcs de recharge ultrarapides. Qu’il s’agisse de stations individuelles à la campagne ou de douzaines de stations de recharge le long des autoroutes : la solution est un système intelligent avec une évolutivité pratiquement illimitée. Et c’est important pour rendre les parcs de recharge efficaces et rentables. Pour les clients Porsche, la priorité principale est de pouvoir charger rapidement leur véhicule même lorsque le réseau électrique local est faible. C’est désormais possible grâce aux batteries tampon intermédiaires, qui ont toujours une capacité suffisante. Concrètement, cela signifie une recharge rapide en une quinzaine de minutes sur une distance de quatre cents kilomètres à chaque point de charge Porsche. Le fonctionnement des bornes de recharge via l’écran tactile est à peu près aussi intuitif qu’un guichet automatique et tout aussi sécurisé. L’expansion de l’infrastructure de recharge progresse également aux États-Unis et en Chine.
La solution de Porsche peut être utilisée universellement pour tout véhicule électrique. Le calculateur détecte le type et réduit le courant de charge si le modèle n’est pas conçu pour une charge rapide. Grâce à cette infrastructure, un esprit de pionnier se traduit par une fonctionnalité et une sécurité d’autonomie fiables.
Photos : Porsche
