Aussi étrange que cela puisse paraître, les constructeurs automobiles voient de plus en plus la Formule E, le championnat de courses de voitures électriques, comme un banc d’essai pour les technologies innovantes. Les leçons apprises sur le circuit de course – surtout par rapport à la technologie de batterie – seront essentielles pour améliorer les véhicules électriques (VE) grand public, estiment les ingénieurs.
À l’échelle mondiale, les VE représenteront près du tiers des ventes de voitures neuves d’ici à 2030, d’après un rapport préparé par la division de conseil en gestion de Deloitte. Toutefois, les consommateurs sont préoccupés par le coût et l’autonomie des modèles actuels, de même que par l’envergure du réseau de recharge.
« Le sport automobile développe très vite la technologie. Personne n’aime perdre. Et quand on perd, on doit immédiatement corriger le tir, car la prochaine course est dans trois ou quatre semaines, explique Allan McNish, ancien pilote de Formule 1 et du Mans, aujourd’hui patron de l’écurie Audi en Formule E.
Habituellement, les voitures grand public suivent un cycle de production pouvant atteindre cinq ans, depuis la conception jusqu’à leur livraison chez les concessionnaires. En Formule E toutefois, la technologie passe des voitures de course aux voitures de série en aussi peu que 12 mois.
Contrairement à la Formule 1, où l’aérodynamique est un important facteur de différenciation entre concurrents, les voitures en Formule E sont identiques. Toutes les écuries utilisent les mêmes batteries, châssis et carrosseries. Ce qui les distingue, c’est leur groupe motopropulseur – le mécanisme qui transmet la puissance du moteur aux essieux du véhicule – et les logiciels qui servent à gérer ce système.
« On pourrait dès aujourd’hui prendre le groupe motopropulseur de l’une de mes voitures de course tel qu’il est, l’installer sur une voiture sport ordinaire et la conduire à Londres », explique Sylvain Filippi, directeur général d’Envision Virgin Racing, une écurie de Formule E.
Lors de la saison inaugurale (2014-2015) du circuit Formule E, la première génération de batteries a établi la viabilité des courses de voitures électriques. L’an dernier, les batteries « Gen2 » (deuxième génération) ont permis de doubler l’autonomie des voitures et d’atteindre une plus grande vitesse maximale, malgré une batterie de même volume, explique James Barclay, directeur de l’écurie Panasonic Jaguar.
La Formule E veut faire un autre pas en avant avec Williams Advanced Engineering (WAE), qui conçoit un nouveau système de batterie (Gen3) en vue de la saison 2022-2023.
Malgré un taux d’efficacité de 95 % du groupe motopropulseur en Formule E, il y a possibilité d’ajouter une seconde unité régénérative sur l’essieu avant. Cette technologie récupère l’énergie cinétique de la voiture lorsqu’elle ralentit et place le moteur électrique en marche arrière. Il devient alors une génératrice qui renvoie l’énergie à la batterie. Le pilote n’a même pas besoin d’appuyer sur les freins.
Plus petite, plus légère et plus puissante que les versions précédentes, la batterie Gen3 pourra en outre se régénérer assez rapidement pour permettre des arrêts de recharge aux puits durant les courses.
Pas plus tard qu’en 2018, les pilotes de modèles de première génération devaient changer de voiture pour terminer la course. De telles percées en technologie de recharge pourraient s’appliquer aux voitures grand public.
Pourtant, certains défis persistent, opine Bob Stojanovic, directeur, Infrastructure de véhicules électriques à ABB, le groupe de technologie énergétique. Quoique les batteries plus grandes se rechargent plus rapidement, le taux de recharge diminue dès que la capacité atteint la barre des 80 %.
La tension d’une voiture est un autre facteur limitant en ce qu’elle détermine le niveau du courant qu’elle peut recevoir. Pour illustrer son propos, Bob Stojanovic fait l’analogie bien imparfaite avec un boyau de jardin – plus le diamètre est grand, plus le volume d’eau et le débit seront élevés. La Taycan de Porsche, par exemple, offre une tension deux fois plus élevée que celle d’un VE standard (800 V), ce qui réduit de moitié son temps de recharge, une première dans l’industrie.
Les nouveaux chargeurs de 160 kW d’ABB pour la Formule E, capables de recharger deux voitures simultanément, seront commercialisés afin de réduire les coûts des exploitants, qui pourront doubler la capacité de recharge pour le coût d’installation d’une seule borne de recharge. Par ailleurs, d’autres joueurs comme Enel X ont tiré parti de la Formule E pour mettre à l’épreuve leur équipement de recharge à des températures oscillant de 5 °C à 40 °C sur des circuits à Santiago au Chili et à Marrakech.
Des percées en matière de logiciels renforcent ces innovations. Notamment, Jaguar s’est servie de données de température des batteries collectées durant le championnat eTrophy pour accroître de 20 km l’autonomie de son VE grand public, l’I-Pace, qui peut désormais parcourir 470 km par charge. Tesla opte pour l’approche automatisée, soit le téléchargement des nouvelles versions de logiciels pour ses voitures.
« Nous avons vu amplement de cas où, pressés de mettre en marché leurs produits, des constructeurs ont simplement vidé le compartiment moteur pour le remplir de batteries », explique Douglas Campling, ingénieur-chef à WAE. Or, l’industrie rate le coup. À l’avenir, les batteries feront partie intégrante de « la structure du véhicule », de manière à accorder plus de marge pour concevoir et fabriquer l’intérieur.
Pour Alejandro Agag, toutefois, la réponse est simple : « La seule façon d’inciter ces grands constructeurs à développer de plus en plus de technologies, c’est la concurrence. Le désir de gagner. »
Source : Patrick Mulholland, 9 septembre 2020, Financial Times. Utilisation avec l’autorisation du Financial Times. Tous droits réservés.
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