Porsche fait partie du petit cercle des constructeurs qui ont le plus donné aux compétitions Sport GT et Endurance, avec l’intention d’enrichir leur contribution au sport automobile également à l’avenir en s’engageant dans les défis qui attendent le secteur automobile, y compris le développement de la mobilité. .électrique. Cette intention est confirmée par la Porsche Mission R, le nouveau concept de voiture de course tout électrique destiné aux clients que la société basée à Zuffenhausen a présenté à l’IAA Mobility de Munich ces dernières semaines. La Mission R présente caractéristiques uniques et futuristes à la fois dans le groupe motopropulseur et dans le reste de la voiture, où chaque innovation n’est pas une fin en soi, mais contribue à rehausser l’esprit et les performances inhérentes à la propulsion électrique.
La Mission R bénéficie d’un quatre roues motrices, étant propulsé par deux motogénérateurs électriques répartis sur les essieux avant et arrière qui représentent l’avant-première de la nouvelle génération de moteurs électriques Porsche. Chaque unité est un générateur de moteur synchrone à aimant permanent, relevant ainsi du type PESM, acronyme de Permanently Excited Synchronous Machine. Dans celui-ci, le rotor interne est le fruit d’un algorithme d’optimisation visant à décrire la forme et le placement des aimants présents dans le rotor lui-même, capables de garantir le meilleur compromis entre l’interaction électromagnétique avec les bobines du stator et la résistance mécanique aux forces centrifuges élevées. Les mêmes aimants sont revêtus d’une matière plastique qui, en plus de contenir la dérive vers l’extérieur sous la poussée centrifuge, contribue à dissiper la chaleur générée à l’intérieur.
Comme dans les autres motogénérateurs électriques traditionnels, les bobines de cuivre du stator sont placées autour du rotor, l’innovation majeure résidant dans les méthodes de refroidissement permettant d’évacuer la chaleur générée par le passage du courant. Alors qu’il est d’usage que le liquide de refroidissement s’écoule à travers un chemin hélicoïdal formé à l’intérieur d’une chemise montée à l’extérieur et concentriquement au moteur, dans la Porsche Mission R l’huile de refroidissement s’écoule directement dans le stator, mais sans pénétrer dans la chambre du rotor. De cette façon, l’huile entre en contact direct avec les bobines de cuivre, assurant une meilleure évacuation de la chaleur, donc le maintien de températures de fonctionnement plus basses qui profitent à l’efficacité du moteur et ouvrent la possibilité de son exploitation plus agressive. Les ingénieurs Porsche ont également réussi à augmenter la densité des spires du stator, une caractéristique de construction qui dans les moteurs électriques correspond à une nouvelle amélioration de l’efficacité.
Batterie : 900 V et 82 kWh
La batterie propose à nouveau le concept de refroidissement direct de l’huile présent dans le stator du moteur électrique générateur. Contrairement à la tendance à refroidir le système au moyen d’un liquide circulant à l’intérieur d’une plaque d’aluminium placée en contact avec une ou plusieurs surfaces de l’ensemble batterie, dans le Mission R l’huile de refroidissement s’écoule à l’intérieur du pack, mouillant directement les cellules. De cette façon, toute la surface de la cellule unique est utilisée pour l’évacuation de la chaleur, garantissant à nouveau le maintien de températures de fonctionnement plus basses, permettant à la batterie de demander des puissances plus élevées et pendant une durée prolongée avant l’apparition de problèmes de refroidissement. .
La batterie est composée de cellules à haute densité de puissance, garantissant ainsi des performances élevées du groupe motopropulseur sans augmenter excessivement le poids total de la voiture. La batterie génère la tension exceptionnelle de 900 V et est capable de supporter des puissances de charge jusqu’à 800 kW sous régénération de freinage. La capacité est 82 kWh, 57% de plus en comparaison directe avec les batteries utilisées en Formule E, une valeur qui selon les techniciens Porsche devrait garantir des courses de sprint d’une durée comprise entre 25 et 40 minutes. Grâce à la technologie de charge rapide en outre, rebaptisé Porsche Turbo-charge, il est possible de restaurer 80% de la charge totale en 15 minutes environ.
Globalement, le groupe motopropulseur est capable de fournir jusqu’à 800 kW en mode de qualification, soit l’équivalent de 1088 cavalli, par conséquent, autour des performances des groupes motopropulseurs hybrides actuels de Formule 1. En course, les performances sont limitées pour éviter l’utilisation de déclassement des générateurs de moteurs électriques, c’est-à-dire leur affaiblissement progressif pour préserver leur intégrité. L’objectif était donc d’assurer une puissance maximale constante en course de 500 kW, soit 680 chevaux.
De l’exosquelette à l’aérodynamique active
Le châssis, l’aérodynamisme externe et le cockpit ont des caractéristiques qui distinguent la Porsche Mission R de la concurrence, visant à optimiser la technologie de propulsion électrique et donc non le résultat d’un pur exercice d’ingénierie. Tant dans le sport automobile que dans la production en série, l’un des problèmes liés au groupe motopropulseur électrique est en effet la faible densité énergétique des batteries développées jusqu’à présent, ce qui conduit à une augmentation de poids considérable afin d’avoir une autonomie acceptable. Les concepteurs de la Mission R ont donc allégé la voiture en allant travailler sur le châssis, notamment dans la structure anti-tonneau pour protéger le cycliste en cas de tonneau.
Une alternative plus légère mais tout aussi robuste a été préférée à la solution traditionnelle d’une structure métallique ancrée à la charpente. De la vue aérienne, vous pouvez en effet reconnaître ce qui a été renommé Exosquelette, un exosquelette composé de six éléments en matériau composite en fibre de carbone qui conçoivent un toit modulaire transparent grâce à l’interposition de panneaux en polycarbonate. Parmi ceux-ci il y a aussi un élément amovible pour permettre l’évacuation ou l’extraction du pilote en cas de besoin.
Compte tenu des difficultés des voitures électriques à assurer une autonomie étendue sans compromettre excessivement le poids, l’apparence aérodynamique de la Mission R a été optimisée pour réduire la traînée. À cet égard, il se démarque l’absence de rétroviseurs, sources d’une contribution considérable à la traînée aérodynamique globale, remplacées par deux caméras montées dans la partie supérieure des portes dont les images sont projetées directement dans l’habitacle.
Pour minimiser la traînée, les techniciens de Zuffenhausen ont également eu recours à l’aérodynamique active, baptisée PAA, acronyme de Aérodynamique avancée Porsche, mis en œuvre dans deux zones différentes de la voiture. Devant l’aérodynamique active contrôle l’ouverture de deux grilles placées dans les prises d’air sur les côtés du nez, qui dans les conditions de sollicitation de la charge aérodynamique maximale sont fermés. A l’arrière il est présent à la place un mécanisme de réglage de l’incidence de l’aile arrière, analogue à la technologie DRS utilisée en Formule 1 et dans d’autres compétitions.
La Mission R bénéficie d’une large utilisation de matériaux composites pour réduire le poids, mais pour la réalisation des composants non structuraux, une solution plus écologique que la fibre de carbone a été privilégiée, démontrant ainsi la cohérence avec la philosophie de faible impact environnemental qui est à la base de le développement de la mobilité électrique. Pour la production d’appendices aérodynamiques tels que des séparateurs, des jupes latérales et des diffuseurs, des dieux ont donc été sélectionnés matériaux composites renforcés de fibres naturelles, en acronyme NFRP, constitué de fibres de lin dont les cultures n’affectent pas l’agriculture vivrière. La création de matériaux composites en fibre de lin garantit 85 % d’émissions de CO2 en moins et, grâce à des coûts réduits, trouve progressivement son application en Formule 1.
Du simulateur à la piste et retour
À l’intérieur de l’habitacle se trouve le module de conduite, conçu pour être utilisé également à l’extérieur de la voiture comme plate-forme pour les simulateurs. La structure externe de l’assise est également constituée de matériaux composites en fibre de lin, tandis que les couches internes sont réalisées au moyen de impression en 3D. Dans le cockpit ils sont présents trois écrans qui communiquent différentes informations au pilote: sur le premier sont projetées les informations prioritaires du véhicule, telles que la charge de la batterie et les températures des différents composants, dont les pneumatiques ; la seconde transmet les images prises par les caméras qui remplacent les rétroviseurs ; le troisième contient les données biométriques du pilote, telles que la température corporelle mesurée depuis le siège lui-même.
UNE technologie de transmission aéroportée des données de la piste à la base de Weissach, permettant ainsi aux clients d’être assistés pendant la course à distance directement par les techniciens Porsche pour la résolution des problèmes techniques. Parmi les autres caractéristiques de la voiture, citons l’antipatinage, l’ABS, la direction assistée électrique et le frein électrique, nécessaires pour coordonner la contribution de freinage des générateurs électriques avec celle du système hydraulique.
Les ingénieurs de Porsche affirment que la Mission R devrait offrir des performances similaires à celles de la 911 GT3 Cup. le sprint de 0 à 100 km/h s’élève à 2,5 secondes, grâce à la transmission intégrale qui permet de profiter de l’adhérence offerte par les quatre pneus, améliorant ainsi la disponibilité typique du groupe motopropulseur électrique. Le poids total est plutôt de l’ordre de 1 500 kg, ce qui, comparé à plus de 1 000 chevaux maximum en mode de qualification, présente un rapport poids/puissance de 0,76 kW/kg. Sur ce front, la Mission R est donc plus proche des 0,93 kW/kg de la prochaine génération de Formule 1 que des 0,45 kW/kg de la Gen3 de Formule E attendus en 2023 ou des 0,48 kW/kg des reines Hypercar. de l’Endurance mondiale.
Les dirigeants de Porsche ont déclaré que la Mission R n’était pas destinée à participer à la FIA GT électrique annoncée au printemps. Cependant, il n’est pas exclu que la Mission R ne soit que le précurseur d’une application plus étendue des dernières innovations développées par les ingénieurs Porsche aux voitures qui sont les protagonistes des futurs programmes sportifs du constructeur allemand historique.
Photo: Salle de presse Porsche