Voitures
Mythbusters: systèmes hybrides
Cliquez pour découvrir comment Ferrari a exploité la technologie hybride en F1, en endurance et sur route
Tout cela a naturellement alimenté la LaFerrari, lancée trois ans plus tard sur le même salon. Même si le V12 atmosphérique de 6,2 litres était la vedette, le moteur électrique de 163 ch de la nouvelle voiture n’en était pas moins une merveille technique dont les niveaux d’efficacité et de densité de couple étaient proches de ceux de la F1. Il était fixé à l’arrière de la boîte de vitesses au moyen d’un groupe d’engrenages, avec deux onduleurs électriques montés sur le dessus de la cloche de transmission. Un deuxième moteur électrique auxiliaire remplaçait l’alternateur traditionnel pour réduire le poids et la masse.
Le bloc-batteries haute tension, composé de 120 cellules réparties en huit modules, a été assemblé par le département des courses de F1. Il était placé à l’intérieur d’un boîtier en Kevlar et isolé de l’habitacle par une couche de verre. Ces onduleurs et deux transformateurs de courant continu contrôlaient la distribution d’énergie ; le résultat a été une parfaite intégration entre le moteur à combustion et le moteur électrique.
Avec une puissance de 963 ch, la LaFerrari explosait tous les paramètres de performance habituels grâce au système hybride qui lui permettait de passer de 70 à 120 km/h en deux fois moins de temps que l’Enzo (3,4 secondes contre 7,2 secondes).
La réponse transitoire était tout aussi impressionnante. En accélérant à partir de 2 500 tr/min en quatrième vitesse, il n’aura fallu que 0,1 seconde pour que 90 % de la puissance totale soit délivrée. C’est ce qu’on appelle avoir de la réactivité.
Le concept 599 Hy-Kers a démontré comment la technologie KERS F1 pouvait être transférée sur route
Puis arriva la SF90 Stradale, le premier véhicule hybride rechargeable Ferrari. Cela a davantage élargi le champ d’action avec un mode eDrive qui fournissait une autonomie purement électrique allant jusqu’à 25 km. Trois moteurs électriques ont ajouté 217 ch aux 780 ch du V8 biturbo de 4,0 litres pour déployer une incroyable puissance totale de 1 000 ch. Les voitures modernes sont de plus en plus qualifiées de software-designed, et la logique de contrôle complexe de la SF90 Stradale va certainement dans cette direction. Mais tout est presque au service de la maniabilité et des performances, qu’il s’agisse du couple vectoriel sur l’essieu avant ou du contrôle de traction électrique qui gère le dérapage des roues en déployant une énergie cinétique supplémentaire plutôt qu’en freinant le moteur comme c’est le cas habituellement.
Il existe également un système brake-by-wire, nécessaire en raison de la quantité de freinage régénératif récupérée par les moteurs électriques. Harmoniser les freins à friction habituels avec le système régénératif est l’un des plus grands défis auquel une hybride puissante est confrontée, un défi que la SF90 Stradale relève avec brio.
Ce sentiment d’harmonie grandit au fur et à mesure que Ferrari développe sa technologie hybride. Prenons la 296 GTB, dont le V6 turbo de 2,9 litres adopte une configuration en V « hot » à 120°, il est donc bas et large pour un centre de gravité amélioré. Il produit 663 chevaux à lui seul. Il est relié à une boîte huit vitesses à double embrayage et à un différentiel électronique, intégré à un moteur électrique monté à l’arrière qui produit 167 chevaux de plus. En mode « qualifying », la 296 GTB a une puissance totale de 830 chevaux. Le moteur thermique et le moteur électrique s’épousent à la perfection grâce à un embrayage supplémentaire placé entre les deux sources d’énergie, qui les découple lorsque la voiture roule en mode électrique pur. Une batterie haute tension de 7,45 kWh alimente le moteur électrique.
La première Ferrari F1 hybride a fait ses débuts en 2009. L'hybridation rend les Ferrari de route plus puissantes et plus efficaces depuis la LaFerrari de 2013
Ferrari utilise un dispositif appelé TMA (transition manager actuator) pour optimiser le flux d’énergie entre l’électricité et la combustion interne, avec un logiciel breveté qui assure la fluidité et l’instantanéité de l’ensemble. La sensation est celle d’un moteur atmosphérique produisant un son merveilleux, un véritable exploit compte tenu des différents défis. La conduite silencieuse en mode électrique est tout aussi étrangement exaltante.
La rationalisation est actuellement un terme très en vogue dans le secteur, même s’il serait préférable de parler de « redimensionnement ». La Ferrari 499P, double vainqueur au Mans, est propulsée par un V6 biturbo de 3,0 litres de 680 ch, avec un moteur électrique sur l’essieu avant, fournissant un surcroît de 272 ch, et une transmission intégrale pour les vitesses supérieures à 190 km/h (conformément au règlement du Championnat du monde d’endurance). Cette technologie a fortement influencé la nouvelle supercar F80, équipée d’un groupe motopropulseur semblable. Elle peut passer de 0 à 100 km/h en seulement 2,15 secondes, de 0 à 200 km/h en 5,7 secondes et sa vitesse de pointe est limitée à 350 km/h. Encore une fois, cette réactivité est phénoménale.
La F80 s'inspire directement de la 499P victorieuse au Mans, avec une puissance hybride de 1 200 ch
La puissance totale du système est de 1 200 ch, dont 900 ch pour le moteur thermique et 300 ch pour le système hybride. Le moteur biturbo est associé à un moteur électrique placé entre la turbine et le compresseur pour accélérer sa montée en régime. Ferrari a parcouru un long chemin depuis la 599 Hy-Kers, comme en témoignent les moteurs électriques légers de la F80, conçus et fabriqués à Maranello, ainsi que l’ingénierie de l'intelligence désormais utilisée. Il y en a deux sur l’essieu avant et un sur l’essieu arrière, pour le couple vectoriel et la transmission intégrale. Le réducteur avant est bidirectionnel. Ainsi, le courant alternatif produit par l’essieu électrique lors du freinage régénératif se transforme en courant continu pour recharger la batterie. Le réducteur sur le moteur électrique arrière MGU-K repris de la F1 – qui pèse 8,8 kg et tourne à 30 000 tr/min – sert à démarrer le moteur à combustion, à renvoyer l’énergie récupérée vers la batterie, et à assurer un « remplissage de couple » sous charge. La batterie haute tension est également fortement influencée par la F1 : 204 cellules au lithium sont regroupées en trois modules dans un boîtier en fibre de carbone logé en bas du châssis pour optimiser le centre de gravité.
Il est intéressant de noter que la maîtrise de Ferrari dans le domaine des systèmes hybrides (batteries, réducteurs, modules d’alimentation etc.) implique que la LaFerrari pourra être équipée à l’avenir d’une nouvelle batterie de pointe. Toutes les Ferrari hybrides bénéficient d’une extension de garantie de huit ans. La boucle est bouclée, l’harmonie est reine.
[Image d'ouverture : la Ferrari 499P de 2023]