WEC. UN CHOIX CORNÉLIEN, LA CLASSE D’HYBRIDATION EN LMP1

WEC-2015-PAUL-RICARD-Le-jeudi-26-Mars-Presentation-des-trois-Reines-de-la-saison-PORSCHE-AUDI-TOYOTA-Photo-Max-MALKA

 

 

 WEC-2015-La-voie-des-Stands-du-Circuit-PAUL-RICARD-Photo-Antoine-CAMBLOR


WEC-2015-La-voie-des-Stands-du-Circuit-PAUL-RICARD-Photo-Antoine-CAMBLOR

 

La classe d’hybridation en LMP1, un choix … cornélien!

Depuis 2014, l’ACO (Automobile Club de l’Ouest) et la FIA (Fédération Internationale de l’Automobile) ont mis en place un règlement concernant les moteurs, ayant pour objectif de diminuer de 30% la consommation des prototypes de la catégorie reine, celle des LMP1.

Ils veulent ainsi démontrer tous les bienfaits de la compétition automobile, en laissant les ingénieurs trouver des solutions transposable ensuite aux véhicules de série.

Et pour ce faire, ils ont favorisé l’hybridation des motorisations.

Hybride, cela veut dire que deux types d’énergie sont combinés à bord d’une voiture pour alimenter son unité de puissance. Ainsi a-t-on vu fleurir dans cette catégorie, des moteurs thermiques, auxquels sont adjoint des motorisations électriques.

 

La solution, c’est l’hybride

 WEC 2015 - PAUL RICARD - Presentation des voitures Jeudi 26 mars - Photo Max MALKA.


WEC 2015 – PAUL RICARD – Présentation des voitures Jeudi 26 mars – Photo Max MALKA.

 

Pour la partie thermique, le sport automobile est habitué de longue date à gérer l’énergie consommée par la voiture : on fait régulièrement le plein de carburant fossile, essence ou diesel selon le type de moteur, et la voiture consomme ce carburant tout au long des tours parcourus.

Pour la partie électrique, c’est plus compliqué. En effet, recharger des batteries prend beaucoup plus de temps (facteur 10) que remplir un réservoir d’essence. En conséquence, il est impératif de ne pas avoir à s’arrêter pour « faire le plein d’électricité ». Il va donc falloir générer cette électricité en roulant.

Pour cela, deux solutions sont aujourd’hui à disposition : la récupération de l’énergie dissipée lors des freinages, et la récupération de l’énergie dispersée dans les échappements des moteurs, où les gaz ont une vitesse et une température généralement inutilisée hormis par les turbocompresseurs.

Le règlement autorise l’assemblage de trois types de systèmes. On va pouvoir trouver sur la piste des voitures équipées d’un moteur thermique, auquel est adjoint un ensemble moteur/générateur électrique agissant sur les roues et générant du courant lors des freinages, appelé MG K – Motor Generator Unit Kinetic et/ou  une unité de récupération de l’énergie des gaz d’échappement, via des turbogénérateurs électriques et dénommé MGU-H pour Motor Generator Unit Heat.

Charge ensuite aux constructeurs de choisir comment stocker cette énergie pour en délivrer tous les tours, la valeur autorisée par le règlement. Là aussi plusieurs solution se confrontent : les batteries classiques, les super-condensateurs, les volants d’inertie, en attendant d’autres technologies pour bientôt…

Comme le but est de démontrer que l’on peut faire des économies d’énergie en utilisant de telles technologies, l’ACO et la FIA ont indiqué que la quantité d’énergie récupérée influerait directement la quantité de carburant fossile allouée au véhicule.

Les organisateurs avaient été échaudés par les expériences des années 80, époque où l’on avait limité la consommation globale des 24 heures du Mans à 2650 l d’essence par voiture. Cela avait généré une véritable procession de voiture dont la seule préoccupation était de rallier l’arrivée sans tomber en panne d’essence après avoir surconsommé durant la bataille des premières heures. Pour ne pas tomber dans le même piège, ils ont choisi de fixer une limite de carburant autorisée par tour de circuit.  Car limiter ainsi la quantité d’essence sur un tour revient à limiter la puissance du moteur.

Et pour offrir un maximum de possibilités et de choix aux concurrents, le législateur s’est arrangé pour déterminer différentes catégories d’hybridation, basées sur le concept suivant : plus on autorise l’utilisation de l’énergie alternative, plus on réduit la quantité d’énergie fossile allouée à la voiture. Il a voulu maintenir un certain équilibre, pour assurer le coté spectaculaire de la course avec des voitures se battant à coup de 1/10ème de secondes, mais en laissant forcément un petit avantage à celui qui utilisera le plus d’énergie alternative.

Ainsi ont été créées les 5 classes d’hybridation que nous connaissons maintenant, de 2, 4, 6 et 8 MJ (méga joules) délivrées par les motorisations alternatives. Ces valeurs représentent la quantité d’énergie récoltée, électrique la plupart du temps, qui sera restituée au véhicule durant un tour de circuit.

On le voit, cela ne représente que peu face à l’énergie fossile consommée – entre 130 et 150 MJ au tour suivant le type de motorisation -, mais cette énergie est « gratuite » puisque générée par la voiture elle-même (voir le tableau extrait du règlement 2015 en fin d’article).

Pour faire simple, 1 MJ représente 1000 kW pendant 1 seconde, ou encore 1340 ch pendant 1 seconde (si il s’agit d’un moteur électrique).

Donc, dans la classe 8 MJ, ce sont 10720 ch durant 1 seconde qui sont disponibles. Bien évidemment, l’idée n’est pas de délivrer cette puissance  pendant une seule seconde, mais de la répartir tout au long du tour de circuit, aux endroits stratégiques : sortie de courbes moyennes et lentes par exemple. Les ingénieurs peuvent donc choisir d’utiliser  536 ch durant 20 secondes ou alors de répartir encore plus la puissance avec 268 ch durant 40 secondes

 

Les choix des constructeurs

 WEC-2015-PAUL-RICARD-Le-jeudi-26-Mars-Presentation-des-trois-Reines-de-la-saison-PORSCHE-AUDI-TOYOTA-Photo-Max-MALKA

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Les équipes présentes dans cette année 2015 ont donc été amenées à faire des choix. Les «équipes privées », qui peuvent difficilement se payer une motorisation hybride bien plus lourde et coûteuse que le simple moteur thermique (moteur/générateur, batterie, électronique de puissance, électronique de gestion) restent en mode non hybride.

Les autres, les constructeurs, doivent déterminer la tranche d’hybridation leur convenant le mieux en tenant compte des capacités de leur moteur thermique (puissance / consommation) de leurs systèmes hybrides (capacité à générer de l’énergie, électrique ou non, avec les MGU K ou MGU H et à la restituer aux roues), et enfin  de celles de leur système de stockage d’énergie (poids, vitesse de charge et de décharge de l’accumulateur d’énergie).

Plus ils disposent d’énergie alternative, plus ils auront de puissance  complémentaire… mais moins ils disposeront de carburant fossile à consommer. Pour cela, le législateur contrôle en permanence la consommation au tour de chaque voiture durant la course.

Et si un concurrent dépasse durant un tour cette consommation maximum imposée, il devra revenir à la normale en consommant moins que son allocation durant les deux tours suivants au plus.

L’équilibre est donc difficile à trouver. Et finalement, nous nous retrouvons avec quatre constructeurs, tout au moins à partir du Mans, qui ont choisis… 4 solutions différentes décrites dans le tableau ci-dessous !

 

WEC 2015 letableau HYBRIDE 1

 

On le voit, les trois premiers constructeurs ont choisi trois classes d’hybridation différentes et trois types de moteurs thermiques différents. Et c’est l’électricité qui a été sélectionnée comme énergie alternative. Mais le stockage en est assuré par trois systèmes différents également.

Seul, le p’tit nouveau, Nissan semble avoir suivi un chemin différent avec un système de récupération et de stockage d’énergie purement mécanique. Une telle solution est complexe et difficile à mettre au point, mais elle évite l’utilisation de hautes tensions dans la voiture.

Tout cela sera à confirmer quand nous verrons réellement la voiture sur la piste. Si, on la voit… car après avoir déclaré forfait pour les essais collectifs du Prologue les 27 et 28 mars, l’équipe Nissan Nismo le sera encore ce week-end pour la manche d’ouverture à Silverstone, où elle est toujours absente, tout comme elle le sera encore à Spa, début mai.

Ses grands débuts ayant été – si d’ici là, les essais qui se poursuivent aux USA dans le Kentucky s’avèrent concluants – repoussés aux tests préliminaires des 24 Heures du Mans, qui sont programmés eux, le dimanche 31 mai prochain!

Quelle est la meilleure solution ?

Tous les observateurs attendent avec impatience les premières confrontations de Silverstone et de Spa pour juger des trois premières marques, Audi, Porsche et Toyota.

 

WEC-2015-La-future-NISSAN-NISMO-encore-sous-bache-au-Salon-de-CHICAG

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Puis ce sera Le Mans pour voir enfin comment les Nissan peuvent envisager tenir le train – un vrai TGV… – des trois premiers avec ses solutions pour le moins inhabituelles… et qui laissent bien des ingénieurs dans le paddock… perplexes !

On verra bien si ces Nissan sont capables de rouler au plus haut niveau comme l’avait crânement lâché et à plusieurs reprises, l’un de ses responsables, Darren Cox!

Lequel s’était autorisé avec toupet de déclarer que les Nissan allaient  » taper les acteurs du WEC  »

No comment….

Car pour l’heure, elles roulent péniblement et hors compétition!

Et on parle d’elle sur le WEC comme de  » L’Arlésienne  ».

 

WEC 2015 - Le tableau hybide 2

 

Patrick MARTINOLI

Photos : Max MALKA –Antoine CAMBLOR

 

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