Bienvenue dans cet article consacré aux automobiles hautes performances et leur technologie. Tu vas découvrir une auto qui joue dans la cour des (très) grands !
Dans cet article, j’ai envie de parler d’une voiture à la pointe de la technologie. Il s’agit de la Porsche Taycan, le premier modèle entièrement électrique de la marque Porsche. J’évoquerai plus précisément ce qui fait que même avec un véhicule électrique, les performances sont au rendez-vous. Pour cela, je porterai mon attention et la tienne sur, non pas le, mais les moteurs présents dans le Taycan Turbo S !
Un jeune cheval fougueux, et survolté !
Porsche dévoile en 2019 au salon de Francfort, son premier modèle sportif tout électrique 4 portes. Il est issu du concept car Mission E dévoilé en 2015 au salon de Francfort.
Le nom Taycan signifie « jeune cheval fougueux » et est un clin d’œil au cheval présent sur l’écusson de la marque.
Photo by Jannis Lucas on Unsplash
Ce nouveau modèle est commercialisé sous plusieurs variantes avec différents niveaux de performances. Cela débute par le Taycan 4S développant jusqu’à 530 ch, puis le Taycan Turbo avec 680 ch et enfin le Taycan Turbo S avec 761 ch. En parallèle, le poids se révèle important dû aux batteries. Il faut compter environ 2300 kg.
On comprend quand même qu’avec ces chiffres, le jeune cheval a de quoi se montrer plus que fougueux !
Une nouvelle conception riche en technologies
Réalisé sur une nouvelle plateforme (J1), le Taycan est le fruit d’un travail inédit de conception d’une voiture de sport tout électrique. Pour devenir la voiture sportive 100% électrique, Porsche a équipé le Taycan de plusieurs dispositifs technologiques. Voici un bref descriptif des technologies employées pour un gain en performance.
Le Taycan repose sur un châssis équipé d’une technologie permettant aux systèmes de fonctionner parfaitement ensemble (4D-Chassis Control). Ce châssis comprend des suspensions pneumatiques adaptatives. Des amortissements réglés électroniquement (Porsche Active Suspension Management) sont présents. Les roues arrières sont directrices pour plus de stabilité à haute vitesse. De plus, la stabilisation active des mouvements de roulis garantit une dynamique de conduite sportive (Porsche Dynamic Chassis Control Sport). En virage, le Porsche Vectoring Plus freine la roue arrière droite ou gauche pour renforcer la dynamique de conduite et la stabilité.
On peut citer le Porsche Active Aerodynamics qui associe des entrées d’air de refroidissement réglables à un aileron arrière adaptatif. Aileron qui a 3 positions en fonction de la vitesse du véhicule.
Pour compléter ces équipements, le gros de la troupe est constitué d’un groupe motopropulseur et d’une batterie (Performance) basée sur une technologie 800 volts. Le groupe motopropulseur contient deux moteurs électriques et deux boîtes de vitesses. C’est sur ces éléments que nous porterons notre attention dans les lignes qui suivent.
D’où viennent ces 761 chevaux électriques ?
Le Porsche Taycan que je vais décortiquer est la version Turbo S qui offre jusqu’à 761 ch. Pour être précis, ces 761 ch sont accessibles via un Overboost pendant 2.5 s. Sans la fonction Overboost, il faudra compter sur 616 ch.
Comment un moteur électrique est capable de produire cette puissance ? Quelles sont les technologies utilisées ? Réponse plus bas.
Le Taycan Turbo S utilise deux moteurs asynchrones à aimants permanents sur chaque essieu. La voiture fonctionne alors comme une 4 roues motrices. Le moteur sur l’essieu avant est associé à une boîte de vitesse à 1 rapport. En revanche, sur l’essieu arrière, le Taycan utilise une boîte de vitesses à 2 rapports. Celle-ci permet, grâce au premier rapport court, d’exécuter des accélérations de costauds au démarrage. Le deuxième rapport permet de garder une capacité d’accélération à une vitesse plus élevée.
Des moteurs synchrones pour plus de résistance à l’échauffement.
Les moteurs synchrones à aimants permanents sont préférés aux moteurs à induction. Ces derniers sont plus grands, développent moins de puissance et sont plus difficilement refroidissables.
Les moteurs synchrones ont l’avantage d’avoir un design compact, une puissance continue et une bonne résistance à la chaleur. Par contre, ils sont équipés d’aimants ce qui les rends plus coûteux que les moteurs asynchrones.
Les moteurs asynchrones ont l’avantage de ne pas utiliser d’aimants et d’être efficients. En revanche, ils sont moins compacts et sont générateurs d’une température importante lors de leur fonctionnement.
Un bobinage particulièrement efficace
Les deux moteurs électriques du Taycan sont composés d’une partie fixe (stator) et une partie en rotation (rotor). Le stator est nécessaire pour gérer le champ magnétique qui va faire tourner le rotor. Pour cela, le bobinage de cuivre est enroulé dans le stator.
Ici le bobinage est à enroulement en épingle à cheveux plutôt qu’un enroulement classique en boucle. Un enroulement en tête d’épingle occupe 70% de l’espace disponible, 45% pour l’enroulement traditionnel. Cela s’explique par la forme rectangulaire du bobinage plutôt que ronde pour l’enroulement classique.
La quantité de cuivre est donc supérieure sur ces moteurs. Ainsi, la puissance de sortie et le couple sont plus élevés à volume moteur équivalent.
A noter que l’enroulement en tête d’épingle permet une meilleure dissipation de la chaleur. L’enroulement offre un meilleur contact entre le cuivre et le stator. La chaleur du stator s’évacue donc plus facilement par ce bobinage.
Une compacité record
Le moteur à l’avant a une longueur de 160 mm et une largeur de 190 mm. Il délivre 260 ch, tourne à la vitesse de 16 000 tr/min et pèse 76 kg. Celui de l’arrière a une longueur de 210 mm et un diamètre de 245 mm. Il délivre 455 ch à la même vitesse de rotation et pèse 170 kg . Très compacts, ces moteurs ont la plus grande densité de puissance sur le marché. La densité de puissance se calcule avec le rapport entre la puissance fournie par le moteur et sa dimension.
Les onduleurs impulsionnels
Derrière ce terme abstrait se cache le système qui extrait l’énergie de la batterie pour la distribuer aux deux moteurs électriques. Chaque moteur a un onduleur impulsionnel. Il convertit le courant continu de la batterie en courant alternatif nécessaire à faire fonctionner les moteurs. Il a une efficacité de 98.5 % et l’intensité du courant envoyé dans le moteur est de 600 A sur le Taycan Turbo S (300 A pour le Taycan Turbo). Autant dire que la puissance et le couple envoyés par les moteurs sont capables de vous coller aisément au siège. Enfin, ces onduleurs fonctionnent également à l’envers pour recharger la batterie lors des freinages.
Une puissance brute et infatigable
Le Taycan représente une nouvelle ère pour Porsche. Une ère ambitieuse car Porsche doit garder son image actuelle dans un segment nouveau : la berline sportive tout électrique.
Pour cela, Porsche a travaillé plusieurs années pour concevoir une voiture performante, avec un comportement de vraie sportive. Cela donne des frissons de s’imaginer à son volant et d’être propulsé de 0 à 100 km/h en 2.8 s (voir 2.6 s selon certaines sources) grâce aux 761 ch.
Mais le tour de force de Porsche réside dans la reproductibilité de ces accélérations. L’exercice du 0 à 200 km/h a servi de test. Le Taycan ne perd que 0.8 s entre le premier et le 26 ème essai. A noter qu’il ne faut que 10 s pour se retrouver à 200 km/h.
On comprend donc que la fiabilité est présente et que la gestion de l’échauffement moteur/batterie est impeccable !
Merci d’avoir lu cet article et retrouvez les technologies de voitures à haute performance ici !
Vous voulez en savoir plus :
Fiche Wikipédia du Porsche Taycan électrique
Détails sur les spécifications du Porsche Taycan électrique (anglais)
Moteurs, transmissions et châssis du Taycan (anglais)
Type d’enroulements moteurs électriques (anglais)
Le groupe motopropulseur Taycan (anglais)
Encore plus de détails sur le Taycan (encore en anglais 🙂 )
Notions techniques sur les moteurs électriques