Plongez dans la technologie

• La puissance hybride est arrivée cette année dans la division des prototypes GTP haut de gamme d’IMSA, ce qui a changé la course au 2023 Rolex 24 à la course de Daytona dramatiquement.
• Quatre grands constructeurs automobiles ont choisi de construire et de soutenir des GTP hybrides, une entreprise qui nécessitait un personnel d’ingénierie important, d’énormes quantités de puissance de calcul et des tests rigoureux.
• Les nouvelles règles qui ont inauguré l’ère hybride sont aussi compliquées que les voitures elles-mêmes, combinant à la fois l’utilisation réelle et virtuelle de l’énergie. Les changements ont mis au défi les équipes de Cadillac, BMW, Porsche et Acura de trier une myriade de scénarios dans la définition de leurs stratégies de course.

Cette année, la Rolex 24 à Daytona a vu les débuts des voitures de course hybrides dans la meilleure catégorie GTP Prototype de l’IMSA. Alors que des centaines de milliers de voitures de tourisme hybrides bourdonnent sur nos routes depuis plus de deux décennies, les systèmes des nouveaux GTP sont aussi différents de ceux des tramways qu’un œuf dur l’est d’une omelette.

Nous avons passé du temps à la course avec Cadillac, l’un des quatre principaux constructeurs automobiles – avec BMW, Porsche et Acura – qui a apporté des machines GTP hybrides. Nous avons interrogé sans pitié leurs ingénieurs pour tenter de comprendre comment fonctionnent les systèmes complexes du groupe motopropulseur et comment ils sont utilisés en course. Nous apprécions qu’ils parlent lentement et essaient d’utiliser un anglais simple pour nous expliquer leurs voitures à l’allure sauvage.

Richard Prince

Technologie hybride partagée

Conformément à la réglementation mise en place par l’IMSA, l’organisme de sanction de la série, les fabricants du GTP ont été mandatés pour utiliser un système hybride identique. Bosch a fourni le groupe moteur-générateur (MGU), qui se niche entre le moteur et la boîte-pont arrière Xtrac à sept rapports. Le MGU a produit un pic de 40 chevaux à Daytona et sera en mesure de fournir un peu plus sur des circuits plus longs comme Le Mans.

Le MGU alimente une minuscule batterie de 1,35 kWh ; le système fonctionne jusqu’à 800 volts. La puissance totale du système d’une voiture GTP – moteur à essence plus moteur électrique – ne peut à aucun moment dépasser 500 kW (671 chevaux) aux roues arrière dans ces voitures de course à propulsion arrière. Des capteurs de couple sur les essieux arrière garantissent que les équipes respectent cette puissance. IMSA surveille la puissance de la roue arrière via la même télémétrie que les équipes utilisent dans les stands. Les voitures ont un système de régénération réglable qui fonctionne sur l’essieu arrière pour recharger la batterie.

Voiture et chauffeur

La conception des moteurs à essence alimentant chaque voiture GTP appartient au constructeur. Cadillac a développé un V8 à aspiration naturelle de 5,5 litres à 32 soupapes; BMW a utilisé un V8 bi-turbo de 4,0 litres; Porsche a opté pour un V8 biturbo de 4,6 litres; et Acura a collé un V6 biturbo de 2,4 litres dans la queue de ses deux voitures. Neuf des électro-monstres étaient sur la grille, trois de Cadillac et deux chacun des autres constructeurs.

Puissance hybride qui change de forme

C’est là que les choses deviennent bizarres, la science bizarre. Lorsqu’aucune alimentation électrique n’est utilisée, le moteur à essence peut fournir la totalité des 671 chevaux. Lorsque le MGU alimente la transmission, il ne peut pas ajouter à ce total. Si le moteur électrique tourne à plein régime, ajoutant ses 40 chevaux, le moteur à essence est automatiquement réduit de ce montant. Cela permettrait théoriquement au conducteur d’économiser du carburant et d’allonger un temps de conduite. Une grande partie de la régénération s’effectue lors du freinage, mais elle peut également être effectuée dans les lignes droites; à Daytona, la minuscule batterie peut être épuisée en un tour du parcours routier de 3,56 milles et à peu près rechargée en un tour.

Si la régénération est utilisée en descendant tout de suite et met l’équivalent de 40 chevaux de traînée dans l’essieu arrière, l’équipe peut augmenter le moteur à essence de 40 chevaux pour compenser cela. Ce qui signifie que les moteurs à essence des voitures GTP peuvent produire plus de 671 chevaux en cas de besoin.

Les constructeurs de voitures particulières utilisent parfois des systèmes hybrides pour gonfler la courbe de couple à bas régime de leurs voitures pour de meilleures performances. On nous a dit que le moteur électrique d’un GTP n’a pratiquement aucun effet sur les performances de la voiture, mais nous n’en sommes pas si sûrs. Les équipes de course n’aiment pas dévoiler les avantages techniques qu’elles auraient pu découvrir au cours du développement.

La vie dans la voie virtuelle

Comme si ce n’était pas assez compliqué, il y a un aspect virtuel important dans la nouvelle classe GTP. L’IMSA a décrété que les voitures GTP ne sont pas autorisées à consommer plus d’énergie par période de conduite que 920 mégajoules, soit 255,6 kWh. Le calcul est effectué à l’aide des capteurs de couple sur l’essieu arrière. L’IMSA surveille l’énergie totale (la combinaison de la puissance du moteur à essence et de l’électricité hybride) pour s’assurer que les équipes ne dépassent pas la quantité maximale pendant un relais. S’ils le font, une pénalité en temps est infligée, les mettant d’autant plus loin derrière. La pénalité initiale est de 100 secondes. Aucune équipe ne veut subir ça.

L’IMSA décrit les voitures GTP comme ayant un “réservoir de carburant virtuel” qui doit être “rempli virtuellement” lorsque la limite d’énergie est atteinte. Lorsque les 920 mégajoules d’énergie totale sont presque épuisés, l’équipe ramène la voiture même s’il reste de l’essence dans le réservoir. Lorsque le tuyau de ravitaillement en essence est fixé à la voiture, l’horloge démarre et l’attribution de mégajoules est reconstituée au rythme de 23 mégajoules par seconde aussi longtemps que le tuyau est dans la voiture. Le réservoir d’essence peut se remplir en 15 secondes, mais un remplissage complet en mégajoules prend 40 secondes, de sorte que la voiture peut rester immobile même avec un réservoir d’essence plein si l’équipe juge nécessaire de recharger les mégajoules. Dans les situations où les voitures s’arrêtent tôt pendant une période de prudence ou pour un pneu crevé, un remplissage virtuel plus court fera l’affaire. En règle générale, le programme des arrêts au stand s’articulera autour de la consommation d’énergie plutôt que de la consommation purement d’essence, car les voitures auront parfois suffisamment d’essence pour continuer à circuler au-delà de la limite de mégajoules atteinte. Trame!

Surcharge stratégique

Tout cela a créé tellement de possibilités stratégiques – pour savoir comment et quand l’énergie électrique hybride a été déployée et comment jouer au jeu du mégajoule – que les ordinateurs des constructeurs automobiles fumaient à cause du surmenage. Et quelles seraient certaines de ces stratégies ? Les ingénieurs de Cadillac ne parlaient pas, et les autres équipes GTP n’ont pas rendu public leur réflexion avant l’événement. C’est la course, et tout avantage qu’une équipe pense avoir est protégé par un mur de silence. Les gens de Caddy ont admis que les nouvelles voitures sont tellement plus complexes maintenant et que les scénarios de course possibles sont si nombreux qu’ils ont dû quadrupler le nombre d’ingénieurs en logiciel dans l’équipe par rapport à l’époque où ils dirigeaient la meilleure classe de prototypes DPi d’IMSA. l’année dernière.

Le pilote de Cadillac, Alex Sims, a déclaré que les pilotes ne contrôlaient que le niveau de régénération directement depuis le cockpit. Leur travail consiste à conduire à fond et à ne pas s’écraser. Comment et quand le jus de l’hybride est déployé est un secret d’équipe ; il est activé automatiquement en fonction du réglage du groupe motopropulseur choisi par le pilote sous la direction des ingénieurs de l’équipe.

Nous pensons que nous avons tout compris. Mais nous savons que les équipes l’ont fait, car les quatre premiers du GTP étaient sur le même tour et à quelques secondes l’un de l’autre après 24 heures. Le tour de course le plus rapide de l’Acura ARX-06 gagnante a été d’environ trois dixièmes de seconde plus rapide que celui de sa voiture sœur en deuxième place. Et le meilleur tour de cette voiture n’était qu’un millième de seconde plus rapide que celui du Caddy V-LMDh, troisième.

Ce fut une belle course jusqu’au bout. Et le meilleur de tous, vous n’aviez pas besoin de connaître les mégajoules pour en profiter.

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