Lorsque les conducteurs des futurs modèles Mercedes AMG appuieront sur l’accélérateur de leurs voitures de performance électriques, ils obtiendront plus de punch du piles de quelque chose qui sonne tout droit « Retour vers le futur. »
Non, pas condensateurs de fluxmais moteurs à flux axial.
Mercedes-Benz SA et Ferrari SA se tournent vers ce type de moteur électrique pour générer un couple d’appui-tête. Les moteurs à flux axial sont beaucoup plus petits que les moteurs radiaux principalement utilisés, mais sont plus puissants.
Des moteurs haut de gamme comme ceux-ci seront cruciaux pour des marques comme AMG et Ferrari alors qu’elles se précipitent pour électrifier les véhicules hautes performances qui gagnent du prestige et des profits exceptionnels. Tous les véhicules électriques offrent la sensation d’une accélération instantanée, de la Leaf de Nissan à celle de Tesla Carreaux Modèle S. Alors qu’à l’ère de la combustion, des temps de démarrage plus rapides et des vitesses de pointe plus élevées étaient atteints avec plus de cylindres de moteur, les fabricants différencieront les véhicules électriques performants en tirant le meilleur parti des batteries avec des moteurs plus légers et plus efficaces.
« Le rapport puissance/poids est vraiment un nombre record, et bien meilleur que les moteurs conventionnels », a déclaré Markus Schaefer, directeur de la technologie de Mercedes, à propos de la prochaine plate-forme de véhicules électriques AMG du constructeur automobile. « Il utilisera la petite taille du moteur. »
À chaque pression sur l’accélérateur, les conducteurs de VE poussent des centaines – et dans certains cas des milliers – d’ampères de courant électrique vers des bobines de cuivre. Lorsque ces bobines sont alimentées, elles deviennent des électroaimants avec des forces attractives et répulsives. La force magnétique créée par un stator fixe entourant un rotor en rotation produit le couple qui fait tourner les roues du véhicule.
Dans les moteurs axiaux, plutôt que d’avoir un rotor qui tourne à l’intérieur d’un stator, des rotors en forme de disque tournent le long d’un stator central. Cela conduit le flux de courant – le flux – à se déplacer axialement à travers la machine, plutôt que radialement à partir du centre. Étant donné que le moteur génère un couple à un plus grand diamètre, moins de matériau est nécessaire. Yasa, un fabricant de moteurs basé à Oxford, en Angleterre, utilisé dans les Ferrari SF90 et 296 GTB hybrides rechargeables, n’utilise que quelques kilogrammes de fer pour ses stators, ce qui réduit la masse des machines jusqu’à 85 %.
Les moteurs de Yasa sont le fruit de Tim Woolmer, dont les travaux ont fait l’objet de son doctorat en génie électrique à l’Université d’Oxford. Quelques années après avoir obtenu son doctorat, Jaguar Land Rover envisageait d’utiliser les moteurs de Yasa dans le C-X75, une biplace hybride-électrique suffisamment puissante pour rivaliser avec la Porsche 918 Spyder, la McLaren P1 et la Ferrari LaFerrari. Alors que JLR a fini par annuler le projet en raison de contraintes financières, les moteurs de Yasa se sont retrouvés dans le Koenigsegg Regera hypercar hybride, suivie de la Ferrari SF90.
En juillet de l’année dernière, Mercedes a annoncé qu’elle avait acquis Yasa pour une somme non divulguée et mettrait ses moteurs dans des modèles AMG dont le lancement est prévu à partir de 2025.
« Si vous regardez l’histoire de l’automobile en général, les constructeurs automobiles ont voulu avoir le moteur, leur technologie de base, en interne », a déclaré Woolmer dans une interview. « Les batteries, les moteurs, c’est leur technologie de base maintenant. Ils reconnaissent l’importance d’avoir une différenciation à long terme dans ces espaces, ils doivent donc l’apporter en interne.
L’aspect le plus important des moteurs axiaux est le potentiel du facteur de forme, selon Malte Jaensch, professeur de transmissions mobiles durables à la TUM School of Engineering and Design de Munich. Leur plus petite taille pourrait permettre aux constructeurs automobiles de mettre un moteur sur chaque roue, ce qui n’est pas faisable avec les moteurs radiaux.
Mettre un moteur sur chaque roue – ou au moins un sur chaque essieu – pourrait se traduire par des performances de conduite EV époustouflantes. L’innovation permet une vectorisation du couple qui contrôle mieux la puissance que les moteurs envoient à chaque roue individuelle pour une agilité améliorée. Les virages à grande vitesse peuvent aider les pilotes AMG et Ferrari à surmonter le rugissement perdu de leurs moteurs à huit, 10 ou 12 cylindres.
Les moteurs de Yasa pourraient également supprimer complètement le besoin d’un groupe motopropulseur sur le soi-disant skateboard sous le milieu d’un EV, a déclaré Woolmer. Cela ouvrirait plus d’espace aux ingénieurs pour emballer les batteries, ferait plus de place pour de plus grands espaces de coffre avant et arrière, ou permettrait aux concepteurs d’expérimenter de nouvelles idées aérodynamiques.
La petite taille et le poids léger des moteurs axiaux ne profiteront pas seulement aux voitures hautes performances. Ils trouvent également une maison dans l’aérospatiale, ce qui a conduit Yasa à créer sa division d’aviation électrique Evolito l’année dernière. Le véhicule électrique le plus rapide au monde, l’avion électrique de Rolls-Royce Plc appelé Spirit of Innovation, utilise trois moteurs à flux axial pour entraîner son hélice. L’avion peut parcourir environ 380 miles (612 kilomètres) par heure, ce qui le rend plus rapide que l’avion de chasse Spitfire qui était propulsé par un moteur Rolls-Royce V12.
« L’essentiel est leur efficacité », a déclaré Matheu Parr, chef de projet Spirit of Innovation chez Rolls-Royce. « Cela vous permet de maintenir le poids de l’avion à un faible niveau. »
Les moteurs axiaux ne seront pas nécessairement le glas des moteurs radiaux, qui offrent des vitesses de pointe plus élevées. Cela a conduit Ferrari à utiliser deux moteurs radiaux sur l’essieu avant du SF90, ainsi qu’un moteur axial sur l’essieu arrière. Pour la 296 GTB, la maniabilité était jugée plus importante, de sorte que seul un moteur axial plus léger était utilisé entre le moteur et la transmission.
« C’est juste une question de type d’expérience de conduite que vous souhaitez concevoir pour vos clients avec un moteur spécifique », a déclaré Davide Ferrara, responsable des moteurs électriques de Ferrari. « Des voix différentes font des notes douces. »
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