Mario Uncini Manganelli nous présente l’hypothèse technique d’un moteur hybride pour le MotoGP, avec des chiffres et des comparaisons.
De Paolo Gozzi / Corsedimoto.com
La F1 a introduit la motorisation hybride en 2014, ouvrant également la voie à ce type de technologie dans la production de voitures de série. Les deux-roues sont loin derrière : La propulsion endothermique fait encore la loi, tant en série qu’en compétition. Mais on commence aussi à parler de plus en plus souvent des hybrides dans notre environnement, et une question se pose : le MotoGP pourrait-il devenir une tête de pont vers l’avenir comme la F1 l’a été pour les voitures ? La catégorie reine de la moto pourrait-elle passer à l’hybride ? Et si oui, quels seraient les complexités technologiques, les coûts et les avantages de performance qui pourraient en résulter ? Nous avons confié ces questions à Mario Uncini Manganelli, ancien motoriste chez Oral, KTM, Aprilia (avec six championnats du monde Superbike des pilotes et des constructeurs remportés avec la RSV4). L’ingénieur bolognais possède également une expérience des groupes motopropulseurs de Mercedes F1. Il fournit aujourd’hui des conseils à diverses entreprises automobiles, tant dans le domaine des motos que dans celui des voitures, et s’occupe également de la vulgarisation scientifique pour les lecteurs de Corsedimoto.
Quels sont les composants de base de la partie hybride
?
« Le premier composant est le moteur électrique PMG
(Permanent Magnet Generator, moteur/générateur à aimants
permanents) qui, dans notre cas, fonctionnerait non seulement comme
générateur d’électricité mais aussi comme démarreur. En d’autres
termes, il permettrait de se passer des démarreurs externes
utilisés actuellement, actionnés par un mécanicien et reliés à la
transmission. Une batterie, appelée batterie d’appoint, est
nécessaire pour alimenter le PMG au moment du démarrage afin de ne
pas sacrifier l’énergie stockée dans la batterie de bord de la
moto. »
Exemple d’un PMG produite
par Pulse (Rovereto), une société spécialisée dans les applications
prototypes pour le sport automobile.
Quelle pourrait être la configuration hybride idéale
?
« Le moteur endothermique pourrait être réduit à 750cc, je
suggérerais un V4, avec 230 ch et un régime maximum limité à 16 500
-17 000 tr/m. Cette limite permettrait d’éviter des coûts de
développement incontrôlables. La vitesse moyenne du piston est
d’environ 25 -26 mètres/seconde, l’alésage de 73 -74 mm, la course
de 43 – 44 mm. Avec ce type de configuration, il est possible
d’obtenir une puissance nominale au vilebrequin de 225 à 230
chevaux. Le moteur électrique devrait pouvoir tourner à 16 -17 500
tours par minute. Dimensions : Environ 135 mm de diamètre par 35 mm
d’épaisseur, et il serait refroidi par liquide pour augmenter
l’efficacité. Un tel PMG pèserait 7 – 8 kilos et fournirait
un surplus de puissance de 25 -27 chevaux, soit environ 20 kW.
»
Et une telle MotoGP atteindrait-elle les 300 chevaux
endothermiques actuels ?
« On pourrait arriver à 250 -257 ch (230 ch endothermiques, 27
ch électriques), mais avec un rendement beaucoup plus élevé, car
environ 25-27 ch seraient produits par l’unité électrique. Une
puissance plus élevée signifie que le couple fourni par la partie
électrique serait réparti sur toute la courbe d’utilisation du
moteur, c’est-à-dire pas seulement à haut régime comme c’est le cas
avec les moteurs endothermiques, s’ils sont disponibles. L’avantage
en termes de performances, traduit en temps au tour et en distance,
pourrait être très important par rapport à une moto de même
cylindrée. »
Combien pourrait peser une telle MotoGP hybride
?
« Prenons comme référence la configuration
décrite ci-dessus. Le moteur endothermique pourrait peser 5 à 6
kilos de moins qu’un moteur 1000 à quatre cylindres, en ligne ou en
V, la boîte de vitesses complète serait plus petite, tout comme
l’embrayage et l’unité d’entraînement primaire. Il y aurait des
économies de carburant, environ 3 à 3,5 litres de moins et un
réservoir de carburant plus petit et plus léger. Cependant, il faut
tenir compte de l’augmentation du poids des composants de la partie
hybride. Pour l’onduleur, nous comptons environ 4 – 5 kilos, tandis
que la batterie serait d’environ 28 kilos, en estimant une capacité
de 6 -7 kWh avec une densité de 230 Wh/kg. Une MotoGP hybride
pèserait 28 kilos de plus qu’un modèle actuel, dont le poids limite
est de 157 kilos. Avec les batteries les plus modernes, on pourrait
atteindre 250 Wh/kg avec une économie d’environ 2 kg (7 % du
poids). Certains des poids indiqués ci-dessus seraient compensés et
l’augmentation de poids serait attribuable en grande partie à la
batterie, après une optimisation initiale majeure. Le poids minimum
réglementaire de l’hybride pourrait donc être de 185 kg. »
De combien la consommation serait-elle réduite
?
« Les économies de carburant peuvent être estimées, nous avons
déjà parlé de 3,5 litres compensés par la production électrique. En
ce qui concerne la production de CO2, c’est-à-dire l’impact
environnemental d’un moteur hybride, il est difficile de répondre,
car pour l’instant il n’y a pas assez de littérature technique et
d’essais connus permettant d’évaluer ce genre de valeurs dans les
moteurs à haute performance. »
Une MotoGP hybride aurait-il des problèmes de
sécurité à résoudre ?
« Absolument. La haute tension est un facteur à prendre en
considération. Il faudrait ensuite vérifier la fiabilité de
l’onduleur et du moteur électrique. Mais ce sont des technologies
qui sont maintenant à un stade avancé de développement dans le
domaine automobile, et pas seulement dans celui de la course. Rien
qui ne puisse être optimisé et géré. »
Le MotoGP pourrait-il introduire un mono-fournisseur
pour la partie hybride ?
« Les opportunités ne manqueraient pas. Des fabricants tels que
Marelli, Bosch, Siemens ou McLaren Electronics, pour n’en citer que
quelques-uns, seraient parfaitement capables de mettre en place des
unités hybrides à fournir à toutes les équipes dans le cadre d’un
régime de fournisseur unique, donc à coûts contrôlés et égaux pour
tous. Au contraire, l’implication de marques plus spécialisées
augmenterait le défi technologique. »
Combien de temps prendrait le développement
?
« Trois ans à partir du moment où la formule est lancée. Ainsi,
si la MSMA, la FIM et les autres organismes concernés décidaient
maintenant de prendre un virage similaire, le MotoGP hybride
pourrait être sur les rails du championnat du monde 2026.
»
Le pilotage serait-il différent ?
« Absolument. La partie électrique fournirait 25 – 27 chevaux
supplémentaires, qui pourraient être exploités sur une large plage
d’utilisation du moteur, surtout si l’on parle du couple du moteur
électrique, et pas seulement à l’ouverture maximale des papillons
de gaz comme c’est le cas avec les moteurs endothermiques. Avec
plus de couple, l’aérodynamisme jouerait encore plus, c’est-à-dire
la charge verticale produite par les appendices alaires de plus en
plus visibles, qui génère un surcroît d’adhérence. Avec plus de
couple disponible à différentes vitesses, ce domaine deviendrait
encore plus stratégique. Cependant, l’augmentation du poids
réduirait l’efficacité du freinage. »
Pour gérer la transition vers l’hybride, chaque équipe
aurait besoin de combien de personnes ?
« Au moins un ingénieur en électronique responsable de la
fiabilité du système et de la cartographie de la partie hybride.
L’onduleur serait évidemment programmable et connecté à l’unité de
commande principale ou ECU qui contrôle déjà le moteur
endothermique et les fonctions de l’ensemble du véhicule.
»
Parmi les concurrents actuels du MotoGP, qui pourrait en
profiter ?
« Honda a été champion du monde de F1 pendant des années, et
ils ont une énorme expérience dans l’hybride. Yamaha pourrait
s’appuyer sur les ressources de Toyota (avec qui elle a également
eu des contacts par le passé), et dispose donc là aussi du
savoir-faire en interne. Ducati, en revanche, s’appuierait sur les
ressources d’Audi, très engagé dans l’électrique et qui débarquera
en F1 en 2026. Chez Aprilia, il y a Massimo Rivola, un ancien de
Ferrari. Imaginez-vous l’intérêt d’un accord de partenariat
technique entre Noale et Ferrari ? Seule KTM, aujourd’hui, n’a
aucun lien avec le secteur automobile, mais elle pourrait tout à
fait s’appuyer sur les ressources disponibles sur le marché.
»
De combien les coûts augmenteraient-ils ?
« Une augmentation par rapport à la technologie actuelle est
logique. Une MotoGP hybride pourrait coûter 10 à 15% de plus. Mais
elle pourrait être compensée en réduisant les unités moteurs
disponibles à quatre par saison, contre sept actuellement.
»
L’hybride est-il plausible sur les motos de route
?
« Si les réglementations en matière d’économie de carburant et
surtout d’émissions devaient devenir encore plus strictes
qu’aujourd’hui, les hybrides pourraient être la voie à suivre. Bien
sûr, l’application d’un système PMG – inverseur – batterie sur une
maxi moto de route serait compliquée et coûteuse, et le processus
est encore plus long que pour la course. Ainsi, compte tenu du
temps nécessaire au développement, aux essais et à l’homologation,
il faudra au moins six à huit ans pour voir une Superbike hybride
sur la route, à partir du lancement réglementaire. »
Photo d’ouverture : Onduleur conçu par Pulse (Rovereto), une société spécialisée dans les applications prototypes pour le sport automobile.
