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En pôle position pour les batteries de Formule 1

Dans une Formule 1, la batterie est un facteur de performance essentiel – à condition qu'elle puisse supporter les conditions extrêmes d'une course.

 

Le résultat du Grand Prix de Belgique 2009 s'est joué au cinquième tour. Quatre pilotes avaient déjà été contraints d'abandonner ce circuit vallonné et sinueux suite à une collision survenue dès le premier tour. La voiture de sécurité intervint immédiatement, ralentissant la course tout en dégageant la piste.

Au cinquième tour, lorsque la voiture de sécurité apparut, Giancarlo Fisichella était au volant de sa Force India Mercedes, juste devant la Ferrari de Kimi Raikkonen. Raikkonen se positionna pour doubler puis, par la simple pression d'un bouton, passa en tête après avoir dépassé Fisichella. Une position de leader à laquelle il n'aurait jamais renoncé.

Ferrari faisait partie des quelques équipes qui, cette saison-là, avaient déployé le nouveau système de récupération de l'énergie cinétique (SREC), capable de fournir une vive accélération de courte durée ; et Raikkonen l'avait parfaitement utilisé. Pour la première fois ce jour-là, ce nouveau système aida un pilote à remporter une course.

Fisichella n'était pas impressionné pour autant. « J'étais plus rapide que Kimi, » a-t-il déclaré aux journalistes. « Il m'a doublé grâce au SREC, alors c'est un peu frustrant pour moi. »

 

La suralimentation par turbo 

Le SREC fut présenté comme la solution répondant à deux critiques essuyées par la Formule 1 au milieu des années 2000 : d'abord, un manque de dépassements, grande déception pour les fans ; ensuite, les détracteurs de ce sport, qui le présentaient comme nuisible à l'environnement.

Ce système impliquait également et pour la première fois la présence d'une batterie sur les Formule 1 qui, contrairement aux voitures classiques, n'ont pas besoin d'une batterie pour l'allumage du moteur : elles nécessitent un démarreur externe et obligent à un contrôle rigoureux du moteur dès ses premiers vrombissements. La batterie du SREC stockait l'énergie cinétique générée lors du freinage, et la libérait aux endroits stratégiques pendant la course pour augmenter la vitesse de la voiture.

En 2014, le SREC a fait place à l'ERS qui récupère aussi bien l'énergie thermique que l'énergie cinétique, afin de fournir au pilote 160 ch* supplémentaires pendant environ 30 secondes par tour de circuit. Cette propulsion permet de favoriser les dépassements, comme ce fut le cas pour Raikkonen.

L'atout environnemental de l'ERS est qu'il permet au groupe moteur d'être plus efficace, en réduisant d'environ 35 pour cent la consommation de carburant.

 

Le prélèvement de chaleur

Lorsque ce système a été rendu public, Saft a été contactée par plusieurs équipes (que nous ne pouvons nommer, confidentialité oblige). Elles étaient intéressées par notre expertise dans le maintien des performances d'une batterie dans des conditions extrêmes.

La batterie doit être compacte et légère non seulement parce que l'encombrement et le poids sont des caractéristiques essentielles en F1, mais aussi et surtout parce qu'elle doit fonctionner parfaitement même à des températures élevées. La charge et la décharge d'une batterie génère de la chaleur, mais les systèmes de refroidissement sont encombrants et lourds. De ce fait, plus la batterie est capable de supporter la chaleur sans refroidissement, mieux c'est.

Les batteries de F1 développées par Saft ont pour origines celles mise au point pour le F35, l’avion de combat interarmées de Lockheed Martin, dans le secteur de la défense. Mais les longs délais et la prudence de mise dans cet univers étaient aux antipodes du monde agressif de la F1, où la technologie évolue d'année en année.

 

La stratégie de la batterie

Les Formules 1 changent radicalement d'une saison à l'autre et des modifications importantes doivent être apportées - non seulement entre chaque course mais aussi d'un jour à l'autre lors d’un week-end de compétition. Une voiture est dotée de très nombreux équipements et technologies, et l'équipe recherche constamment la combinaison qui s'avérera gagnante. Un 100e de seconde lors d'un changement de pneu ou le moindre décalage dans l'équilibrage des freins pendant un seul tour peut faire la différence entre la première et la deuxième place.

Cette stratégie complexe s'étend bien sûr à la batterie. La réglementation fixe des limites, notamment en ce qui concerne le poids des batteries et le nombre de systèmes batterie qu'une équipe peut utiliser chaque année. Aujourd'hui, une équipe peut faire l'objet de sanctions si elle utilise plus de quatre batteries par saison, nombre qui sera bientôt ramené à deux.

Les nouvelles règles posent un réel défi, tant pour les équipes, qui devront ajuster leur stratégie afin d'exploiter au mieux les batteries disponibles, que pour les fabricants, comme Saft, qui devront améliorer la durabilité prescrite par les nouvelles réglementations tout en optimisant la performance d'un dispositif comparable ou de taille inférieure.

Il est bien connu que les constructeurs automobiles s'appuient souvent sur la technologie développée pour la F1 pour concevoir des voitures de route plus performantes. Les boîtes de vitesses séquentielles, la suspension active et les volants multifonctions proviennent tous de la F1. L'ERS ne fait pas exception ; des constructeurs comme Volvo et Mazda ont commencé à utiliser ce système, non seulement pour développer la puissance lors des dépassements mais aussi pour améliorer la performance des moteurs.

De même, chez Saft, notre travail pour la F1 s'est répercuté sur d'autres domaines, tant en termes de progrès technologiques que d'évolution des mentalités, grâce à notre engagement pour une amélioration constante sur des cycles annuels, plutôt qu'à long terme, sur des projets s'étalant sur plusieurs années.

Lorsque Kimi Raikkonen a appuyé sur ce bouton en 2009, il a boosté bien plus que sa voiture.

* ch : la puissance au frein est la quantité de puissance générée par un moteur sans tenir compte des différents composants auxiliaires susceptibles de ralentir la vitesse réelle du moteur.