Le nombre de Grands Prix et les sujets d’intérêt augmentant sans cesse, vous avez sans doute remarqué que nous ne reportons plus ici que très partiellement l’actualité du MotoE, mais la pause estivale nous permet quand même de détailler la Ducati V21L qui a été introduite cette année pour remplacer l’Energica dans cette formule monotype.
Il s’agit quand même d’une belle bête, dont voici tous les détails.
À Borgo Panigale, « V21L » identifie la première moto électrique de Ducati, le prototype utilisé par le Championnat du Monde MotoE ™ FIM à partir de 2023.
Ducati R&D
Ducati R&D a pris en charge la gestion du
projet, ainsi que
la conception
et les simulations sur le groupe motopropulseur
électrique.
Centro Stile Ducati
Le Centro Stile Ducati a été responsable de la conception de la
MotoE ™ et a également créé la livrée de base.
Ducati Corse
Ducati Corse a travaillé sur la conception électronique, sur les
contrôles et stratégies du logiciel, sur les simulations de la
dynamique et de l’aérodynamique, et sur l’assemblage de la moto,
les tests et le processus d’acquisition de données.
Les facteurs clés de conception de la Ducati V21L étaient :
- L’autonomie
- Le poids
- La constance de la performance
L’élément central de la moto est la batterie, qui stocke l’énergie et la fournit au moteur par l’intermédiaire de l’onduleur.
Le boîtier en fibre de carbone de la batterie agit également comme une partie du châssis, tout comme le moteur de la Panigale V4. Cette solution permet d’économiser du poids et de l’espace.
Le boîtier de la batterie est relié par un cadre avant monocoque
en aluminium pesant 3,7 kg.
L’arrière est composé d’un bras oscillant en aluminium pesant 4,8
kg avec une géométrie similaire à celle de la Ducati Desmosedici
qui court en MotoGP™.
AÉRODYNAMIQUE ET ERGONOMIE
Une étude aérodynamique était essentielle pour avoir une faible traînée et une faible résistance aérodynamique. C’est pourquoi il a été décidé que la moto n’aurait pas d’ailerons, grâce aussi à la charge physique avant suffisante à l’avant.
L’ensemble aérodynamique a été conçu pour minimiser le paramètre SCx; plusieurs simulations ont été réalisées avec différentes formes de carénage.
Une étude aérodynamique précise était également essentielle pour la conception optimale des flux d’entrée et de sortie du radiateur du système de refroidissement de la batterie.
L’ergonomie de la Ducati V21L ressemble à celle d’une moto traditionnelle à moteur à combustion interne. La position du pilote a été testée de manière approfondie afin de définir le meilleur équilibre de charge de la moto.
CONTRÔLE DU POIDS
L’objectif du Championnat est d’être le plus léger possible avec un maximum acceptable de 237 kg. La Ducati V21L pèse 225 kg.
Le poids a été l’un des points critiques dans la conception de la Ducati MotoE™, en raison de son importance pour la sécurité et la facilité de conduite.
Puisque la partie la plus lourde de la moto est la batterie (110 kg), une forme élaborée de son boîtier et la distribution des cellules à l’intérieur de celui-ci a été définie pour obtenir un équilibre optimal du poids.
Bien que le système de refroidissement liquide ajoute du poids, il a été implémenté dans le design de la moto pour son rôle critique dans la gestion thermique des cellules de la batterie à la fois sur la piste et pendant la phase de recharge.
Le moteur électrique lui-même ne pèse que 21 kg.
AUTONOMIE, POIDS ET PUISSANCE
Objectif d’autonomie des courses MotoE™ : 15 minutes, quelle que soit la piste inscrite au calendrier MotoGP™ (6 à 10 tours en fonction des caractéristiques de la piste).
L’autonomie, le poids et la puissance sont strictement interdépendants dans la conception d’un véhicule électrique.
Étant donné le type de cellule sélectionné, la densité énergétique (Wh/kg) est fixe. La quantité totale d’énergie dans la batterie résulte du nombre de cellules, multiplié par le poids de la cellule et par la densité énergétique.
En conséquence, le poids suit la capacité énergétique de la batterie.
Pour s’assurer que les cellules délivrent tout leur potentiel, elles doivent fonctionner dans leur fenêtre de fonctionnement, d’où la décision d’avoir un système de refroidissement liquide, la seule solution pour pouvoir faire des courses de 15 minutes dans toutes les conditions extérieures.
Compte tenu d’une énergie donnée, plus la puissance est élevée, plus l’autonomie est faible. Pour obtenir une autonomie plus importante à puissance égale, il faut plus d’énergie. Une batterie de 25 kWh peut alimenter un moteur de 100 kW à pleine puissance pendant 15 minutes, mais si le moteur est à mi-puissance (50 kWh), il peut fonctionner en continu pendant 30 minutes.
LA BATTERIE
La batterie est le cœur de tout véhicule électrique car elle stocke et transfère l’énergie au moteur et à tous les systèmes du véhicule.
La batterie pèse 110 kg et a une capacité de 18 kWh. A
l’intérieur, il y a 1 152
cellules cylindriques de type 21700. Le système fonctionne à une
tension de
800 V.
La batterie de la MotoE™ est un élément structurel du cadre. Elle est connectée à l’avant au cadre et, à l’arrière, elle est reliée aux deux plaques reliant l’axe du bras oscillant au moteur électrique.
GROUPE MOTOPROPULSEUR HAUTE TENSION
Quel est l’avantage d’un groupe motopropulseur de 800 V ?
L’ensemble du groupe motopropulseur utilise une tension de
800 V (à pleine charge) pour maximiser son efficacité électrique
(supérieure à 90 %), sa performances et son autonomie. Le
développement d’une architecture à haute tension représente un défi
jamais abordée sur une moto.
Plus la tension est élevée, plus faible est le courant électrique pour une même puissance délivrée, ce qui signifie un câble plus fin pour conduire le courant, moins de dissipation d’énergie, moins de chaleur et une meilleure efficacité.
LE MOTEUR
L’expérience de R& D de Ducati en matière de conception de moteurs a été appliquée au groupe motopropulseur électrique: les « parties actives » du moteur électrique sont intégrées dans un boîtier sur mesure spécialement conçu. Les engrenages, les systèmes de lubrification et de refroidissement sont également intégrés.
Le moteur a un rendement allant jusqu’à 97 % et fait partie intégrante du cadre de la moto; il est fixé de manière rigide à la partie inférieure du boîtier de la batterie, aux plaques du bras oscillant, et il est relié à la biellette de l’amortisseur.
Le moteur MotoE ™ atteint une puissance et un couple maximums de 110 kW (150 CV) et 140 nm, respectivement, et fonctionne dans une plage de régime allant jusqu’à 18 000 tr/min, ce qui permet d’avoir un moteur plus compact. Le voltage fourni (800 V) et le nombre élevé de tours ont permis à Ducati de maximiser l’efficacité du groupe motopropulseur électrique et, en même temps, de minimiser le poids du moteur, qui n’est que de 21 kg.
Un moteur électrique a une courbe de puissance qui augmente avec
le nombre de tours pendant la majeure partie de la plage
d’utilisation jusqu’à ce qu’elle se stabilise à haut régime.
Pendant ce temps, la courbe de couple est
déjà au maximum à zéro tr/mn et reste constante pendant une grande
partie de la plage d’utilisation, avant de diminuer jusqu’à un
minimum au régime maximum.
A suivre…
