L’hypercar Mercedes-AMG One, qui exploite réellement une technologie issue de la Formule 1, transmet ses principes techniques aux futurs hybrides rechargeables AMG baptisés E Performance. Le premier sera la GT 4 portes à moteur V8, suivie par la remplaçante de la Mercedes-AMG C 63, qui bénéficiera de la même architecture modulaire. L’ingénieur en chef nous détaille les fondements techniques de ces deux hybrides rechargeables qui prendront la route dès 2021.
Les bastions les plus tenaces des marques adulées par des millions de « petrolheads » - autrement dit des passionnés d’automobiles à moteur essence, généralement sportif - tombent les uns après les autres, à mesure que l’électrification automobile franchit des étapes irréversibles.
AMG s’apprête à son tour à commercialiser son premier modèle 100 % électrique, dès cette année, reposant sur la nouvelle plateforme EVA (Electric Vehicle Architecture). La marque lancera également ses premiers hybrides rechargeables très performants, réunis sous l’appellation E Performance. Dans ce dernier cas, les principes technologiques proviennent de la One, dont les premiers exemplaires seront livrés à leurs clients dans quelques mois. Ils seront appliqués à la Mercedes-AMG GT 4 portes ainsi qu’à la C 63, toutes deux attendues sur le marché en 2021.
Naturellement, l’hypercar vise des objectifs bien différents avec ses cinq moteurs : deux unités électriques sur l’essieu arrière épaulent le V6 1,6 litre, dérivé de la F1 W07 Hybrid, tandis que deux autres moteurs prennent place à l’avant. L’ensemble développe plus de 1 000 ch, atteint 350 km/h en vitesse de pointe et passe de 0 à 200 km/h en moins de six secondes, soit mieux qu’une Bugatti Chiron, pour un tarif à l’avenant dépassant 2,8 millions d’euros.
À propos des premiers AMG entièrement électriques, qui seront dévoilés cette année, on sait seulement qu’ils recevront deux moteurs - un moteur synchrone à aimants permanents sur chaque essieu, donc une transmission intégrale. Ils disposeront d’un chargeur embarqué de 22 kW et pourront accepter jusqu’à 200 kW en courant continu (DC). Leurs performances devraient se situer au niveau de celles des modèles animés par le V8 4,0 litres biturbo, avec notamment un 0 à 100 km/h largement inférieur à quatre secondes et une vitesse maximale de 250 km/h.
Changement de paradigme
Afin de répondre à cette nouvelle époque, AMG a adapté son siège d’Affalterbach. Celui-ci accueille désormais un centre d’essais consacré aux batteries haute tension et aux moteurs électriques, ainsi qu’un centre de compétences dédié à la production des motorisations hybrides rechargeables.
La coopération avec les ingénieurs de l’écurie Mercedes-AMG F1 Petronas a par ailleurs été intensifiée, afin de rendre ce transfert technologique aussi direct et fructueux que possible.
« AMG souhaite évoluer avec son temps en électrifiant sa gamme sans renoncer à son positionnement. Nous continuerons à fabriquer des voitures aux performances élevées, tout en attirant une clientèle plus jeune et une proportion accrue de clientes », m’explique Philipp Schiemer, directeur général d’AMG, lors d’un entretien exclusif sur Zoom. Il y présente les concepts fondamentaux de cette technologie, avec l’aide de Jochen Hermann, directeur technique d’AMG.
La première innovation des futurs hybrides rechargeables AMG concerne l’implantation du moteur électrique, comme le précise Jochen Hermann : « contrairement aux PHEV conventionnels, le moteur électrique de notre nouveau système n’est pas monté entre le moteur thermique (ICE) et la transmission, mais sur l’essieu arrière. Cette disposition offre plusieurs avantages, dont les suivants : la répartition des masses entre l’avant et l’arrière devient plus équilibrée - à l’avant de l’AMG GT 4 portes se trouvent déjà le V8 4,0 litres et la boîte AMG Speedshift à neuf rapports - ; le couple électrique est exploité plus efficacement et délivré plus rapidement, ce qui permet de transformer la puissance en accélération de manière presque instantanée, sans devoir passer par la boîte de vitesses. Enfin, la distribution d’énergie par le différentiel autobloquant vers chacune des roues arrière est plus rapide : la voiture transmet ainsi plus vite sa puissance au sol, ce qui améliore clairement son agilité en virage ».
Deux moteurs et deux boîtes de vitesses
Le moteur électrique arrière, un synchrone à aimants permanents développant jusqu’à 150 kW, soit 204 ch, et 320 Nm, fait partie de l’Electric Drive Unit (unité de propulsion électrique, ou EDU). Cet ensemble comprend également une boîte à deux rapports et un autobloquant électronique.
Un actionneur électrique engage le deuxième rapport au plus tard à 140 km/h, vitesse à laquelle le moteur électrique tourne à environ 13 500 tr/min.
Batterie haute performance AMG
L’équipe d’ingénieurs AMG est particulièrement fière de sa nouvelle batterie haute performance, elle aussi installée sur l’essieu arrière. Composée de 560 cellules, elle fournit 70 kW en puissance continue et jusqu’à 150 kW en crête pendant 10 secondes.
Elle a été mise au point en interne, avec un important soutien de l’équipe Mercedes de Formule 1, comme l’assure Hermann : « la batterie est techniquement proche de celle utilisée par la voiture de Hamilton et Bottas ; elle affiche une capacité de 6,1 kWh et ne pèse que 89 kg. Sa densité de puissance atteint 1,7 kW/kg, soit approximativement le double de ce que permettent les batteries haute tension dépourvues de refroidissement direct des hybrides rechargeables conventionnels ».
En résumé, les hautes performances de cette batterie AMG de 400 V reposent sur son refroidissement direct. Pour la première fois, chaque cellule est refroidie individuellement, car elle est en permanence entourée d’un liquide de refroidissement électriquement non conducteur. Environ 14 litres de ce fluide circulent du haut vers le bas à travers l’ensemble de la batterie et chacune de ses cellules, grâce à une pompe électrique haute performance. Le liquide traverse également un échangeur thermique huile/eau directement relié à la batterie.
Ce dispositif permet de maintenir durablement et de façon homogène la température à 45 °C, quelle que soit la fréquence des cycles de charge et de décharge. Ce n’est pas le cas des systèmes hybrides à refroidissement conventionnel, dont les batteries perdent en efficacité.
Comme l’indique le directeur technique d’AMG, « même lors de tours très rapides sur circuit, lorsque les accélérations, qui déchargent la batterie, et les accélérations, qui la rechargent, sont fréquentes et brutales, le système de stockage d’énergie conserve son rendement ».
Comme en F1, le « coup de boost électrique » reste toujours disponible grâce au puissant système de récupération d’énergie et à une réserve d’énergie constamment conservée pour les accélérations franches ou intermédiaires, même lorsque la batterie est faiblement chargée. Le système propose les modes de conduite habituels - Electric jusqu’à 130 km/h, Comfort, Sport, Sport+, Race et Individual - qui modifient la réponse de la motorisation et de la transmission, le ressenti de la direction, l’amortissement et la sonorité. Ils se sélectionnent depuis les commandes de la console centrale ou les boutons placés sur les branches du volant.
La transmission intégrale est naturellement associée au système AMG Dynamics. À l’aide de capteurs, celui-ci évalue la vitesse, l’accélération latérale, l’angle de braquage et l’angle de dérive, puis adapte les réglages du véhicule selon la situation et les programmes Basic, Advanced, Pro et Master, combinés aux différents modes de conduite cités précédemment. La récupération d’énergie comporte quant à elle quatre niveaux, de 0 à 3, et peut atteindre un maximum de 90 kW.
Mercedes-AMG GT 4 portes E Performance : la première
Toutes les caractéristiques techniques de la future Mercedes-AMG GT 4 portes E Performance n’ont pas encore été communiquées. On sait toutefois que la puissance maximale du système dépassera 600 kW, soit plus de 816 ch, tandis que le couple de pointe excédera 1 000 Nm. Cela permettra un 0 à 100 km/h en moins de trois secondes.
Le chargeur embarqué affichera par ailleurs une puissance de 3,7 kW. L’autonomie électrique des deux hybrides rechargeables n’a pas été annoncée : la priorité a été donnée au soutien des performances, plutôt qu’à une longue distance de conduite sans émissions.
La Mercedes-AMG C 63 deviendra elle aussi E Performance
« Vous pouvez vous attendre à une remplaçante de la C 63 dotée du même système hybride rechargeable, qui sera aussi spectaculaire et dynamique que l’actuel modèle à moteur V8 », assure Philipp Schiemer, même si quatre cylindres ont « disparu ».
Le moteur essence retenu est en effet le 2,0 litres quatre cylindres en ligne M 139, qui demeure le champion mondial de la puissance dans sa catégorie. Jusqu’ici, il n’était monté transversalement que dans la famille de modèles compacts « 45 » de Mercedes-AMG. Il sera ici implanté longitudinalement dans la Classe C, une première pour ce modèle.
À ce stade, on sait que le moteur essence développera plus de 450 ch, auxquels s’ajouteront les 204 ch, ou 150 kW, du moteur électrique. La puissance cumulée ne devrait donc pas être inférieure à celle de l’actuelle C 63 S la plus performante, donnée pour 510 ch. Les performances ne seront au minimum pas en retrait, puisque les ingénieurs allemands annoncent un 0 à 100 km/h en moins de quatre secondes, contre 3,9 s pour la C 63 S actuelle.
Autre première mondiale pour une automobile de série - même si cette technologie est utilisée en F1 et dans la One - et même à l’échelle de toute l’industrie, le turbocompresseur électrique de gaz d’échappement est appliqué au moteur 2,0 litres.
Comme l’explique Jochen Hermann, « le turbocompresseur électrique réunit le meilleur des deux mondes : l’agilité d’un petit turbo et la puissance maximale d’un gros turbo, en éliminant toute trace de délai de réponse, le fameux turbo-lag. Les moteurs quatre et huit cylindres emploient tous deux un moteur-générateur de 14 ch, soit 10 kW, qui démarre le moteur essence et alimente les équipements auxiliaires, comme la climatisation ou les phares, dans des situations où, par exemple, la voiture est arrêtée à un feu rouge et où la batterie haute tension n’a plus de charge pour alimenter le réseau basse tension du véhicule ».
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