F1 : les secrets du Power Unit de Renault

Depuis le temps qu'on vous dit que Renault va passer à l'hybride, voilà qui sera fait... dès 2014 en Formule 1 avec la nouvelle réglementation. La discipline reine de l'automobile va en effet abandonner le V8 au profit d'un V6 à injection directe couplé à un système de récupération d'énergie. Renault a développé en ce sens un Power Unit : un système qui couple un moteur 1,6 L turbo avec une électrification de pointe et des systèmes de récupération d'énergie plus puissants que le KERS aidant à exploiter l’énergie dissipée par les échappements et les freins.

Le Power Unit 2014 utilise deux équipements électriques qu'on appelle des MGU (motor generation unit). Le premier est le MGU-H (H pour heat, son rôle est d'exploiter la chaleur récupérée via les gaz d’échappement), qui est relié à l'axe du turbo. Il tourne à 100 000 tr/mn et restitue plus de 2 MJ au tour. Le second est le MGU-K (K pour kinetic, l’énergie cinétique de la voiture récupérée au freinage). Il est relié au vilebrequin et délivre une puissance de 120 kW (160 ch). A noter que le système dispose également d'un Energy Store et de différents boîtiers électroniques de contrôle et de puissance. Cet ensemble a pour nom ERS (comme Energy Recovery System). La chaleur ou l’énergie cinétique récupérées peuvent être échangées directement entre le MGU, ou utilisées pour recharger la batterie.

L’énergie ainsi stockée peut ensuite être utilisée pour propulser la voiture via le MGU-K ou pour entraîner le turbo via le MGU-H. Par rapport au KERS utilisé en 2013, l’ERS du Power Unit 2014 délivrera deux fois plus de puissance (120 kW contre 60 kW) et aura un impact sur le temps au tour dix fois plus grand.
Avec l'aide de ce système hybride, les monoplaces ne consommeront "que" 100 kg de carburant par GP, soit une baisse de 35 %.

Les F1 en 2014 pourraient être classées en tant que véhicule hybrides. L'électrification a ses limites, car la batterie du Power Unit est relativement petite et serait à plat au bout de deux tours, si elle devait donner son énergie maximum. Toute la difficulté sera donc de gérer l'énergie, avec des systèmes qui décident du moment et de la quantité de carburant qui va être extraite du réservoir, et du moment et de la quantité d’énergie qui va être prélevée ou stockée dans les batteries. La question est ensuite de savoir à quel moment du tour il faudra restituer cette énergie. C'est ce qu'on appelle le "power scheduling". Et comme les données varieront considérablement d’un circuit à l’autre, selon le pourcentage de pleine charge du circuit, la vitesse en passage de courbes, l’usure des pneus et la configuration aérodynamique de la monoplace, la technique sera aussi déterminante que le pilote.
Pour Renault, les F1 de l’année prochaine seront les véhicules terrestres les plus efficaces au niveau de la gestion de l’énergie et du carburant.