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MotoE Électrique : Ducati V21L, une belle bête ! (1/2) – Paddock GP

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En raison de l’augmentation constante du nombre de Grands Prix et des sujets d’intérêt, nous ne couvrons plus intégralement l’actualité du MotoE. Cependant, pendant la pause estivale, nous avons l’opportunité de se pencher sur la Ducati V21L, qui a été introduite cette année pour remplacer l’Energica dans cette formule monotype.

Le terme “V21L” désigne la première moto électrique de Ducati, qui est le prototype utilisé dans le Championnat du Monde MotoE™ FIM à partir de 2023.

Pour la réalisation de ce projet, Ducati R&D a pris en charge la gestion du projet, ainsi que la conception et les simulations liées au groupe motopropulseur électrique. Quant au Centro Stile Ducati, il a été responsable de la conception globale de la MotoE™ et a également créé la livrée de base.

Ducati Corse

Ducati Corse s’est impliquée dans divers aspects de la conception de la Ducati V21L, notamment la conception électronique, les contrôles et les stratégies logicielles, les simulations de dynamique et d’aérodynamique, ainsi que l’assemblage de la moto, les tests et le processus d’acquisition de données.

Les principaux éléments de conception de la Ducati V21L étaient l’autonomie, le poids et la constance des performances. Au cœur de la moto se trouve la batterie, qui joue un rôle crucial en stockant l’énergie et en la fournissant au moteur via l’onduleur.

Le boîtier de la batterie, fabriqué en fibre de carbone, joue également un rôle structurel en faisant partie intégrante du châssis, adoptant une solution similaire au moteur de la Panigale V4. Cette approche permet de réduire le poids et d’optimiser l’espace.

Le boîtier de la batterie est connecté à un cadre avant monocoque en aluminium, pesant 3,7 kg, tandis que l’arrière de la moto comprend un bras oscillant en aluminium de 4,8 kg, dont la géométrie s’inspire de la Ducati Desmosedici utilisée en MotoGP™.

AÉRODYNAMIQUE ET ERGONOMIE

Une étude aérodynamique a été d’une importance capitale pour obtenir une faible traînée et une résistance aérodynamique minimale pour la moto. Pour atteindre cet objectif, il a été décidé de ne pas équiper la moto d’ailerons, étant donné que la charge physique à l’avant était suffisante pour répondre aux exigences aérodynamiques.

Le système aérodynamique a été minutieusement conçu pour réduire au maximum le paramètre SCx (section frontale multipliée par le coefficient de traînée); pour ce faire, de nombreuses simulations ont été effectuées en explorant différentes formes de carénage.

Une étude aérodynamique précise a également été essentielle pour optimiser la circulation de l’air entrant et sortant du radiateur du système de refroidissement de la batterie.

En ce qui concerne l’ergonomie de la Ducati V21L, celle-ci a été conçue pour offrir une sensation similaire à celle d’une moto traditionnelle à moteur à combustion interne. La position du pilote a été soumise à des tests approfondis afin de trouver le meilleur équilibre pour la répartition du poids de la moto.

CONTRÔLE DU POIDS

L’objectif du Championnat est de parvenir à une moto aussi légère que possible, avec un poids maximum admissible de 237 kg. La Ducati V21L a réussi à atteindre un poids de 225 kg.

La question du poids a été une considération primordiale dans la conception de la Ducati MotoE™, car il joue un rôle crucial en matière de sécurité et de maniabilité.

Étant donné que la batterie représente la partie la plus lourde de la moto (110 kg), un boîtier spécialement conçu a été élaboré, et la disposition des cellules à l’intérieur de celui-ci a été soigneusement étudiée pour atteindre un équilibre de poids optimal.

Bien que le système de refroidissement liquide ajoute du poids, il a été intégré au design de la moto en raison de son rôle critique dans la gestion thermique des cellules de la batterie, tant sur la piste que pendant la phase de recharge.

Le moteur électrique en lui-même ne pèse que 21 kg, contribuant ainsi à la réduction globale du poids de la moto.

AUTONOMIE, POIDS ET PUISSANCE

L’objectif d’autonomie pour les courses MotoE™ est de 15 minutes, quelle que soit la piste inscrite au calendrier MotoGP™, ce qui équivaut à environ 6 à 10 tours en fonction des caractéristiques spécifiques de la piste.

Dans la conception d’un véhicule électrique, l’autonomie, le poids et la puissance sont étroitement liés et interdépendants. La densité énergétique (Wh/kg) des cellules sélectionnées est fixe, ce qui détermine la quantité totale d’énergie stockée dans la batterie en fonction du nombre de cellules, de leur poids et de leur densité énergétique.

Pour exploiter tout leur potentiel, les cellules doivent fonctionner dans leur plage de fonctionnement optimale, d’où la décision d’utiliser un système de refroidissement liquide. Ce système de refroidissement est essentiel pour permettre des courses de 15 minutes dans toutes les conditions extérieures.

À puissance égale, une batterie de plus grande capacité permettra d’obtenir une autonomie plus importante. Par exemple, une batterie de 25 kWh peut alimenter un moteur de 100 kW à pleine puissance pendant 15 minutes, tandis que le même moteur fonctionnant à mi-puissance (50 kWh) pourrait fonctionner en continu pendant 30 minutes..

LA BATTERIE

La batterie représente le cœur essentiel de tout véhicule électrique, car elle assume la double fonction de stocker et de transférer l’énergie nécessaire au fonctionnement du moteur et de tous les systèmes du véhicule.

La batterie utilisée pèse 110 kg et possède une capacité de 18 kWh. À l’intérieur de cette batterie, on trouve 1 152 cellules cylindriques de type 21700. Le système de batterie fonctionne avec une tension de 800 V.

La particularité de la batterie de la MotoE™ réside dans son rôle structurel au sein du cadre du véhicule. Elle est solidement connectée à l’avant du cadre et est également reliée à l’arrière aux deux plaques qui relient l’axe du bras oscillant au moteur électrique.

GROUPE MOTOPROPULSEUR HAUTE TENSION

Quel est l’avantage d’un groupe motopropulseur de 800 V ?

La totalité du groupe motopropulseur fonctionne à une tension de 800 V (à pleine charge), une innovation majeure pour une moto, visant à maximiser l’efficacité électrique (supérieure à 90 %), les performances et l’autonomie. Développer une architecture à haute tension a représenté un défi sans précédent dans le domaine des motos.

Une tension plus élevée implique un courant électrique plus faible pour une même puissance délivrée, ce qui se traduit par l’utilisation de câbles plus fins pour conduire le courant, moins de dissipation d’énergie, moins de production de chaleur et une amélioration globale de l’efficacité.

LE MOTEUR

La riche expertise de Ducati en matière de conception de moteurs a été transférée au groupe motopropulseur électrique, où les “parties actives” du moteur électrique ont été soigneusement intégrées dans un boîtier sur mesure spécialement conçu. Les engrenages, les systèmes de lubrification et de refroidissement ont également été intégrés de manière ingénieuse.

Le moteur électrique affiche un rendement remarquable, pouvant atteindre jusqu’à 97 %, et il fait partie intégrante du cadre de la moto. Il est solidement fixé à la partie inférieure du boîtier de la batterie, aux plaques du bras oscillant et relié à la biellette de l’amortisseur.

Le moteur MotoE™ offre une puissance et un couple impressionnants, atteignant respectivement jusqu’à 110 kW (150 CV) et 140 Nm. Il fonctionne dans une plage de régime allant jusqu’à 18 000 tr/min, ce qui permet de le rendre plus compact. Grâce au voltage fourni de 800 V et au nombre élevé de tours, Ducati a réussi à maximiser l’efficacité du groupe motopropulseur électrique tout en minimisant le poids du moteur, qui ne pèse que 21 kg.

Contrairement à un moteur traditionnel, un moteur électrique présente une courbe de puissance qui augmente avec le nombre de tours dans la majeure partie de la plage d’utilisation, avant de se stabiliser à haut régime. D’autre part, la courbe de couple est déjà au maximum à zéro tr/min et reste constante pendant une grande partie de la plage d’utilisation, avant de diminuer jusqu’à un minimum au régime maximum.

Plus d’informations dans cette vidéo :

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