Dans le monde de la course aux énergies propres, les performances de la Porsche 99X Gen 3 envoient un message puissant. Avec une vitesse maximale de 320 km/h, elle peut passer de 0 à 60 km/h en moins de 2,8 secondes, ce qui fait de la 99X Gen 3 l'une des voitures de course les plus rapides jamais engagées dans le championnat du monde de Formule E ABB FIA pour les voitures électriques.

Dans le dernier épisode de la série documentaire en ligne d'Ansys "Driven by Simulation", vous découvrirez comment la simulation joue un rôle crucial dans l'optimisation du groupe motopropulseur électrique de l'équipe TAG Heuer Porsche Formula E dans le cadre de la course ABB FIA Formula E. Vous verrez également comment l'équipe Formula Student Team UGRacing, avec l'aide d'Ansys, crée des opportunités éducatives qui façonnent directement les ingénieurs automobiles et les solutions de demain.

La Porsche 99X Electric Gen3 de Pascal Wehrlein en course sur le circuit de Berlin

Accélérer le passage du zéro au zéro carbone avec Ansys

À ce jour, la Formule E est la seule série mondiale de courses entièrement électriques, caractérisée par des règles d'engagement assez uniques et des niveaux d'innovation incroyablement élevés. La course monoplace se déroule en une seule journée, depuis les essais libres jusqu'à l'épreuve proprement dite, en passant par les qualifications.

Toutes les voitures participant à la série partagent le même châssis et la même batterie Gen 3. Elles sont également équipées de pneus recyclables conçus pour durer toute une course, quelles que soient les conditions, sans un seul arrêt au stand pendant environ 45 minutes. Cependant, l'utilisation plus efficace de l'énergie disponible dans les batteries des véhicules électriques nécessite souvent une mise au point supplémentaire du groupe motopropulseur électrique.

En Formule E ABB FIA, où les victoires se mesurent littéralement en millisecondes, chaque kilowattheure de puissance quittant la batterie est précieux. Avec des puissances de 300 kW (408 chevaux) en mode course, la gestion de cette puissance est cruciale, et la gestion de l'énergie est une stratégie importante pour Porsche Motorsport au cours d'une course qui commence par l'optimisation du groupe motopropulseur électrique.

L'équipe TAG Heuer Porsche Formula E Team s'appuie sur la simulation pour analyser rapidement les performances des composants du groupe motopropulseur électrique et comprendre les mécanismes qui influent sur l'efficacité. Pour réaliser des améliorations dans un environnement à très haut rendement, par exemple, l'équipe utilise le logiciel de simulation de champ électromagnétique basse fréquence Ansys Maxwell et le logiciel de simulation Ansys Twin Builder pour détecter et optimiser les moindres détails du groupe motopropulseur.

Plutôt que de partir de zéro, les ingénieurs de Porsche Motorsport partent d'un rendement de 90 % pour optimiser le groupe motopropulseur. Au cours de l'analyse, des effets mineurs imprévus peuvent apparaître et nécessiter une attention particulière. Parfois, un détail mineur devient un changement mineur qui ne peut être ignoré. Les modèles analytiques détaillés et simplifiés issus de la simulation peuvent être combinés pour prendre en compte ces changements et obtenir les meilleurs résultats.

Les mécaniciens de l'équipe poussent la Porsche 99X Electric Gen3 dans le garage lors de l'E-Prix de Berlin.

Ansys, Porsche Motorsport et le prochain chapitre du développement des véhicules électriques

Le développement, les essais, l'analyse et l'optimisation des performances du groupe motopropulseur exigent des efforts minutieux et mesurés pour réaliser les gains d'efficacité en kilowattheures qui peuvent mener à la victoire. Pour Porsche Motorsport, la collaboration avec Ansys n'est pas seulement synonyme de victoire. En effet, les données de simulation obtenues tout au long de la saison sont étroitement partagées, puis intégrées dans divers programmes de véhicules électriques par les ingénieurs de Porsche Motorsport, ce qui accélère le développement des véhicules électriques dans l'ensemble de la gamme de produits du constructeur automobile.

"Nous courons à la fois sur des circuits permanents, mais aussi dans les villes, sur différents continents et sous différents climats. Il faut s'adapter, et s'adapter à chaque endroit parce qu'au final, nous voulons gagner autant que possible", explique Mengoni. "Et si je regarde maintenant la voiture de route, la Porsche Taycan, par exemple, c'est bien sûr une Porsche. C'est une voiture de sport. Je veux des performances pour ma Porsche, mais je veux aussi une certaine autonomie. Et si nous avons des connaissances acquises sur les circuits et sur la manière d'atteindre ces efficacités spécifiques, nous pouvons les utiliser pour développer un groupe motopropulseur performant sur la route."

Les invités profitent du simulateur de l'équipe officielle dans le Porsche Motorsport Lounge lors du Formula E-Prix de Berlin.

En route vers quelque chose de nouveau avec UGRacing

Il y a des équipes de course de Formule E, et puis il y a des équipes de course de Formule étudiante. Les membres de l'équipe UGRacing de l'Université de Glasgow sont occupés à mettre au point une monoplace électrifiée en vue d'une compétition de voitures de course Formula Student. En tant que bénéficiaire du partenariat Ansys Student Team Partnership, UGRacing reçoit gratuitement tous les logiciels, les ressources et l'assistance dont ils ont besoin pour maintenir un avantage concurrentiel pendant le développement.

"(La simulation) nous permet de procéder à une conception itérative", explique Jolie Bonner, directrice de l'équipe UGRacing. "Ansys est utilisé par la branche EV de notre équipe. Évidemment, en tant que voiture EV de première année, nous devons nous assurer que nous faisons les choses en toute sécurité. Nous ne disposons pas d'un vaste bagage de connaissances. Le fait de pouvoir simuler les choses nous permet d'éviter des désastres potentiellement énormes.

L'UGRacing participe à trois classifications : une classe Concept, une classe Formula Student et une classe Driverless. Tous les travaux sont réalisés pendant toute la durée des études universitaires. Au cours des prochaines années, avec l'aide du logiciel Ansys, l'équipe travaillera sur une voiture de course autonome en vue de la saison 2026, où elle espère terminer dans les trois premiers.

"Nous commençons par les systèmes de perception, nous regardons les capteurs et nous essayons de rassembler des informations sur la piste", explique Joseph Ugrane, ingénieur logiciel en chef d'UGRacing. "Ensuite, nous devons trouver une trajectoire et déterminer la vitesse à laquelle nous voulons courir. En même temps, nous essayons de recueillir autant de données de capteurs que possible pour obtenir une estimation globale de ce qui se passe. Nous avons de nombreuses équipes logicielles différentes, et nous contribuons tous ensemble à ce problème de course autonome."

Au niveau universitaire, les premières ne manquent pas. Chaque année, les étudiants sont chargés de concevoir un véhicule entièrement nouveau avant la compétition. Ce faisant, ils acquièrent une expérience précieuse en utilisant toute une série d'outils et de solveurs Ansys pour relever de nouveaux défis en matière de dynamique thermique, fluide et mécanique des véhicules dans le cadre d'un travail d'équipe.

Jolie Bonner, directrice de l'équipe UGRacing (à gauche), discute de la stratégie de simulation avec l'animatrice de "Driven by Simulation", Mlle Emma Walsh.

En étant capable de simuler les choses, nous sommes informés sur notre voiture, nous pouvons justifier nos choix de conception sans avoir à dépenser trois fois plus d'argent qu'il n'en a fallu pour construire une voiture afin de pouvoir tout tester physiquement. C'est donc absolument impératif pour notre processus de conception".

Tous les étudiants doivent travailler en équipe pour établir des budgets et des calendriers, ainsi que pour construire, tester et faire évoluer leurs conceptions originales de véhicules. Outre les idées nouvelles, c'est exactement le type d'expériences pratiques que recherchent les constructeurs automobiles et un excellent moyen de lancer la carrière d'ingénieur d'un étudiant après l'obtention de son diplôme.

C'est tout bon

Il est temps de baisser le drapeau à damier de "Driven by Simulation". L'épisode 10 marque la fin de notre série documentaire en ligne consacrée à la manière dont la simulation transforme notre façon de nous déplacer - sur la route, hors route ou sur piste. Merci de nous avoir suivis dans cette folle aventure. Si vous ne l'avez pas encore fait, ne manquez pas de regarder les autres épisodes mettant en scène les innovateurs du sport automobile Oracle Red Bull Racing, Ferrari, Honda Racing USA et NASCAR.

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