IVT-F : mesure de courant pour la Formule E

La technologie de mesure de courant IVT d’Isabellenhütte se retrouve même aujourd’hui dans les voitures de course.

La technologie de mesure de courant IVT d’Isabellenhütte se retrouve même aujourd’hui dans les voitures de course. Ces dernières années, l’entreprise est devenue un partenaire technologique de la FIA sans que le public n’en sache rien. C’est un engagement qui a déjà permis à Isabellenhütte d’acquérir de précieuses connaissances en Formule 1 pour la production en série de systèmes de mesure de précision. Depuis 2014, ils le font également dans l’environnement très performant de la Formule E.

Comment devenir partenaire technologique de la FIA (Fédération Internationale de l’Automobile)? Andreas Lepper connaît la réponse. Le chef de projet de l’équipe de développement IVT-F chez Isabellenhütte coordonne la coopération avec la FIA.

« La coopération a commencé il y a presque 10 ans. C’est alors que l’équipe de Formule 1 de McLaren nous a approchés. A l’époque, le site McLaren de Woking, en Angleterre, cherchait un capteur de courant pour le premier système hybride utilisé dans une voiture de Formule 1. »

Andres Lepper – chef de projet de l’équipe de développement IVT-F chez Isabellenhütte

Les amateurs de sports mécaniques connaissent ce système sous le nom de KERS (Kinetic Recovery System). Revenons en arrière : L’équipe de Formule 1 McLaren avait déjà gagné un avantage en 1998 en utilisant un système de récupération d’énergie, mais pour une seule et unique course avant que ce système ne soit à nouveau interdit. « Comme nous le savons aujourd’hui, ce n’était pas la fin du KERS. » Pour des raisons commerciales et environnementales, le concept du système de récupération d’énergie a finalement repris tout son sens 10 ans plus tard. Et encore une fois, c’est McLaren qui a fait progresser cette nouvelle technologie.

« A l’époque, nous travaillions avec une société britannique spécialisée dans la conception de prototypes et qui nous a fourni la technologie de mesure. McLaren a également eu recours à ses services. Et c’est ainsi qu’est né le premier contact.

A. Lepper

Et comme dans un déjà-vu, McLaren a, à nouveau, laissé la concurrence dans la poussière en 2009 en utilisant à nouveau le KERS. « Il s’agit d’une réalisation de la technologie de mesure IVT« , explique A. Lepper. Les autres équipes étaient moins enthousiastes, avec pour résultat un ‘gentlemen’s agreement’ où les chefs d’équipe ont accepté de ne plus utiliser le KERS. C’est en 2011 que la FIA a officiellement autorisé l’utilisation du KERS. En 2014, il a finalement été remplacé par l’ERS (Energy Recovery System). Ce système avancé de récupération d’énergie a non seulement converti la puissance de freinage en énergie, mais il a également extrait de l’énergie supplémentaire des gaz d’échappement.

Où la technologie de mesure IVT entre en jeu

Pour s’assurer qu’aucune équipe ne puisse obtenir un avantage, la FIA a exigé une collecte de données complète et transparente de la quantité d’énergie qui s’écoule dans le groupe motopropulseur dès que le conducteur active l’ERS. Depuis lors, les volumes d’énergie et les heures d’ouverture de la fenêtre ERS ont été détectés, enregistrés et émis par la technologie de mesure IVT en Formule 1.

« Pendant ce temps, nous n’avons cessé de développer la technologie de mesure IVT et l’avons spécialement adaptée pour répondre aux exigences de la Formule 1. »

A. Lepper

Lorsque la Formule E commencera enfin à courir en 2014, la technologie de mesure d’Isabellenhütte connaîtra également un formidable essor. Les voitures de course exclusivement alimentées par batterie imposent des exigences techniques et physiques entièrement nouvelles pour les techniques de mesure. Le capteur doit alors être amélioré en termes de précision, de performance et de compacité. L’expérience acquise en Formule 1 a été utile à cet égard. Le dernier résultat de ce travail de développement est l’IVT-F (F pour Formula). Cette conception spéciale est utilisée dans toutes les voitures de Formule E depuis 2014.

Travailler pour la FIA, c’est avant tout travailler sous pression. En l’espace de quelques semaines, les ingénieurs d’Isabellenhütte conçoivent un système de mesure entièrement nouveau, comprenant la conception, le prototypage, les tests et la production. Cela nécessite un haut niveau d’expertise et une grande puissance de développement.

« Nous sommes en contact étroit avec les ingénieurs de la FIA à Genève. C’est de là que viennent les exigences en matière de profil de performance et de conception. »

A. Lepper

Les ajustements sont autorisés, effectués par l’équipe et ensuite, approuvés par la FIA. C’est ce que le règlement stipule.

« Bien entendu, nous vous assistons dans l’intégration optimale du système, du côté matériel, par exemple par des variations structurelles dans la taille et la position d’installation, et du côté logiciel, par le biais du fichier DBC ou de l’implémentation de la communication via le bus CAN ».

A. Lepper

Il en sera de même la saison prochaine, lorsque les voitures seront encore plus puissantes. Cette augmentation de puissance change beaucoup de choses, y compris pour Isabellenhütte. Mais A. Lepper en est sûr : « La cinquième génération d’IVT-F saura également relever ces défis. »

IVT-F – « M. 1000 volts » parmi les systèmes de mesure

Les systèmes de mesure de quatrième génération, basés sur des shunts actuellement installés se caractérisent par une extrême précision et une grande résistance d’isolement. Afin d’atteindre des vitesses similaires à celles des voitures de Formule 1 dans les voitures de course, il est nécessaire de disposer d’une puissance immédiatement accessible, aussi efficacement que possible dans des limites spécifiées, avec une quantité et une tension correspondantes. Tout d’abord, cela concerne ce qu’on appelle le FanBoost. Ici, les pilotes sélectionnés par les ventilateurs reçoivent des packs d’énergie supplémentaires. Ils permettent d’obtenir un surcroît de performance pendant la course. L’IVT-F est chargé de mesurer précisément ces processus et d’assurer une concurrence loyale.

L’équipe d’Isabellenhütte a développé à cet effet un nouveau type d’isolation, qui est maintenant également utilisé dans des produits à grande échelle, comme l’IVT-S. Il est de 1000 volts et utilise les propriétés d’isolation de la carte de circuit imprimé elle-même, afin d’atteindre la résistance d’isolation requise dans ces véhicules. C’est une valeur maximale assez impressionnante.

« A ma connaissance, il n’y a pas de produit alternatif qui ait une telle capacité de puissance associée à un design ultra-compact. »

A. Lepper

De plus, il est doté d’une très bonne linéarité, d’une électronique sur mesure, d’un balayage rapide et d’un étalonnage interne, ce qui permet d’obtenir la précision de mesure de l’IVT-F. Et cette précision des mesures est indispensable en Formule E en particulier car elle fournit, entre autres, des informations précises sur la consommation électrique et la tension – des valeurs clés qui sont décisives pour la course.

Faire constamment preuve d’expertise et de leadership technologique

Bien sûr, il y a un intérêt très spécifique derrière l’engagement de la Formule E. Comme tout partenaire technologique, Isabellenhütte s’efforce d’avoir un aperçu des avantages de sa production en série. Isabellenhütte utilise la Formule E à cette fin.

D’une part, elle s’efforce de démontrer constamment son expertise et ses capacités dans un environnement très dynamique, mais d’autre part, elle s’efforce d’assurer un flux constant d’expertise que l’entreprise souhaite utiliser pour étendre son leadership technologique dans la technologie de mesure de précision.

« Nous exposons notre système aux conditions les plus rudes de la Formule E. Nous obtenons ainsi des informations précieuses qui ont un impact positif sur la qualité, les performances et la conception de nos produits de la série IVT ».

A. Lepper

Et ça en vaut la peine. L’IVT-MOD avait déjà bénéficié de solutions technologiques détaillées qui ont d’abord dû faire leurs preuves en Formule 1 avant de passer à la production en série. C’est ce qui a mené au développement de l’IVT-S qui lui a succédé.

Il est clair que les exigences du marché des constructeurs automobiles continueront également à augmenter en termes d’e-mobilité et que des produits toujours améliorés seront demandés,et  par exemple des modules avec une tension système plus élevée.

« Isabellenhütte peut déjà livrer ces produits aujourd’hui, grâce à son expérience en formule racing. »