Éclipse : à mi-chemin entre la voiture électrique et la Formule 1

L’équipe d’Éclipse est un club étudiant de l’ÉTS qui a vu le jour en 1992, il y a de cela déjà 25 ans, alors que l’idée des voitures électriques n’était encore qu’une utopie. L’objectif du projet est la conception et la fabrication d’un bolide ultra efficace, alimenté uniquement à l’énergie solaire. La complexité du projet réside dans l’atteinte d’un équilibre entre la durabilité et la performance des composantes.

Les compétitions de voitures solaires internationales universitaires auxquelles Éclipse participe sont extrêmement exigeantes à tous points de vue : chaleur intense, pluies diluviennes et routes cahoteuses sont inévitablement au rendez-vous. C’est ce qui rend le projet plus intéressant, diront certains, alors que d’autres diront que c’est ce qui rapproche réellement ces compétitions des applications concrètes du marché.

De la voiture électrique…

En effet, la conception d’une voiture solaire est pratiquement identique à celle d’une voiture électrique vendue sur le marché de nos jours. En résumé, on peut décrire ce genre de moyen de transport comme une batterie géante sur roues. Par la suite, si l’on creuse plus profondément, on peut y ajouter les circuits qui permettent de commander le tout : le système de gestion de batterie (BMS), les contrôleurs de moteurs et l’interface avec le pilote. Jusque-là, la description ci-dessus peut autant correspondre à Éclipse qu’à une Model S de Tesla. De plus, ces deux voitures sont alimentées par le même type de batteries au Lithium-ion, ce qui implique la présence du même genre de systèmes de sécurité actifs et passifs. Ce qui différencie Éclipse de la voiture électrique vendue sur le marché est la méthode de recharge : Éclipse est alimentée en énergie par des panneaux photovoltaïques alors que la Tesla est rechargée à une borne branchée sur le réseau de distribution électrique.

…à la voiture de course!

Du côté mécanique, la philosophie de conception d’une voiture solaire la rapproche davantage à celle d’une Formule 1. Le domaine de la F1, où tout est dicté pour l’exaltation des spectateurs, mise avant tout sur la performance des voitures. Toutes les pièces sont donc fabriquées à partir de matériaux ultra légers, résistants et rigides pour permettre au bolide de transformer toute la puissance du moteur en vitesses fulgurantes. Bien que les objectifs de performance d’Éclipse soient bien différents, les moyens utilisés pour les atteindre sont très similaires.

Les F1 sont légères pour améliorer l’accélération. Dans le cas des voitures solaires, puisque leur efficacité est généralement très élevée à vitesse constante, leur consommation d’énergie est multipliée par 4 ou 5 lors des accélérations. Une simple observation de la deuxième loi de Newton (F = ma) permet de conclure que la diminution de la masse, par l’utilisation de meilleurs matériaux, aura une incidence importante sur la performance du bolide.

Le domaine de la Formule 1 met à profit les propriétés aérodynamiques des voitures pour améliorer la traction sans ajouter un gramme à celles-ci. La conception des voitures solaire place les propriétés aérodynamiques à un même niveau d’importance, mais avec des objectifs diamétralement opposés. En effet, la conception du profil doit faire en sorte que le prototype puisse circuler à vitesse élevée sans être ralenti par la force de traînée. Dans le cas d’une Formule 1, c’est l’effet de cette dernière qui crée un vecteur descendant (portance négative ou downforce). La présence de portance sur une voiture solaire qui circule à haute vitesse crée non seulement un vecteur de force opposé à la progression du véhicule, mais aussi une charge additionnelle sur les systèmes de roulements, ce qui engendre une friction accrue et donc, une double diminution de l’efficacité!

Il est intéressant de voir qu’il existe maintenant un domaine de course automobile, la Formule E, qui fait un lien entre tous ces concepts technologiques, dont la gestion de la batterie, dans un événement de performance à haute vitesse.