Renault Clio V hybride : comment la F1 a (grandement) participé à créer une auto de série

L'année prochaine, le constructeur français commercialisera la version hybride de sa Clio V. Mais saviez-vous que son moteur e-tech hybride a fait l'objet de nombreuses collaborations rapprochées entre Renault groupe et Renault F1 Team ? On vous explique tout de son étonnante conception.

Les plans d'électrifications des véhicules vont bon train chez les constructeurs automobiles. Le salon automobile de Francfort en était une nouvelle démonstration avec des annonces massives de modèles hybrides, plug-in hybrides ou encore 100% électriques. Sur le sujet, Renault a quelque peu pris du retard. Non pas sur le véhicule « zéro émission », puisque le constructeur français domine les ventes dans l'hexagone et en Europe avec sa Zoé - que nous avons d'ailleurs testée il y a quelque jours dans sa nouvelle version, la Zoé Z.E50 R135.

En revanche sur l'hybridation, l'offre ne démarrera que l'année prochaine avec la Clio V hybride, suivie de Mégane et Captur - ceux-ci arriveront plus tard avec des déclinaisons hybrides rechargeables (Plug-in hybrid). Et pour tout savoir sur ce véhicule, le constructeur nous a fait plonger dans un univers où nous n'aurions pas imaginé parler de la Clio hybride : le circuit Formule 1.


Et pour cause, pour tout savoir du futur modèle électrifié, il faut en fait se rapprocher des équipes de Renault Sport Racing. Direction un circuit de Formule 1, puis le centre technique d'Enstone (Angleterre) pour échanger avec l'élite des ingénieurs automobile.

Des technologies éprouvées issues de la F1

« Il y a toujours eu des échanges entre la F1 et la série [...] mais avec la technologie électrique on se rend compte qu'il n'y avait jamais eu autant de pontages entre la série et la course. Chaque course est extrêmement utile pour essayer ou développer de nouvelles technologies. Pour donner de la crédibilité à certaines ». Et ce n'est pas nous qui le disons, mais Alain Prost, directeur non exécutif de Renault F1 avec qui nous avons pu échanger lors d'une interview.

Alain Prost, Directeur non exécutif de Renault F1 Team // Crédit : David Nogueira

Pour le quadruple champion du monde, la F1 est un laboratoire de recherche où toutes les optimisations sont poussées à leur maximum. Et dans le cas présent, les moteurs hybrides qui équipent désormais les monoplaces depuis plusieurs années, mais aussi les recherches en Formule E avec Nissan (l'autre marque de l'Alliance), sont autant de travaux qui profitent au développement du véhicule électrifié.


Les objectifs ne sont évidemment pas les mêmes, comme nous le rappelle Cyril Abiteboul, le Directeur général du team Renault. « En F1, on travaille sur le développement des moteurs et des batteries en ayant pour critère la performance. Comment obtenir le maximum d'énergie, même si c'est sur un court instant. Sur un véhicule de série, les efforts sont portés sur l'autonomie et l'optimisation de la capacité des batteries. Nous avons beaucoup travaillé sur la méthodologie et la représentation abstraite du moteur pouvant utiliser différentes sources d'énergie, différentes lois de gestion de cette énergie. Là il y a des choses qui peuvent être transposées.  »

Cyril Abiteboul, Directeur général du team Renault // Crédit : David Nogueira

Pour l'ingénieur, le système de refroidissement des batteries en fait partie, comme la gestion du passage du moteur thermique au moteur électrique. « On ne parle pas ici de transfert de produit. Cela n'a pas de sens de penser à intégrer un moteur de F1 dans une Clio. Mais il y a un vrai transfert de processus », précise-t-il.

Une boîte de vitesse sans embrayage

Le fait qu'elle soit équipée d'une boîte de vitesse à quatre rapports, totalement dépourvue d'embrayage et de synchro, est sans doute l'innovation la plus importante de cette Clio V hybride. En fait, Renault disposait déjà dans ses cartons d'une telle technologie depuis plusieurs années. Il l'avait notamment intégrée en 2014 dans Eolab, un concept-car qui promettait une consommation de carburant de 1 litre au 100 km. Cinq ans plus tard, la voici transposée sur un véhicule de série, mais avec une boîte de vitesse à quatre rapports, contre trois pour l'Eolab.


Quoi qu'il en soit, pour se passer d'embrayage et de synchro, Renault fait appel à une boîte à crabots combinée à un moteur électrique qui va systématiquement être utilisé pour « élancer la Clio ». On s'explique : chaque démarrage s'opère en utilisant le moteur électrique, et cela jusqu'à 5 km/h, vitesse à laquelle les ingénieurs et motoristes de Renault ont défini l'alignement parfait entre les pignons pour enclencher le premier rapport. Pour Nicolas Espesson, responsable de l'optimisation de la performance chez Renault Sport Racing, cette combinaison permet de profiter du très bon rendement d'une boîte crabots (utilisée en compétition) et d'en corriger les à-coups désagréables sur un véhicule de série, avec ce moteur électrique qui « emboîte » le premier rapport.

« Nous sommes même allés plus loin puisqu'entre chaque passage de rapport de vitesse, le moteur électrique prend le relai pour éviter de créer cette sensation de perte de puissance ou d'à-coup. C'est totalement transparent pour le conducteur », assure le responsable.


Il nous faudra attendre les essais sur route pour vérifier que cette boîte de vitesses n'est pas désagréable à l'usage, tout comme pour s'assurer qu'une autre des technologies mises en place sur Clio V ne porte pas préjudice à son confort de conduite... et sa consommation. D'autant que Renault annonce un autre atout non négligeable : même si le moteur thermique est couplé à une toute petite batterie électrique (1,2 kWh), cela est visiblement suffisant pour que le constructeur ait eu envie d'ajouter un mode Sport à cette Clio V hybride. Là aussi, on demande à voir si le coup de boost est notable.

L'autre astuce de Renault

Actuellement en Formule 1, les équipes de Renault utilisent la très haute puissance du moteur pour recharger les batteries non seulement dans les phases de décélération, mais aussi lorsque celui-ci n'est pas pleinement sollicité. Après tout, pourquoi pas ne pas exploiter ce moulin de 850 chevaux quand seule la moitié de la puissance est utilisée dans un virage pour produire assez d'énergie pour déplacer le véhicule ET recharger les batteries en même temps ? Viendra alors ensuite le coup de boost magique du moteur électrique lorsqu'il deviendra nécessaire.

Nicolas Espesson, Responsable de l'Optimisation de la Performance chez Renault Sport Racing // Crédit : David Nogueira

Clio V hybride exploitera une technologie qui s'inspire de ce fonctionnement, comme nous l'explique Nicolas Espesson. « Lorsqu'on roule en ville, à basse allure, le moteur tourne à bas régime ce qui, pour un motoriste, est très mauvais, car c'est synonyme de mauvais rendement. À l'inverse, plus le moteur est chargé et plus le ratio entre l'énergie qu'il produit et la consommation d'essence est bon ».

C'est pourquoi Renault a configuré son moteur pour que, dans les phases où il est plutôt pépère (à 50 km/h, en ville par exemple) et que les batteries sont vides, celui-ci soit volontairement « plus chargé » pour produire assez d'énergie pour faire rouler le véhicule, mais aussi recharger les batteries en activant la récupération d'énergie sur le moteur électrique. De prime abord, l'explication a de quoi interpeller, voire faire froncer les sourcils. Rendre un véhicule hybride plus propre en sollicitant plus que nécessaire un moteur à énergie fossile... Pardon ?


Mais pour Nicolas Espesson, ce processus, appelé « overload » (pour surcharge), est à considérer sur toute la longueur d'un trajet. À un instant T, cette production d'énergie entraîne une surconsommation, mais elle permet, plus tard dans la conduite, de ne fonctionner qu'à l'électricité. Au final, le bilan s'équilibre, car cette technique serait utilisée dans des phases optimisées. Le responsable va plus loin : « Sur les mesures de cycle d'homologation urbain, le moteur thermique de Clio V est coupé 80% du temps. Le véhicule roule sur sa réserve d'électricité. Sur les 20% restants, le moteur est suffisamment chargé pour récupérer de l'énergie à injecter dans les batteries ». Consommation et émissions de particules fines seraient donc ainsi maîtrisées... Cela demande tout de même à être vérifié à l'usage. Nous verrons également quel est l'impact sonore de cette surcharge du moteur thermique.

Et ce n'est pas fini

Comme nous le rappelle Rémi Taffin, Directeur Technique Moteur de Renault F1 Team, « Nous travaillons depuis cinq ans sur les moteurs hybrides, mais avec les moyens de la F1. Ce qui nous confère une expertise et des connaissances qui sont une très forte valeur ajoutée pour l'échange dans le groupe ». Même si en compétition c'est la performance qui prévaut sur la consommation, Renault rappelle que pour chaque circuit, moteur thermique et électrique sont configurés de façon très fine en fonction de la portion du circuit sur laquelle évolue la monoplace. Et cette façon de faire, qui consiste à utiliser les données cartographiques pour piloter les moteurs, Renault l'a aussi injectée dans l'intelligence - les calculateurs - de la Clio V hybride.

De gauche à droite : Remi TAFFIN (Directeur technique Renault Sport F1 Engine Technical Director), Jérôme STOLL (Président Renault Sport F1), Jean-Dominique SENARD (Président Renault) et Nick CHESTER (Directeur technique Renault F1 Team Châssis) // Crédit : David Nogueira

Pour Cyril Abiteboul, les millions de données collectées en compétition ont permis de créer des modèles prédictifs transposables aux véhicules de série... sous certaines conditions. On s'explique. Si le conducteur d'une Clio V hybride pense à renseigner dans le GPS sa destination - même s'il connaît parfaitement sa route - pour chacun de ses déplacements, l'auto sera capable d'utiliser les attributs renseignés dans la cartographie afin d'optimiser le fonctionnement des moteurs et donc, par conséquent, abaisser la consommation d'essence. Si l'itinéraire comprend, par exemple, une longue (ou importante) montée, la Clio V se chargera d'utiliser un maximum d'énergie électrique, car elle aura pour autre indication qu'il y a une descente un peu plus loin qui permettra de refaire le plein de la batterie.

De la même manière, si à l'avenir certaines zones de circulation pourraient être interdites aux véhicules thermiques, alors le système se chargera automatiquement de surcharger le moteur thermique avec la fameuse technologie overload en amont pour refaire le plein de la batterie à 100% pour traverser ladite zone. Une dernière spécificité qui devra clairement être expliquée en concession aux acheteurs pour qu'ils puissent profiter de cette intelligence... pour l'instant à l'état d'une promesse technique que nous fait Renault.

La F1 propulse Renault au cœur d'autres innovations

Renault ne s'en cache pas : être en F1 a des conséquences en cascade sur le groupe. « Lorsqu'on a annoncé notre retour en F1, nous avons vu une adhésion et un regain de motivation incroyable au sein des équipes », partage Alain Prost. « Etre en F1 offre des moyens de communication importants, une image de marque et notoriété absolument énorme », ajoute-t-il. Une notoriété qui place Renault dans une position d'acteur incontournable dans les nouvelles technologies.

Alain Prost et Daniel Ricciardo // Crédit : David Nogueira

Parmi ses partenaires figure Microsoft, avec lequel l'écurie travaille à la virtualisation et la numérisation des outils de travail. Outre la création de notices ou plans intégralement numérisés (trop facile !), « Renault travaille avec Microsoft à l'utilisation de la réalité virtuelle pour procéder à des réparations, y compris à distance ». Pour Cyril Abiteboul, même s'il tient à préciser que ce ne sont que des pistes de travail, il faut comprendre qu'avec l'arrivée de la 5G et des masques de réalité augmentée type Hololens, la télémaintenance des véhicules pourrait devenir une réalité.

Enfin, Renault prend aussi très au sérieux la valeur des données collectées sur les véhicules. « L'impression 3D représente la rupture technologique des années 2000. La nouvelle rupture d'aujourd'hui, c'est le big data » ajoute Cyril Abiteboul. En étant à peine plus précis, le directeur nous explique que l'écurie a été capable de créer des modèles prédictifs d'usure des pièces qui se vérifient à l'usage. Il cite notamment une sonde de mesure, sans en dire plus par souci de confidentialité, pour laquelle l'équipe serait allée jusqu'à la panne pour vérifier la véracité du modèle d'analyse.

Ces données ont donc une très grande valeur aux yeux du constructeur, en l'aidant à éviter les pannes et, pourquoi pas, à terme, à « limiter les runs sur un moteur de F1 » qui coûte à lui seul 1 million d'euros. Si les moteurs des véhicules de série ne sont évidemment pas soumis aux mêmes tests extrêmes, là encore, on imagine très bien que les modèles seraient transposables.

On a hâte de vérifier si les promesses de Renault se vérifient à l'usage. D'ici là, vous pouvez aussi retrouver notre article précédent sur la Renault Clio V.