Technique : plongez avec nous dans les entrailles du Porsche Cayenne Electric

Le Porsche Cayenne Electric ouvre une nouvelle page dans l’histoire de la marque. Nous avons exploré ses principaux secrets techniques.

Souvenez-vous du 4 septembre 2019. Ce jour-là, Porsche a jeté un véritable pavé dans la mare avec la Taycan, sa première voiture électrique. Vitrine technologique absolue, la berline électrique (ou coupé à quatre portes, comme vous voulez) a eu l’effet d’un séisme pour les puristes. Mais la Taycan a aussi eu le même effet dans le segment des voitures électriques avec ses technologies de pointe. Difficile alors d’imaginer Porsche créer encore aujourd’hui un raz de marée technologique à la hauteur de la Taycan, notamment à l’heure où la concurrence asiatique devient de plus en plus féroce.

Mais cela serait mal connaître les géniteurs de la Porsche 911 et de ses déclinaisons RS bonifiées de génération en génération. Zuffenhausen ouvre un nouveau chapitre dans son histoire avec — cela va secouer plus d’un puriste — l’inédit Porsche Cayenne Electric. Nous avons exploré les secrets techniques de celui qui pourrait bien être l’une des Porsche les plus excitantes de ces dernières années pour qui est sensible à la technologie automobile.

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Une aérodynamique active poussée

Avec une longueur de 4,99 m pour 1,98 m de large (2,20 m avec les rétroviseurs), le Porsche Cayenne de quatrième génération ne fait logiquement pas dans la demi-mesure. Ce mastodonte au coup de crayon sans grande saveur est fidèle à son ADN et vient jouer dans la cour des grands SUV. Malgré sa silhouette, Porsche annonce toutefois un Cx de « seulement » 0,25 dans la meilleure des configurations. Si le SCx (surface frontale multipliée par le coefficient de traînée) reste confidentiel pour ne pas effrayer les foules, les solutions mises en œuvre forcent le respect.

Lors de notre approche du véhicule aux côtés de Dirk Britzen, le chef de produit du Porsche Cayenne, nous avons cependant prêté attention aux deux Aeroblades arrière de la version Turbo. Alors que nous pensions à un gadget de plus, notre interlocuteur nous a indiqué que ces appendices actifs dès 60 km/h permettent d’optimiser l’écoulement de l’air pour gagner 0,01 point de Cx. Si ce gain peut paraître dérisoire, il est relativement important à l’échelle de l’aérodynamique automobile. À titre de comparaison, c’est trois fois plus efficace que des rétroviseurs caméras, qui améliorent la traînée de seulement 0,003 point.

En revanche, ce bénéfice aérodynamique ne se traduirait que par un gain de 10 km d’autonomie totale sur un cycle WLTP. C’est à peu de chose près le même gain à 130 km/h, avec une consommation inférieure de 0,7 kWh/100 km selon nos calculs très théoriques en l’absence du véritable SCx du SUV, forcément moins favorable en raison de l’imposante surface frontale. Aussi, on se pose la question du véritable intérêt de cette solution à fonction unique : on imagine qu’un dessin spécifique du bouclier arrière aurait pu éviter de recourir à un système motorisé. Parmi les autres dispositifs aérodynamiques actifs, on note les désormais courants volets avant qui privilégient la pénétration dans l’air ou le refroidissement en fonction des situations, ainsi qu’un aileron de hayon mobile.

Une machine électrique arrière inédite

L’essentiel des innovations techniques du Porsche Cayenne se situent sous sa carrosserie. Le SUV repose sur une version modifiée de la plateforme PPE développée en partenariat avec Audi et déjà déployée avec le duo Audi Q6 e-tron et Porsche Macan Electric. Le Cayenne en reprend donc la plupart des composants et spécificités techniques. Contrairement à ce dernier, le Cayenne ne sera proposée qu’avec une transmission intégrale assurée par une paire de machines électriques.

On retrouve à l’avant une machine à aimants permanents héritée du Macan, dotée d’un rotor de 210 mm et d’une longueur de 100 mm (il existe encore trois autres références). À l’arrière, le module est différent, et avec une unité spécifique pour la version Turbo. Celle-ci se distingue par la présence d’un système de refroidissement à huile au contact des fils de cuivre du stator. D’après Porsche, cette technologie issue de la Formula E et du GT4 e-Performance permet de dissiper la chaleur directement à la source. Ce système permettrait au bloc d’atteindre un rendement allant jusqu’à 98 %. De plus, cela permet de réduire le volume du bloc électrique : avec un système de refroidissement liquide conventionnel, qui utilise un circuit extérieur au stator, le module arrière devrait être 50 % plus volumineux pour fournir une performance thermique équivalente.

Toujours à l’arrière, il est à noter que le Porsche Cayenne Electric se débarrasse de la boîte à deux rapports de la Porsche Taycan, longtemps présentée comme une inévitable innovation pour garantir des accélérations canons et viser une vitesse de pointe élevée. La transmission arrière à rapport fixe unique est refroidie par huile et utilise le même circuit ainsi que la même pompe utilisés pour le refroidissement de cette machine arrière spécifique. Aujourd’hui, la marque se défend en indiquant que la machine arrière offre une efficacité suffisante pour couvrir tout le spectre, du démarrage balistique à la vitesse de pointe, sans avoir à utiliser deux rapports de réduction différents. À ce jour, nous ne connaissons pas les rapports de démultiplication des transmissions avant et arrière.

Avec cette paire de machines électriques, le Porsche Cayenne se targue d’une puissance de régénération de 600 kW à la décélération, en fonction de la vitesse, de la température et de l’état de charge. C’est 50 % de plus que la Porsche Taycan récemment mise à jour, créditée d’une puissance de 400 kW. Mais précisons ici qu’il s’agit de gros chiffres pour embellir la brochure, et qu’il faudrait taper très fort dans les freins à la vitesse maximale pour voir atteindre très brièvement cette puissance de récupération. Dans des phases de conduite parfaitement normales, la puissance sera nettement moins mirobolante, mais potentiellement bien suffisante : Porsche indique que 97 % des ralentissements du quotidien peuvent se faire sans toucher au système de freinage dissipatif, aussi proposé en carbone-céramique en option.

Des accélérations étouffantes avec le Porsche Cayenne Turbo !

Avant de se glisser sous le plancher pour découvrir de quoi la batterie est faite, rappelons les principaux chiffres des fiches techniques. La version d’entrée de gamme promet un total de 300 kW (408 ch) pour 835 Nm de couple, avec une fonction Overboost d’un maximum de 325 kW (442 ch) pendant 10 s. Il faut compter 4,8 s pour le 0-100 km/h, 18,4 s pour le 0-200 km/h et un 80-120 km/h en 3,0 s.

La version Turbo pousse les potentiomètres encore plus loin avec 630 kW (857 ch) pour 1 500 Nm de couple. La fonction Overboost pousse ici la puissance à 850 kW, soit 1 156 ch dans « l’ancien » système de mesure de la puissance. Le 0-100 km/h est donné pour 2,5 s, le 0-200 km/h pour 7,4 s et le 80-120 km/h en seulement 1,2 s. La vitesse de pointe grimpe à 260 km/h, contre 230 km/h avec l’entrée de gamme.

Lors de notre visite de l’outil de production historique du Porsche Cayenne à Bratislava, nous avons eu l’opportunité d’effectuer quelques tours de piste en sac de sable. L’occasion d’éprouver les pressions physiques qu’inflige aux passagers le Cayenne Turbo. Vous n’avez pas besoin de nous pour vous indiquer que le SUV pousse fort. Très fort. Trop fort. Avec le Launch Control activé, le punch au démarrage se traduit par un départ percutant et une accélération étouffante. Selon le compteur de la voiture, la procédure de départ nous a infligé 1,1 G d’accélération.

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La fonction Push-to-Pass, qui libère 130 kW (170 ch) supplémentaires pendant 10 s, apparaît superfétatoire devant une telle puissance de frappe. Sur piste, son activation s’est traduite par une vitesse de pointe supérieure de près de 15 km/h au bout de la ligne droite par rapport à une accélération « normale ». Lovés sur la banquette arrière, nous n’avons pas ressenti de quelconque effet turbo (voyez le jeu de mots). Enfin, le freinage s’est montré suffisamment puissant pour canaliser les 2 720 kg à vide et, c’est plus étonnant, physiquement vivable.

De nouvelles cellules poches pour la batterie

La batterie est l’une des plus grandes innovations du Porsche Cayenne Electric. D’une capacité brute de 113 kWh, pour 108 kWh nets, elle est composée de 192 cellules poches fournies par LG Chem, contre 396 unités dans la batterie Performance Plus de la Taycan. Dirk Britzen nous a indiqué que le choix a été effectué uniquement dans une optique de performance. Voilà pourquoi le Cayenne utilise des cellules poches au lieu de cellules prismatiques comme c’est le cas avec le Porsche Macan.

Mais on peut également penser à la recherche d’une meilleure densité. Comme nous l’avons vu dans l’usine de production des batteries d’Horna Streda, les cellules sont d’abord pressées par paquets de huit, puis deux packs sont intégrés dans un module. Le coffre à batterie reçoit un total de 16 modules, d’un poids unitaire final de 90 kg. Un choix permettant d’offrir le meilleur compromis entre prise de masse, augmentation de la densité (7 % par rapport à la Taycan) et réparabilité. Ce dernier critère explique aussi pourquoi Porsche n’a pas fait le choix d’un principe de raccordement Cell-to-Pack, même si toutes les cellules sont ici branchées en série (principe 192s1p).

La cellule utilisée est composée d’une cathode NMCA (nickel manganèse cobalt aluminium) et d’une anode en graphite et monoxyde de silicium (SiO). L’apport de l’aluminium permet d’améliorer la stabilité thermique et la longévité, alors que la composition de l’anode favorise la densité énergétique et autorise des pics de recharge rapide en courant continu plus élevés. Nos regards indiscrets ont remarqué une référence de cellule, mais la capacité unitaire ne correspond pas à la capacité totale du pack si nous calculons le tout. Passons, Porsche étant sans doute plus malin que nous.

Un système de refroidissement poussé

Le volet le plus intéressant de cette batterie concerne son refroidissement « sandwich ». Dit actif, il est assuré par un circuit avec des plaques collées de chaque côté d’un module. Extrêmement fines, elles permettent un refroidissement plus efficace des cellules. Voilà qui diffère des configurations habituelles, avec un très large circuit qui parcourt toute la surface du pack, d’un côté ou de l’autre. Les plaques sont alimentées par un circuit général latéral, qui distribue le liquide caloporteur via des petites durites en caoutchouc du côté droit et récupère le liquide chaud du côté gauche. Cependant, avec une telle configuration, la régulation thermique peut être compliquée, le liquide ne suivant qu’une seule direction. Pour pallier les problèmes, le circuit est asymétrique avec des canaux rectilignes du côté de l’entrée et un dessin en nid d’abeille du côté de la sortie. Le but ? Éviter au liquide d’emmagasiner trop de chaleur et de ne pas pouvoir refroidir efficacement les cellules au bout du circuit. Voilà qui permet selon nous d’uniformiser la dissipation de chaleur.

Le refroidissement est assuré par un système entièrement repensé, dont la puissance est équivalente à 100 réfrigérateurs selon Porsche. La performance du système de régulation thermique dépend notamment des ventilateurs déplacés à l’avant, dont la consommation serait inférieure de 15 % par rapport à des ventilateurs conventionnels. Porsche ne s’est pas attardé sur les vrais gains de ces choix techniques, et n’a pas été en mesure de nous communiquer la puissance maximale de la pompe à chaleur.

Nous avons en revanche pu obtenir la température cible du système de préconditionnement batterie avant une recharge rapide, de l’ordre de 23 °C. Toutefois, la marque précise que la recharge rapide à la puissance maximale est possible dès que la batterie se situe à 15 °C. Une preuve supplémentaire qu’il existe un gap entre ce que le BMS (Battery Management System) autorise et la température idéale pour prendre soin plus finement de la batterie. À moins que nous ayons raté une subtilité technique, cela annonce déjà une menue différence de temps de recharge entre deux scénarios (avec et sans préconditionnement). Nous ne manquerons de faire les tests.

Toujours au rayon de la régulation thermique des cellules, Porsche met l’accent sur son système de gestion thermique prédictive. En analysant de nombreuses données telles que la température de la batterie et extérieure, la navigation, la topographie, les conditions de circulation ou le type de conduite, le dispositif est en mesure de maintenir une température idéale de fonctionnement. Celle-ci offre alors le ratio idéal entre puissance de recharge et efficience, tout en permettant une prévision plus précise de l’autonomie restante. Tout un programme… pour lequel nous attendrons nos investigations : elle aussi dotée de fonctions prédictives sur le papier, l’Audi A6 e-tron n’a jamais fait preuve d’un comportement thermique particulièrement actif lors d’une étude technique en hiver.

Une puissance de recharge rapide record

Fort de toutes ces innovations et d’une architecture dite 800 V (on serait plutôt proche d’une tension nominale de 705 V), le Porsche Cayenne promet des puissances et temps de recharge tout en haut du panier. Lorsque toutes les conditions sont réunies, il peut viser un pic de 400 kW jusqu’à plus de 50 % de charge et expédier le 10-80 % en 16 minutes. Une basique règle de trois fait état d’une puissance moyenne nette de 284 kW. Selon la même règle de calcul, le Xpeng G6, qui détient le record de nos mesures à ce jour, termine l’exercice à 271 kW. Le BMW iX3, lui aussi doté d’un pic de 400 kW, s’en tire avec une moyenne de 217 kW selon les informations fournies par la marque. À noter que le Porsche Cayenne reprend la solution technique du Macan pour se recharger sur les bornes 400 V. La batterie est électroniquement scindée en deux packs de 400 V, permettant d’aller chercher un pic de 200 kW, pour un 10-80 % en 25 minutes selon Dirk Britzen.

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En matière de recharge AC, le SUV dispose d’un chargeur embarqué de 11 kW pour un 0-100 % en 11 h 00. Un chargeur 22 kW est proposé en option au prix de 1 680 €. Le Cayenne est aussi compatible avec la recharge par induction, d’une puissance de 11 kW. La plaque au sol, qui pèse environ 50 kg, est équipée de série des technologies LTE et WLAN, afin de garantir à l’avenir les mises à jour logicielles à distance et l’assistance technique. Le système a initialement été annoncé avec un rendement de plus de 90 %, mais Dirk Britzen nous a indiqué que le taux serait plus proche de 98 %. Cependant, le niveau de pertes liées à la recharge AC filaire et non filaire n’a pas été précisé par notre interlocuteur. Le prix du système n’a pas été indiqué, mais il faut déjà cocher en amont la préparation induction au prix de 228 €.

Pour le fun, nous avons tripoté le planificateur d’itinéraire sur un exemplaire exposé. Sur un trajet de 1 351 km entre Bratislava et Paris, le système a prévu trois arrêts recharge avec un 14-95 % en 25 minutes, un 10-92 % en 23 minutes, puis un 10-73 % en 14 minutes. Soit 1 h 02 d’immobilisation totale, pour un trajet de 13 h 45 sans aucune pause. Une belle performance, malgré une stratégie de recharge parfois étonnante.

Une efficience améliorée pour le Porsche Cayenne

Avec le Porsche Cayenne Electric, la marque allemande compte bien reprendre la tête du segment des voitures électriques en matière de technologies embarquées. Voilà qui rappelle donc le 4 septembre 2019, lorsque la Porsche Taycan de série a été annoncée. Doté d’une plateforme de dernière génération sérieusement peaufinée, le Porsche Cayenne montre que ces améliorations électromécaniques portent leurs fruits : le Porsche Cayenne Turbo présente une surconsommation WLTP de seulement 1,2 kWh/100 km par rapport au Porsche Macan Turbo. Bien sûr, nous comparons ici deux véhicules différents. Mais avec un Cx de 0,25 et une surface frontale moins importante, le Macan est plus aérodynamique et plus léger. Cependant, remarquons que la surconsommation du Cayenne est inférieure au seul impact de sa masse, qui devrait se traduire en théorie par une surconsommation de près de 2,0 kWh sur le cycle d’homologation selon nos estimations. Et ce, sans considérer l’impact de l’aérodynamique.

Le Porsche Cayenne Electric démarre au prix de 107 600 € en version d’entrée de gamme, et grimpe à 167 200 € avec la tonitruante version Turbo. Rendez-vous au prochain épisode pour l’essai complet de ce SUV sportif.