Ferdinand Porsche, pionnier de l’hybride

Réplique de la voiture hybride «Semper Vivus» construite en 1900

Le professeur Ferdinand Porsche (1875 à 1951), constructeur automobile et père fondateur de l’actuelle société Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG, Stuttgart, est reconnu comme l’un des meilleurs ingénieurs de son époque. Avec des véhicules comme l’Austro Daimler «Sascha» (1922), les Mercedes-Benz types S (1926) ou encore le bolide de Grand Prix Auto Union (1933) et la Volkswagen «Coccinelle» (1934), il a écrit tout un chapitre de l’histoire automobile.

Le nom de Porsche est étroitement lié à des innovations avant-gardistes de la construction automobile depuis le début du dernier siècle. En 1900, Ferdinand Porsche présenta sa «Lohner-Porsche», une automobile électrique entraînée par des moteurs logés dans les moyeux de roues qui fut aussi, peu après, la première voiture au monde à disposer d’une transmission intégrale et d’un frein sur les quatre roues, du jamais vu à l’époque. Un des brillants résultats de ses premières années de constructeur automobile fut la Lohner-Porsche «Semper Vivus», appelée la «Toujours Contente» en France, qui entra dans les annales il y a 111 ans comme toute première automobile hybride entièrement opérationnelle.

C’est avec une reconstruction de la «Semper Vivus» que Porsche rend hommage à cette invention visionnaire de Ferdinand Porsche. La réplique entièrement opérationnelle de la «Toujours Contente» repose sur des dessins d’origine et des recherches approfondies. Une coopération rassemblant des ingénieurs de Porsche Engineering et de la société Karosseriebau Drescher de Hinterzarten (Forêt noire) a débouché sur une reconstruction fidèle à l’original, dont le concept visionnaire sait toujours fasciner aujourd’hui.

L’histoire de la Lohner-Porsche «Semper Vivus»

Dès 1896, Ferdinand Porsche s’est penché sur la conception et le développement de ses automobiles. Le premier résultat : une voiture électrique animée par des moteurs logés dans le moyeu des roues directrices, la «Lohner-Porsche» qui fit fureur à l’Exposition universelle de Paris en 1900. De plus en plus, Ferdinand Porsche fournit alors la preuve de l’énorme force d’innovation qui était la sienne et grâce à laquelle il sut impressionner : une voiture de course équipée de quatre moteurs électriques logés dans les moyeux de roues devait être la première voiture particulière à transmission intégrale au monde qui, en même temps, introduisit le frein aux quatre roues dans la construction automobile. L’idée suivante de Ferdinand Porsche ne fut pas moins visionnaire : toujours en 1900, il combina ce type d’entraînement par moteurs électriques logés dans les moyeux de roues et alimentés par batterie avec un moteur à essence – le principe de l’hybride en série était né.

En construisant la première automobile à hybride complet entièrement opérationnelle au monde, la «Semper Vivus», appelée la «Toujours Contente» en France, Ferdinand Porsche s’aventura dans un domaine technique inconnu. Sur cette voiture, deux génératrices couplées à des moteurs à essence formaient une unité de charge assurant l’alimentation électrique tant des moteurs logés dans les moyeux de roues que des batteries. À l’automne 1900, Ferdinand Porsche se mit à concevoir un premier prototype à «propulsion mixte essence/électrique». Il s’inspira sans doute de l’électromobile de course qu’il avait construite pour la course de côte de Semmering pour la transformer ensuite en première voiture à hybride complet au monde. À cet effet, il associa ses moteurs électriques logés dans les moyeux à deux moteurs thermiques qui n’avaient aucun lien mécanique avec un essieu moteur. Chacun de ces derniers entraînait par contre une génératrice électrique assurant l’alimentation en courant tant des moteurs dans les moyeux de roues que de la batterie d’accumulateurs. L’hybride en série était né. Hybride complet, la «Semper Vivus» – ou «Toujours Contente» – était de plus à même de parcourir aussi des distances relativement longues en tout électrique avant que le moteur thermique ne doive être lancé pour remplir sa fonction de station de recharge.

Pour gagner du poids et dégager de la place pour un moteur à essence, Ferdinand Porsche remplaça l’accumulateur à 74 cellules dont il avait initialement doté ses électromobiles par une batterie plus petite ne comportant que 44 cellules. Pour produire le courant, il implanta au milieu du véhicule deux moteurs à essence DeDion-Bouton de 3,5 ch, refroidis par eau, qui entraînaient deux génératrices d’une puissance de 2,5 ch chacune. Les deux moteurs tournaient l’un indépendamment de l’autre et fournissaient chacun 20 ampères pour une tension de 90 volts. Le courant produit par les dynamos allait d’abord aux moteurs dans les moyeux de roues qui envoyaient la puissance excédentaire aux batteries. Un effet secondaire particulier étant qu’en inversant leur sens de rotation, les génératrices pouvaient servir de démarreurs électriques pour les moteurs à essence.

Dans la pratique, Ferdinand Porsche n’avait toujours pas réussi à résoudre le problème majeur de ses automobiles à moteurs situés dans les moyeux : le poids excessif des véhicules. Bien que le poids total de sa voiture hybride «Toujours Contente» ne dépassait que de 70 kilogrammes la version d’origine, les quelque 1 200 kilogrammes que le prototype affichait sur la balance constituaient un défi pour les pneumatiques de l’époque et leur mélange de gomme tendre. Et bien d’autres points s’opposaient encore à la mise en série du concept hybride. Se distinguant par son châssis sans carrosserie, ses moteurs à essence non recouverts et son essieu arrière non suspendu, la «Toujours Contente» sut, certes, impressionner les connaisseurs parmi les visiteurs du Salon de l’Automobile de Paris de l’année 1901, mais le prototype spartiate ne réussit sans doute guère à séduire les acheteurs éventuels d’une voiture. L’action conjuguée des moteurs, des batteries et de leur commande exigea encore un important travail de développement. Outre la technique de régulation exigeante, les accumulateurs ne cessèrent de poser problème à cause de la poussière soulevée en route. Pourtant, le concept hybride avait ouvert de nouvelles perspectives que Ferdinand Porsche saisit avec détermination.

Le chemin menant à la Lohner-Porsche «Mixte»

S’appuyant sur le concept revu de sa «voiture à propulsion mixte essence/électrique», Ferdinand Porsche développa, toujours en 1901, une variante prête à être lancée en série, qui fut appelée Lohner-Porsche «Mixte» (nom décliné du français «voiture mixte»). Doté d’un moteur avant à quatre cylindres, ce modèle s’inspirait du concept automobile de la Mercedes conçue peu avant par Wilhelm Maybach, tout en restant fidèle au concept d’une automobile à hybride en série grâce aux deux moteurs situés dans les moyeux de roues. Pour produire le courant, Ferdinand Porsche fit désormais appel à un quatre cylindres d’une cylindrée imposante de 5,5 litres délivrant 25 ch, fourni par la société autrichienne Daimler-Motorengesellschaft. Le moteur était accouplé à la génératrice logée sous la banquette via un arbre de transmission, la commande passait par un régulateur principal juxtaposé au volant.

Pour résoudre le problème de poids dont souffraient ses véhicules, Ferdinand Porsche réduisit petit à petit les dimensions des batteries pour lesquelles il essaya de plus de concevoir un carter étanche à la poussière. Vu la capacité réduite des batteries, la Lohner-Porsche «Mixte» ne pouvait, certes, plus parcourir que quelques kilomètres en tout électrique, mais le poids à vide de la voiture de tourisme à quatre places tomba à environ 1 200 kilogrammes, carrosserie comprise. En conduite normale, le moteur à essence et la génératrice tournaient à un régime constant et assuraient une alimentation électrique constante des moteurs occupant le centre des roues ainsi que des batteries. Outre le rendement élevé de son concept d’entraînement, la voiture présentait encore d’autres avantages : en inversant les pôles, il était possible de transformer la génératrice en démarreur électrique – lancer le moteur à l’aide d’une manivelle, une opération pénible qui présentait de plus certains dangers, appartenait au passé. En vendant cinq Lohner-Porsche «Mixte», Ludwig Lohner et Ferdinand Porsche réussirent dès 1901 à remporter un beau succès d’estime, car avec un prix de vente de quelque 14 000 Couronnes autrichiennes, ces automobiles étaient un objet fort exclusif. L’acheteur de cette première série était d’ailleurs un certain Emil Jellinek, représentant général bien connu de la société Daimler-Motorengesellschaft de Stuttgart-Untertürkheim qui, un an plus tôt seulement, avait donné le nom de sa fille à la première Mercedes fournissant ainsi une impulsion à ce modèle. Malgré ce contact, aucun accord de coopération sur la livraison de moteurs Mercedes ne fut signé et finalement, sept Lohner-Porsche équipées de moteurs Daimler seulement furent construites. Dès 1903, les moteurs à essence Panhard & Levassor furent mis en œuvre, le grand constructeur automobile français ayant entre-temps acheté les droits de licence pour la France, la Grande-Bretagne et l’Italie à Ludwig Lohner.

Parallèlement au changement du fournisseur de moteurs, Ferdinand Porsche apporta des modifications majeures au concept d’entraînement de ses automobiles. Pour les raisons de poids connues, auxquelles s’ajoutait le souci de réduire le coût de la fabrication, Porsche renonça à l’aptitude à la conduite tout électrique et réduisit les dimensions de la batterie au strict minimum requis pour lancer le démarreur. Quant à l’accumulateur d’énergie supprimé, une autre innovation vint s’y substituer : la génératrice conçue comme une machine à pôles intérieurs se vit doter d’une régulation électromécanique pour laquelle un brevet fut déposé sous le titre «Dispositif pour la régulation automatique de générateurs de courant». Ferdinand Porsche fit de plus évoluer les moteurs logés dans les moyeux de roues. Un carter de conception nouvelle, intégré dans le moyeu, lui permit de rapprocher les pivots de fusée du centre des roues. Cette nouvelle épure de direction brevetée en mai 1902 réduisait sensiblement l’effet des chocs provoqués par les irrégularités de la route et les efforts à déployer au volant. Pour réduire les masses non suspendues des roues, Ferdinand Porsche diminua de plus le diamètre des moteurs logés dans les moyeux, le diamètre réduit étant compensé par des enroulements plus large.En avril 1902, Ferdinand Porsche mit à l’épreuve ces améliorations dans la course d’Exelberg. Sa biplace Mixte ne sut pas seulement convaincre par son esthétisme aux proportions modernes, mais aussi par ses performances sur la route. Sa Lohner-Porsche sembla grimper sans peine les pentes les plus raides sur la route empierrée de 4,2 kilomètres menant au sommet de l’Exelberg et décrocha ainsi la victoire dans la catégorie de cylindrée supérieure. À l’automne 1902, Ferdinand Porsche attira à nouveau l’attention du public lorsqu’il conduisit l’archiduc Franz Ferdinand d’Autriche dans la Lohner-Porsche lors d’une manœuvre militaire. La voiture habillée d’une carrosserie de tourisme élégante dut plaire à son noble passager, car peu après, Ferdinand Porsche reçut une lettre de remerciement témoignant de la «grande satisfaction de son Altesse impériale».

Malgré ces démonstrations impressionnantes, les volumes de vente des versions de série de la «Mixte» étaient loin de répondre aux attentes. De 1900 à 1905, onze automobiles hybrides seulement furent vendues, bien peu en regard de l’énorme travail de développement fourni en amont. Le prix de vente élevé était sans aucun doute l’écueil essentiel : en fonction de la carrosserie et de l’équipement, il fallait débourser entre 14 400 et 34 028 Couronnes pour une Lohner-Porsche «Mixte», qui coûtait ainsi presque deux fois plus cher qu’une automobile comparable à moteur conventionnel, sans oublier l’entretien important pour le système d’entraînement complexe dont la fiabilité n’évoluait pas au même rythme que celle, sans cesse croissante, des automobiles à moteur à essence normales. Les voitures tout électriques remportèrent, quant à elles, un succès économique autrement plus grand : au cours des cinq premières années jusqu’à la fin de l’année 1905, quelque 65 Lohner-Porsche électromobiles trouvèrent acquéreur.

Le projet / la reconstruction de la «Semper Vivus»

En novembre 2007, le Musée Porsche a décidé de lancer l’un des projets les plus intéressants et les plus osés de son histoire : la reconstruction fidèle à l’original de la Lohner-Porsche «Semper Vivus» construite en 1900. 111 ans plus tard, la construction de cette première automobile hybride entièrement opérationnelle au monde restait un grand défi pour toutes les personnes participant au projet. Après tout, il ne s’agissait pas seulement d’être fidèle à l’original, mais aussi d’atteindre les performances routières de l’archétype. Le Musée Porsche a confié la réalisation artisanale à une équipe d’experts sous la houlette du carrossier Hubert Drescher qui avait déjà démontré son expertise lors de nombreux projets de restauration difficiles. Outre plusieurs projets relatifs à des voitures de course, la carrosserie en aluminium de la Porsche type 64 exposée au Musée a été réalisée à l’atelier du carrossier de Hinterzarten.

Avant de lancer les travaux, des recherches approfondies ont été menées dans plusieurs archives dans toute l’Europe. À la fin, une série de photos en noir et blanc ainsi qu’un dessin technique original ont fourni une première base pour la reconstruction. Comme Ferdinand Porsche en son temps, les experts ont commencé à reconstruire la «Semper Vivus» à partir d’une feuille vierge. Il ne fallait donc pas seulement faire preuve de beaucoup d’imagination, mais aussi mener de vastes recherches et calculs pour pouvoir reconstituer le moteur électrique intégré dans les moyeux de roues. Étant donné qu’il n’y avait ni un cahier des charges ni des notes utiles de l’époque, les experts ont commencé par établir des tableaux de calcul et plans de construction à la main et à l’ancienne, sur du papier millimétrique. Pour ce faire, ils ont étudié les photos et dessins dans le moindre détail et effectué de longues mesures compliquées. Aucun moteur logé dans un moyeu de roue en état de marche n’ayant été disponible, il a fallu entièrement repenser et recalculer les détails techniques, à commencer par les performances routières et l’autonomie.

Dans le choix des matériaux, le carrossier Drescher s’est inspiré entre autres des carrosses et autres diligences des débuts du 20e siècle. L’assistance de fournisseurs expérimentés maîtrisant la production des matériaux spécifiques était indispensable dans ce contexte. La réplique entièrement opérationnelle de la «Semper Vivus» dont la construction a pris environ trois ans, ne comprend cependant pas que des composants reconstitués : il a été en effet possible de monter, entre autres, des moteurs thermiques d’origine.

Quelques faits et chiffres sur la «Semper Vivus»

Moteur : 2x moteur thermique monocylindre De-Dion-Bouton
Puissance : 2,5 ch par moteur
Puissance moteur électrique : 2,7 ch par roue
Vitesse maximale : 35 km/h
Autonomie : 200 km

Largeur totale : 1 880 mm
Longueur totale : 3 390 mm
Hauteur totale : 1 850 mm
Poids total : 1,7 t
Poids roue avant (individuelle) : 272 kg (moteur dans le moyeu compris)

Voie avant : 1 350mm
Voie arrière : 1 540 mm
Empattement : 2 310 mm
Garde au sol : 250 mm

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Le musée Porsche présente la voiture électrique originale de 1898