L'évolution de l'ingénierie de la performance des véhicules à l'ère de l'électrique

Les nouvelles technologies nécessitent de nouveaux processus. Découvrez les forces motrices de l'ingénierie des performances des véhicules et comment transformer le processus de développement pour l'adapter à l'avenir.

---

La transition vers les véhicules autonomes et électriques crée de nouveaux défis pour l'industrie automobile et l'ingénierie de la performance. Dans le passé, les fabricants avaient l'habitude de développer deux ou trois nouveaux modèles par an. Comment répondre à la demande croissante et rester compétitif à l'ère de l'électrification ? Pour prendre l'exemple de Toyota, le constructeur a pour objectif de développer trente nouveaux modèles de véhicules électriques d'ici à 2030.

Un moteur électrique est beaucoup plus simple qu'un moteur à combustion à certains égards. Il y a beaucoup moins de pièces mobiles. Il suffit de combiner un moteur, une batterie et un onduleur, et vous êtes prêt à partir.

Pour améliorer l'efficacité et les performances des véhicules électriques, l'onduleur, le moteur et la transmission sont désormais généralement réunis dans un même boîtier. Auparavant, les ingénieurs de plusieurs spécialités différentes travaillaient de manière très séparée. Mais maintenant, ils doivent s'unir pour s'assurer que leurs composants se complètent parfaitement. Tout d'abord, vous avez les ingénieurs en électronique, en électromagnétisme et en mécanique. Enfin, des ingénieurs en informatique travaillent sur les commandes de tous les composants.

Alors, comment faire travailler ensemble toutes ces personnes d'horizons et de compétences différents ? Comment optimiser les performances des véhicules et relever le défi de développer beaucoup plus de modèles qu'auparavant ?

Nos experts en ingénierie de la performance répondent à vos questions

SAE International a récemment organisé un webinaire dans ce but. Trois experts de Siemens ont expliqué comment le processus de développement des véhicules est transformé pour s'adapter à l'avenir :  

Katrien Wyckaert, Steven Dom et Fred Ross ont répondu aux questions du public :

• Comment le rôle de la simulation évolue-t-il dans la tendance de l'ingénierie des systèmes basés sur des modèles (MBSE) ?
• Comment les entreprises peuvent-elles s'intégrer à leurs outils existants et comment leur processus de développement va-t-il se transformer au cours des prochaines années ?
• Par quels moyens les données CAO peuvent-elles être partagées avec la simulation ?
• Quels sont les sous-systèmes les plus simples et les plus complexes à développer ?
• Simcenter peut-il utiliser le retour d'information sur l'utilisation des conducteurs dans le monde réel pour valider les modèles de tests et faciliter le développement ?
• Les instances dirigeantes telles que la NHTSA ou la FAA encourageront-elles ou faciliteront-elles le passage aux outils MBSE ?

Collaboration et intégration

Après le webinaire, Luke s'est entretenu avec Steven Dom. Ils ont discuté de la manière dont Siemens aide les fabricants à relever les nouveaux défis de l'ingénierie des performances des véhicules autonomes et électriques.

Steven a expliqué comment la simulation permet l'évolution de la conception des véhicules et une vision plus intégrée de leur développement dès les premières étapes :

"D'ordinaire, le développement diverge dans différents domaines de l'ingénierie et ne s'associe qu'à certaines étapes du projet. Mais ce n'est pas la meilleure façon de travailler. Et lorsque vous devez développer plus de modèles dans un délai plus court, c'est tout simplement trop inefficace. Vous devez penser de manière plus intégrée. Il s'agit d'une méthode qui permet à tous les participants à un projet de voir ce que les autres font en même temps."

Dans le webinaire, il donne des exemples précis de cas où le travail isolé conduit à de nombreux remaniements et retards que la collaboration peut éviter à un stade plus précoce. La collaboration est l'une des grandes forces de l'ensemble d'outils Simcenter : elle permet de réunir des spécialistes pour travailler sur un modèle qui offre des performances optimales pour chaque élément du véhicule. Le webinaire comprend des diapositives détaillées montrant comment différents spécialistes peuvent voir exactement ce sur quoi les autres travaillent et, comme le dit Steven, "tirer parti" des résultats des uns et des autres.

D'autres exemples vous intéressent ? Consultez ce blog sur la modélisation des machines électriques et l'intégration des systèmes.

Conception modulaire et simulation en amont

McKinsey a publié de nombreux rapports sur les difficultés rencontrées pour améliorer la rentabilité des véhicules électriques, et Steven affirme que cela est dû au fait que les processus de développement n'ont pas encore suffisamment évolué.

 "Ils doivent construire une plateforme de véhicules électriques native et modulaire", dit-il. "J'appelle cela le principe des blocs Lego : si vous pouvez construire à partir de blocs prédéfinis, c'est beaucoup plus facile et rapide que de partir de zéro à chaque fois. Combinez cela avec l'anticipation de vos simulations afin de prendre autant de décisions que possible le plus tôt possible dans le processus de conception, et non seulement le produit fini sera meilleur, mais il sera également moins cher et prendra moins de temps à développer."

Il explique ensuite comment l'ingénierie des systèmes basée sur des modèles (MBSE) est essentielle à la réussite de l'ingénierie des performances des véhicules. Dans le webinaire, Fred Ross donne également un exemple détaillé de la manière dont Siemens utilise les outils de collaboration pour développer un concept de véhicule.

Les derniers outils Simcenter ont amélioré la physique et le flux de travail, rendant le développement de systèmes tels que le refroidissement des batteries encore plus facile qu'auparavant.

Rapprocher la simulation et les tests dans l'industrie automobile

Mais il n'y a pas que la simulation. Steven tient à souligner qu'un élément clé de l'amélioration de l'ingénierie des performances des véhicules est la relation entre la simulation et les tests. "Auparavant, nous utilisions un modèle de simulation pour définir la disposition des capteurs sur un véhicule-test. Désormais, nous intégrons les tests et la simulation dans le même environnement et nous les exécutons ensemble." Dans le webinaire, il explique comment cela permet d'obtenir des résultats beaucoup plus précis que l'un ou l'autre en soi, en permettant l'analyse d'éléments qui n'étaient pas possibles auparavant.

L'avenir est à l'intelligence artificielle

L'intelligence artificielle (IA) joue également un rôle essentiel dans le processus de développement. "En utilisant des capteurs virtuels, nous pouvons former un réseau neuronal utilisant l'IA pour apprendre à extraire les mêmes données à partir d'un ensemble de capteurs beaucoup plus simples que les capteurs complexes et coûteux utilisés précédemment", explique Steven. "Cela signifie que vous pouvez obtenir les résultats avec moins d'argent et de temps consacrés à l'instrumentation de test."

Bien entendu, la conduite autonome est un autre aspect des véhicules électriques modernes. À l'avenir, l'élément humain de la conduite sera complètement supprimé, et Steven explique que l'IA est utilisée dans ce domaine également. "Les algorithmes de perception et de contrôle font appel à l'IA. Il s'agit de créer votre environnement par le biais de tests et de simulations, puis d'utiliser l'IA pour valider différents scénarios aussi rapidement que possible afin d'aboutir à la meilleure conception."

Des premières fusées spatiales aux véhicules du^21e siècle

Il est fascinant de voir comment l'industrie automobile s'adapte pour relever les défis de l'électrification. Les technologies modernes permettent aux constructeurs d'améliorer leurs processus de conception et de développement des futurs véhicules. La théorie qui la sous-tend n'est cependant pas aussi nouvelle que vous pourriez le penser.

"Des centaines, voire des milliers de personnes ont dû collaborer pour construire des fusées sûres et fiables afin d'emmener les astronautes dans l'espace, sur la lune et vice-versa. Ils utilisaient alors une forme de MBSE. L'idée n'est donc pas nouvelle. Mais nous disposons aujourd'hui d'outils plus performants qui nous ont permis de l'introduire dans l'industrie automobile au cours de la dernière décennie."