Simulation numérique : tester les technologies automobiles de demain

L’éditeur de logiciels de simulation numérique Ansys a organisé mardi 5 décembre une journée sur l’innovation : l’occasion de mieux connaître les enjeux de la simulation pour l’automobile.

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Ansys simulation automobile
(c) Ansys

Chez Ansys, une grande part des solutions est consacrée à la modélisation 3D, que ce soit de structures, de phénomènes thermiques ou de fluides. « Nos logiciels modélisent tout ce que l’on veut », nous a indiqué Xavier Fornari, responsable produit chez Ansys. Par exemple, l’équipementier Delphi a présenté lors d’une conférence sa méthode de conception des composants haute fréquence pour l’automobile.

« Dans le véhicule hybride, l’un des problèmes est la perturbation électromagnétique due à l’électronique de puissance qui fonctionne à des fréquences élevées, a expliqué Jean Razafiarivelo, ingénieur R&D chez Delphi Connection Systems France. La principale source de perturbation est l’IGBT, un transistor servant d’interrupteur électronique. Cette perturbation rayonne par les câbles et touche l’électronique sensible. On utilise donc des blindages : les parties métalliques qui entourent les gaines plastiques des câbles et de leurs connecteurs. »

Véhicules hybrides : éviter les perturbations électromagnétiques

La conception de ces blindages doit de plus répondre à des enjeux de protection des données, comme exigé par les fabricants d’équipements d’origine (ou OEMs pour Original Equipment Manufacturer). La simulation permet de modéliser le blindage d’un connecteur en respectant avec fidélité sa géométrie.

« Cette approche est déployée depuis 10 ans, a indiqué Jean Razafiarivelo. Nous avons une bonne corrélation entre les résultats obtenus par simulation numérique et les mesures réalisées sur une vraie cellule triaxiale. » Principal avantage, la simulation ne dure qu’une heure, tandis qu’il est bien souvent difficile d’obtenir les échantillons pour effectuer des mesures physiques. « C’est à la fois un moyen de caractériser le connecteur et de l’optimiser, a précisé Jean Razafiarivelo. La principale limitation reste toutefois la taille des modèles. »

Autre exemple, grâce à la simulation numérique, le constructeur américain Lucid Motors a pu modéliser une chaîne de traction électrique basée sur un moteur à induction en seulement deux ans.

Vérifier la sécurité des logiciels embarqués

Outre la modélisation 3D, les logiciels d’Ansys permettent aussi de concevoir et de tester les logiciels embarqués critiques, ceux dont les dysfonctionnements entraînent un risque pour les vies humaines. Par exemple, les aides à la conduite (ADAS) : « Un limitateur ou un régulateur de vitesse adaptatif reposent sur des logiciels qui doivent être sûrs, a illustré Xavier Fornari. De même, avec la progression des véhicules autonomes, il va falloir remonter des données pertinentes dans lesquelles on peut avoir confiance, d’où l’importance d’un affichage qui relaie parfaitement l’information. Nous sommes également en train de travailler sur nos outils pour intégrer les aspects cybersécurité dans l’analyse. »

Dans le domaine automobile, la simulation est notamment très utilisée pour les systèmes de gestion des batteries (ou BMS, pour battery management system). « Avec le développement des VE, il faut désormais gérer la recharge et la durée de vie de modèles de batterie beaucoup plus puissants qu’auparavant, qui peuvent même prendre feu. Les logiciels de gestion sont assez complexes à mettre en place et la batterie doit être modélisée pour effectuer l’analyse des normes de sécurité », a précisé Xavier Fornari.

Tester des technologies qui n’existent pas encore

Les technologies d’Ansys permettent de partir d’une simulation très détaillée d’un élément pour obtenir des modèles réduits (ou ROM). « Cela permet de vérifier que le modèle est correct ou de faire une exploration de modèle. À un moment donné, on doit forcément se frotter à la réalité et fabriquer un prototype. Le but de la simulation est de faire en sorte que ce soit le plus tard possible, en évitant les erreurs et en trouvant le bon modèle au plus tôt », a conclu Xavier Fornari.

Car la mesure n’est pas toujours évidente, comme nous l’a expliqué Erwan Lecomte, gestionnaire de comptes chez l’équipementier Rohde et Schwarz : « Outre les problèmes de compatibilité électromagnétique liés aux véhicules connectés et autonomes, on parle aujourd’hui de recharge des VE par induction et d’autoroutes électriques, voire même de partage de puissance entre véhicules. Nous travaillons en amont avec les laboratoires et l’écosystème automobile pour fournir des solutions de test, le défi étant de développer des équipements capables de tester des technologies qui n’existent pas encore. »

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