Comment le prototypage virtuel aide au développement des véhicules électriques

Le secteur automobile est sans aucun doute le plus concurrentiel au monde. Son champ d'action est immense, tout comme son impact sur les êtres humains et l'environnement. Au fil des décennies, le marché automobile a évolué, passant d'un simple moyen de transport à des plateformes de mobilité hautement stylisées, riches en fonctionnalités, fiables et performantes.

Nous avons la chance que la technologie progresse rapidement pour aider à trouver des solutions aux défis liés au développement durable, car la prise de conscience de cette question s'est accrue au cours de la dernière décennie et que nous, les humains, comprenons mieux notre impact sur la Terre. Les constructeurs automobiles répondent à la tendance à l'électrification des véhicules en élargissant leur gamme de véhicules à batterie et, dans le cas de GM, en se fixant pour objectif de proposer des véhicules zéro émission d'ici 2035. C'est ainsi qu'un nouveau modèle de voiture virtuel a été créé.

• Les personnes préoccupées par le changement climatique applaudissent ces initiatives, mais les véhicules électriques (VE) ont encore un long chemin à parcourir avant de se généraliser. Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), les ventes mondiales de voitures électriques ont atteint 2,1 millions d'unités en 2019, soit 2,6 % des ventes mondiales de voitures, portant le parc total de ces véhicules à 7,2 millions d'unités. Si l'épidémie de COVID-19 devrait affecter les ventes de voitures particulières, l'Agence internationale de l'énergie (AIE) prévoit que les ventes de véhicules électriques particuliers et utilitaires légers resteront stables en 2020, représentant environ 3 % des ventes mondiales d'automobiles. Selon Deloitte, les ventes mondiales de voitures électriques devraient passer de 2,5 millions en 2020 à 11,2 millions en 2025 et 31,1 millions en 2030. Selon les analystes de Deloitte, les variables suivantes sont à l'origine de cette augmentation :
• Demande des clients
• Politiques et lois du gouvernement
• L'engagement des constructeurs automobiles en faveur des véhicules électriques
• Les flottes d'entreprise passent aux véhicules électriques.

01 Développement des véhicules électriques

Grâce aux avancées technologiques dans le domaine des batteries et à une innovation constante, les véhicules électriques offrent désormais l'autonomie et les performances que la plupart des conducteurs recherchent pour leurs trajets quotidiens. Cependant, ces développements nécessitent en coulisses un haut niveau d'expertise en ingénierie, ainsi que des outils et des ressources de conception modernes. Voyons comment les techniques d'automatisation de la conception électronique (EDA) peuvent contribuer à accélérer le développement des véhicules électriques tout en obtenant les résultats souhaités. Selon Deloitte, les ventes totales de véhicules électriques devraient atteindre 11,2 millions d'unités d'ici 2025. En 2020, elles s'élevaient à 2,5 millions.

02Détection précoce des problèmes liés à la conception et aux logiciels

Les constructeurs automobiles qui utilisent le prototypage virtuel pour les véhicules électriques doivent trouver le juste équilibre entre performances, autonomie, coût et efficacité lors de la conception de leurs véhicules électriques. Ils doivent également faire face aux difficultés liées à l'environnement d'exploitation difficile des véhicules, ainsi qu'à l'interaction entre les composants électriques et mécaniques dans cet environnement. Pour réduire les coûts, de nombreux équipementiers ont choisi d'utiliser davantage de matériel et de logiciels pour doter leurs véhicules d'intelligence, ainsi que moins d'éléments électromécaniques.

Le développement de systèmes électroniques destinés à soutenir les véhicules électriques a soulevé de nouvelles questions dans les domaines de la conception matérielle, du développement logiciel, Chargeurs EVet les tests du système. L'exploration précoce de l'espace de conception, la sélection des composants électriques, le développement de logiciels, la complexité de l'intégration, les tests de sécurité fonctionnelle et le coût du prototypage sont tous des facteurs importants.

Les concepteurs automobiles ont toujours utilisé les bancs d'essai pour valider les systèmes électroniques. Cependant, les bancs d'essai sont coûteux et il est pratiquement impossible d'injecter des défauts sans détruire le matériel.

Les véhicules électroniques, grâce au prototypage virtuel, permettent de valider l'ensemble du système électronique sans dépendre du matériel physique. De plus, dans cette culture du télétravail, le prototypage virtuel permet de réaliser facilement des tests depuis n'importe où dans le monde.

03Développement des véhicules électriques en un seul endroit

Nous avons annoncé l'été dernier une solution complète et multidisciplinaire de prototypage virtuel pour véhicules électriques qui permet aux concepteurs d'examiner les choix de conception, d'évaluer les compromis, de développer des logiciels embarqués et de réaliser de nombreuses étapes de vérification avant de fabriquer le matériel. Cette solution unifiée répond aux besoins spécifiques des conception de véhicules électriques, tels que :

• L'électronique de puissance, les systèmes de batterie, les microcontrôleurs et les composants AUTOSAR sont tous représentés dans les bibliothèques de modèles EV.
• Pour un examen détaillé, une simulation rapide à plusieurs niveaux, allant de l'abstrait à la haute fidélité, est utilisée.
• Assurer la sécurité fonctionnelle, le débogage matériel et logiciel, l'analyse des variations, l'analyse de couverture et la conception de l'étalonnage en déboguant, analysant et testant les fonctionnalités.
• Prise en charge de l'interface FMI (Functional Mock-up Interface) et d'autres interfaces de programmation d'applications (API) permettant l'intégration dans d'autres flux et outils automobiles (FMI)

04La solution de prototypage virtuel EV comprend les composants suivants :

• VirtualizerTM et les kits de développement Virtualizer (SDK) sont des outils permettant de créer, distribuer et utiliser des prototypes matériels virtuels.
• Pour un développement efficace des logiciels des unités de contrôle moteur (ECU), la plateforme virtuelle Silver ECU transfère les activités de développement des bancs d'essai et des essais sur route vers un PC Windows®.
• TestWeaver® est un outil intelligent d'automatisation des tests qui produit et exécute des tests système avec un minimum d'efforts de spécification afin de détecter les erreurs et d'optimiser la couverture des tests.
• SaberRD et SaberEXP sont des environnements intégrés destinés à la virtualisation et à l'optimisation des systèmes électroniques de puissance et mécatroniques.

Notre solution de prototypage virtuel pour véhicules électriques permet à un groupe diversifié d'ingénieurs en développement et en essais de se concentrer sur des domaines tels que les systèmes de contrôle, les logiciels d'application, micrologiciel, électronique de puissance, gestion des systèmes de batteries, entraînement des moteurs, fiabilité, sécurité fonctionnelle, étalonnage et intégration des systèmes/logiciels, ce qui se traduit par une amélioration de la qualité et des performances des produits ainsi que par une réduction des coûts de développement et de maintenance.

Pour gagner du temps et réduire les itérations, le prototypage virtuel peut être utilisé dans le cadre d'une stratégie « shift-left », qui consiste à déplacer le processus de conception et de vérification plus tôt dans le processus. De plus, grâce au prototypage en ligne, les concepteurs peuvent tester les défauts et les cas limites qui seraient préjudiciables ou impossibles à réaliser avec du matériel. Le processus Triple-Shift Left de Synopsys consiste à créer un prototype virtuel parallèlement au développement de l'ECU, à utiliser une propriété intellectuelle de qualité automobile pour exécuter des fonctionnalités spécifiques sur silicium et à effectuer des tests logiciels automobiles complets et précoces. L'objectif du Triple-Shift Left est de transformer le processus traditionnel de développement automobile en série en un processus parallèle, ce qui permet de gagner du temps et de l'argent tout en optimisant le système dès le départ pour garantir la sécurité fonctionnelle, la sûreté et la fiabilité.

05Conclusion

Grâce aux techniques EDA telles que le prototypage virtuel, la conception des systèmes électroniques des véhicules électriques peut être beaucoup plus simple et rapide. C'est une excellente nouvelle pour les concepteurs qui cherchent à se faire un nom.

Vous recherchez prototypage virtuel et conception de solutions pour vos véhicules électriques ? Découvrez nos services, car nous sommes présents dans ce secteur depuis déjà une décennie. N'hésitez pas à contactez-nous avec une demande de renseignements.

 

Références

https://www2.deloitte.com/us/en/insights/focus/future-of-mobility/electric-vehicle-trends-2030.html

https://blogs.synopsys.com/from-silicon-to-software/2021/02/10/electric-car-design-virtual-prototyping/