Transformer les architectures des véhicules

Une voiture contient plus de capteurs que ne l'imagine généralement son propriétaire. Outre les informations évidentes affichées sur le tableau de bord, telles que la pression des pneus, le niveau de carburant et la température du moteur, les véhicules modernes surveillent également entres autres des informations sur la position des composants du moteur afin de maintenir leur efficacité, la vitesse des roues afin de contrôler la traction ou les systèmes de freinage antiblocage, mais aussi la température interne et externe afin de maintenir une température agréable à l'intérieur de l'habitacle.

Plus une voiture est équipée de capteurs, plus elle est « intelligente », à condition qu'elle soit capable de collecter, d'analyser et d'agir sur les informations fournies par ces capteurs. Un véhicule de tourisme moderne non électrique comporte entre 60 et 100 capteurs, dont 15 à 30 sont dédiés à la gestion du moteur. Sur un camion, ce nombre passe à 400 capteurs en moyenne, dont 70 sont uniquement dédiés au moteur. Pour les véhicules électriques plus sophistiqués, en particulier ceux permettant une conduite semi-autonome, ce nombre pourrait atteindre deux voire trois fois plus.

Les changements dans la manière dont les constructeurs conçoivent les systèmes des véhicules pourraient permettre d'utiliser davantage de capteurs pour rendre les voitures plus sûres, plus fiables, plus efficaces et plus confortables que jamais. Dans les prochaines années, le nombre moyen de capteurs dans une voiture de luxe devrait doubler. L'intégration de capteurs supplémentaires a un coût. Afin de trouver un équilibre entre des fonctionnalités plus sophistiquées et des prix raisonnables pour les constructeurs automobiles, les ingénieurs doivent déterminer comment intégrer ces capteurs dans les nouvelles architectures des véhicules de manière efficace et rentable.

Lorsque les capteurs ont commencé à remplacer les systèmes mécaniques pour contrôler des systèmes tels que l'avance à l'allumage, ces capteurs étaient contrôlés par un « cerveau » central unique dans le véhicule : l'unité de commande du moteur. Au fur et à mesure que les constructeurs ajoutaient des fonctionnalités et des capacités supplémentaires à l'ensemble du véhicule, ils ont commencé à développer des sous-systèmes dotés d'une puissance de calcul dédiée pour les contrôler. Aujourd'hui, les composants sont de plus en plus connectés via des réseaux standardisés, comme n'importe quel autre appareil électronique.

L'essor d'une architecture plus homogène, basée sur des bus, représente à la fois un défi et une opportunité pour les ingénieurs : ce type de système pourrait prendre en charge potentiellement un nombre beaucoup plus important de capteurs, ce qui pourraient offrir un large éventail d'applications utiles. Cependant, pour intégrer ces capteurs de manière efficace et économique afin de répondre aux exigences en constante évolution de ces nouvelles architectures, il est nécessaire de disposer d'une connaissance approfondie du marché et d'adopter une approche proactive et collaborative dans le cadre de la collaboration avec les constructeurs.

Les capteurs offrent une valeur ajoutée qui compense leur coût dans plusieurs domaines clés, notamment en ce qui concerne les performances des systèmes importants. Étant donné que l'efficacité est un enjeu majeur pour les véhicules électriques, les constructeurs s'efforcent à augmenter leur autonomie. TE Connectivity développe une technologie de capteurs qui peut apporter une aide précieuse dans trois domaines clés :

• Il y a dix ans, les résolveurs qui fournissaient des informations précises et détaillées sur la position du moteur n'étaient utilisés que dans les applications militaires ou aérospatiales. Aujourd'hui, ces capteurs permettent aux fabricants de commercialiser rapidement des moteurs plus puissants et plus réactifs sur le marché des voitures.
• La gestion des batteries et la détection du courant constituent un autre domaine préoccupant. Les systèmes de batterie 12 volts qui équipent traditionnellement les véhicules ne nécessitent pas le même niveau de contrôle que les systèmes de batterie plus grands et plus complexes utilisés pour alimenter les véhicules électriques. Les capteurs utilisés sur ces systèmes traditionnels ne s'adaptent pas facilement aux nouvelles architectures. Les fabricants de composants doivent donc développer de nouveaux systèmes pour surveiller les cycles de charge et de décharge des batteries, ainsi que la protection contre les surintensités.
• Les systèmes de freinage régénératif des véhicules électriques nécessitent de nouveaux capteurs pour surveiller la pression et la position des freins, afin de garantir que les véhicules décélèrent de manière sûre, efficace et conforme aux intentions du conducteur.

À mesure que le marché des véhicules électriques continue d'évoluer,  les exigences imposées aux fabricants de composants vont se normaliser. Aujourd'hui, les ingénieurs doivent toutefois développer des solutions globales qui anticipent les tendances du marché et aident les fabricants à déterminer ce qui est réalisable. Ce processus nécessite une connaissance approfondie des matériaux et des capacités de fabrication. Les solutions viables doivent être suffisamment robustes pour résister à des températures élevées et à de fortes vibrations, et s'intégrer de manière transparente aux autres systèmes du véhicule.

Les capteurs modernes doivent également fournir des informations plus détaillées. Les technologies basées sur la vision, de plus en plus utilisées pour les solutions de conduite automatisée, nécessitent une bande passante élevée et des temps de réponse très rapides afin de garantir la sécurité et la réactivité. Ces exigences obligent de modifier les protocoles de communication qui transmettent les données dans l'ensemble du véhicule. Parallèlement, les fabricants de composants doivent réduire au minimum la consommation d'énergie des sous-systèmes des véhicules afin de préserver leur autonomie, une préoccupation qui était beaucoup moins importante lorsque tous les véhicules en circulation rechargeaient leur batterie grâce à l'aternateur.

Alors que TE développe des capteurs qui s'intégreront dans les systèmes complexes des véhicules nouvelle génération, nous nous appuyons fortement sur nos architectes système, qui comprennent les applications finales que ces capteurs doivent prendre en charge et la manière dont ils s'intègrent dans les conceptions automobiles. Simultanément, nos experts produits travaillent main dans la main avec les fabricants pour comprendre les technologies de base qu'ils ont l'intention d'utiliser et les aider à déterminer où il est possible d'ajouter des solutions dont leurs clients ne soupçonnent même pas encore l'utilité.

Dans le domaine des centres de données, la demande pour plus de vitesse et de bande passante afin de prendre en charge des applications d’IA de plus en plus sophistiquées n’est quasiment jamais satisfaite. Si la technologie des capteurs n'a pas évolué de manière spectaculaire au cours des dernières décennies, les fabricants de composants ont dû développer des solutions qui permettent de connecter et d'intégrer ces technologies de détection de manière élégante pour les conducteurs. La prochaine génération de véhicules se différenciera par l'expérience qu'elle offrira aux conducteurs et aux passagers. Les capteurs joueront un rôle clé dans cette évolution, en fournissant des caractéristiques et des fonctionnalités sur une plateforme automobile qui pourra être adaptée aux besoins spécifiques des conducteurs et des passagers.

Certaines de ces solutions impliqueront des capteurs combinés qui intègreront plusieurs types de fonctionnalités dans un seul dispositif qui produira une fonction spécifique de manière plus économique. Par exemple, un module qui combinera des capteurs de luminosité, de soleil et de condensation pourra automatiser les réglages des essuie-glaces et du dégivrage afin de maintenir le pare-brise dégagé sans que le conducteur ait à intervenir. Dans de nombreux cas, ces solutions pourraient impliquer d'intégrer des fonctionnalités sophistiquées et intelligentes dans le composant lui-même, afin de soulager le sous-système dans lequel se trouve une partie de la charge de calcul.

En regroupant la technologie de détection et l'électronique sur une seule puce, un développement intelligent pourrait créer des solutions de plus en plus économiaues et performantes qui stimuleraient l'innovation sur le marché. Plus ces solutions seront polyvalentes, plus la prochaine génération de voitures sera intelligente, sûre, confortable et fiable.