L’Europe, pionnière de la mobilité électrique de demain grâce à la simulation numérique

Pour répondre aux réglementations environnementales et aux attentes des consommateurs, l'industrie automobile doit accélérer la transition vers le véhicule électrique de nouvelle génération. Cependant, les fabricants restent confrontés à de nombreux défis techniques. La simulation numérique constitue un outil clé pour lever ces freins et bâtir une véritable filière européenne de la voiture électrique.

Mieux répondre aux défis techniques et financiers de l'électrification

Accélérer la transition vers la mobilité du futur est une priorité majeure pour les constructeurs automobiles. Le nombre de véhicules électriques devrait ainsi passer de 750 000 en 2019 à plus de 4 millions en 2025. Dans le même temps, les fabricants doivent atteindre les objectifs ambitieux fixés par l’UE visant à réduire de 37% les émissions de CO2 d’ici 2030 et la disparition totale des véhicules non hybrides en 2040.

Outre les préoccupations environnementales, la fiabilité et la performance des voitures électriques demeurent des enjeux majeurs pour les constructeurs. Ils doivent notamment parvenir à augmenter la densité énergétique des batteries de 20% (passant de 50 à 60 kWh) afin d’accroître leur autonomie de 50 kilomètres (400 km actuellement) d’ici 2025. Un défi de taille, car ces batteries de plus en plus puissantes doivent également répondre à des normes de sûreté de fonctionnement très contraignantes pour assurer la sécurité des passagers.

Pour ce faire, elles embarquent désormais un composant logiciel intelligent appelé Battery management system (BMS) qui permet de contrôler leur fonctionnement en temps réel et, ainsi, d’assurer une sûreté et une longévité optimales. Cependant, concevoir un tel logiciel peut s’avérer complexe et coûteux pour les entreprises. Or, pour gagner en compétitivité et faire de la voiture électrique une réalité commerciale, réduire les délais et les coûts de production des batteries s’avère crucial.

Accélérer la transformation digitale de l’industrie automobile

Pour relever ces défis techniques, les constructeurs ont besoin de s’appuyer sur des outils technologiques de pointe. Aujourd’hui, la simulation numérique constitue l’unique solution rapide et économique pour atteindre cet objectif dans un délai raisonnable. Cette technologie permet de simuler virtuellement un système dans son environnement final et de modifier les paramètres physiques pour analyser son comportement. Les ingénieurs peuvent par exemple simuler le BMS avec le modèle physique de la batterie (propriétés électriques, thermiques, électromagnétiques) afin de mieux comprendre les interactions entre les différents composants, ajuster les paramètres et optimiser la performance et la sûreté de fonctionnement du système électrique complet.

En testant rapidement et à moindre coût de nombreux concepts et scénarii, la simulation peut également aider les fabricants à développer des batteries nécessitant moins de matériaux rares (cobalt, lithium, etc.) et à trouver de alternatives pour les remplacer. Au-delà des batteries, la simulation demeure un outil décisif pour optimiser l’électronique de puissance, les composants ou encore les systèmes de recharge des véhicules électriques et pour concevoir des systèmes de chaîne de traction électriques optimaux.

Quand le sport automobile montre la voie

Le sport automobile est, depuis toujours, un véritable laboratoire pour le déploiement des nouvelles technologies et la simulation numérique ne déroge pas à la règle. De nombreuses marques européennes l’utilisent depuis plusieurs années pour réduire le coût des essais physiques et concevoir plus rapidement des voitures de course électriques. A titre d’exemple, la technologie a permis à Volkswagen Motosport d’optimiser l’aérodynamisme de son modèle ID.R, de pallier d’éventuels problèmes de surchauffe de la batterie et donc de prolonger son autonomie. En 2019, la marque a ainsi cumulé les victoires et records du monde de vitesse sur des circuits légendaires et parmi les plus exigeants au monde, notamment Pikes Peak (USA), Nürburgring Nordschleife (Allemagne) et le Mont Tianmen (Chine).     

Ces performances – insoupçonnées il y a trois ans - prouvent que la simulation numérique peut aider à franchir les obstacles de l’électrification et faire de l’Europe une véritable pionnière des véhicules entièrement électriques et des batteries de nouvelle génération.                           

Développer la voiture électrique de demain représente un défi technique et industriel majeur pour les entreprises européennes. A l’heure où l’on parle déjà de recharge à induction et d’autoroute électrique, les constructeurs doivent marquer une longueur d’avance pour se prémunir d’une trop forte dépendance aux marchés extérieurs, notamment la Chine pour l’achat des batteries. Pour faire face à cette concurrence, la France et l’Allemagne se sont engagées dans la création d’une véritable filière industrielle européenne des batteries électriques. Si cette initiative va dans le bon sens, elle ne devrait pas se limiter au marché des batteries car la voiture électrique représente, avant tout, une opportunité formidable de valoriser le savoir-faire européen et de relocaliser la production des véhicules.