18 Mar De nouveaux challenges thermiques en 2021 pour l’industrie automobile
De nouvelles recherches de Future Facilities, l’éditeur du logiciel de simulation thermique 6SigmaET, ont révélé les défis auxquels l’industrie automobile devra faire face. Cette recherche a réuni des experts en conception thermique des plus grandes entreprises automobiles et électroniques du monde, dont Brose et l’entreprise AutoX Inc., Motorola, BOSCH et de l’équipe 6SigmaET.
Chris Aldham, Product Manager de 6SigmaET chez Future Facilities explique : « Nous avons lancé le projet en 2017 avec une enquête auprès de plus de 350 ingénieurs concepteurs, l’année suivante nous avons parlé à 170 ingénieurs en simulation thermique de manière transversale pour savoir exactement ce dont ils avaient besoin à partir de notre plateforme. 2019 a vu le lancement de nos premiers groupes « Thermal Focus », pour réunir des experts de grandes marques d’électronique. Nous voulions créer un espace où les initiés de l’industrie pourraient discuter des tendances et des défis qui façonneront la conception électronique et thermique de demain. […] Nous étendons nos recherches pour explorer davantage d’industries. Mais aussi pour étudier en profondeur la manière dont les ingénieurs utilisent nos produits de simulation thermique dans la vie réelle. »
La compacité encore plus marquée que dans les autres industries
Tendance importante dans l’automobile depuis l’an dernier, il est nécessaire d’intégrer une quantité croissante d’électronique sur une seule carte électronique. Rendre les appareils plus compacts est bien sûr une tendance que nous avons constatée dans l’ensemble de l’industrie électronique. Nous avons remarqué que c’est surtout dans l’automobile qu’elle se manifeste.
3 grands défis
L’industrie automobile traverse actuellement une période passionnante : conceptions complexes, course aux véhicules autonomes et passage aux véhicules électriques. Ce sont des facteurs clés dans la décision de Future Facilities de se concentrer sur cette industrie en particulier.
Selon les experts du panel, la consolidation des fonctions sur une carte électronique/microcontrôleur MCU est le plus grand défi auquel sont confrontés les ingénieurs thermiciens. Dans la conception automobile, disposer d’ordinateurs de bord et de capteurs haute performance et haute puissance dans un boîtier compact est clé. La combinaison de technologies complexes dans ces environnements est un défi qui s’accroît chaque année. Le rapport souligne la demande croissante en matière de sécurité, de connectivité et de fonctionnalités de divertissement. Cela oblige les ingénieurs à consolider l’électronique sur des microcontrôleurs individuels. L’électronique est de plus en plus compacte dans les environnements de plus en plus sévères.
Le groupe d’experts a également reconnu que le passage aux véhicules électriques constituait un défi majeur pour les ingénieurs thermiques. En 2020, 128 000 véhicules électriques ont été mis en circulation. Selon le rapport, « les batteries lithium-ion utilisées dans les VE sont beaucoup plus sensibles aux changements de température que les carburants classiques. Les composants de l’électronique de puissance, qui peuvent être utilisés pour transmettre la puissance des batteries au moteur, sont également extrêmement sensibles à la chaleur. En effet, les températures élevées entraînent un emballement thermique important ». Il est donc important de prendre toutes les considérations thermiques en compte.
Le dernier défi thermique identifié était la course actuelle pour les véhicules autonomes. Les premiers résultats ont montré les énormes quantités de puissance de calcul que nécessitent les logiciels d’autoguidage. Il faudra intégrer toute une série de nouveaux capteurs de perception spatiale, de matériel haute performance et de puces décisionnelles d’intelligence artificielle. Et ainsi faire des véhicules autonomes une réalité. L’introduction d’une telle puissance de calcul aura des implications évidentes pour la gestion thermique. Elle posera de nouveaux défis en raison des températures de fonctionnement plus élevées.
Pour Chris Aldham, « Les véhicules d’aujourd’hui ne sont plus seulement un moyen de se rendre du point A au point B. L’électronique à l’intérieur de la voiture moyenne est maintenant plus complexe que jamais. En effet, on assemble une combinaison extraordinaire de sécurité, de luxe et de fonctions de divertissement lors de la conception. Avec l’ajout de plus en plus d’électronique, il est inévitable que ces véhicules produisent une plus grande chaleur. Ceci pourrait entraîner des complications thermiques inattendues. »
Les priorités des ingénieurs automobiles à l’avenir
La prochaine génération de véhicules nécessitera des techniques de refroidissement plus avancées, une électronique qui fonctionne dans des environnements de plus en plus denses et sévères, et des solutions thermiques fortement intégrées à la conception de l’environnement mécanique. Les ingénieurs confrontés à ces exigences ont besoin d’outils de simulation thermique avancés. Ceux-ci fournissent des résultats précis sur des modèles de conception complexes. Ils ont également besoin d’outils capables de représenter la grande variété de températures et d’environnements dans lesquels les véhicules d’aujourd’hui doivent fonctionner. Il leur faut proposer des simulations qui intègrent les nouveaux mécanismes de refroidissement hybride et liquide.
En comprenant dès maintenant ces exigences, Future Facilities fait évoluer son logiciel de simulation CFD 6SigmaET. Ils peuvent ainsi répondre aux besoins futurs des ingénieurs automobiles.
Vous trouverez les principales conclusions de la discussion issue d’une table ronde organisée par Future Facilities sous la forme d’un e-book que les ingénieurs de l’industrie automobile peuvent utiliser pour comparer, améliorer et rationaliser leurs propres processus de conception.