Juché sur un système de vérins, le sphéroïde noir de 7 mètres de diamètre, fabriqué en fibres de carbone, se translate rapidement sur des rails, d’un point à l’autre du hangar, et s’incline parfois d’un côté ou de l’autre. A l’intérieur de la coque, se trouve un conducteur, qui manie le volant d’un véhicule tout à fait tangible - en l’occurrence un Espace.
Mais, entouré d’un écran panoramique où défile une route virtuelle, il pilote en vérité un jumeau numérique. Celui d’un modèle de voiture existant, dont on règle de nouveaux paramètres, ou d’un modèle qui sera commercialisé dans quelques années, mais dont on peut déjà éprouver la conduite et le comportement avant même la fabrication d’un prototype.
Ce « dôme » immersif au gabarit impressionnant se nomme Roads, acronyme de Renault operational advanced driving simulator, opérationnel depuis le printemps dernier. Le constructeur automobile français l’a inauguré ce jeudi 5 octobre 2023 dans son immense Technocentre, à Guyancourt (Yvelines).
Renault Group A l'intérieur du dôme est placé un véhicule (fixe dans ce référentiel, sauf le mouvement de rotation induit par la table de lacet). Celui-ci est interchangeable, pour que son modèle (berline, SUV, citadine...) soit plus en adéquation avec le jumeau numérique du véhicule testé. Ce qui crédibilise davantage l'expérience vécue par le conducteur.
S’appuyant sur le jumeau numérique du véhicule pour reproduire aussi fidèlement que possible son comportement physique dynamique (freinage, accélération, amortissement…) sur la route, Roads a été construit pour procurer des sensations de conduite réaliste au travers d’une expérience dite « phygitale », mêlant des dispositifs physiques et numériques.
Au travers de son plancher, la voiture transmet par exemple des vibrations, fonctions entre autres de l’état de la route numérique sur laquelle elle circule. Elle-même est posée sur une table de lacet pouvant lui imprimer une rotation de 180° dans les deux sens.
Dans la salle de contrôle, les ingénieurs analysent, à l’aide d’une caméra dans l’habitacle, les réactions du conducteur (un volontaire du Technicentre ou un pilote professionnel), soumis à des accélérations allant jusqu’à 1 g, soit l’accélération de la pesanteur.
« On vérifie ce qui est acceptable ou non pour le conducteur, commente Didier Wautier, responsable de la simulation de synthèse et immersive à Renault Group. Roads interviendra dans les phases d’avant-projet pour affiner et consolider le cahier des charges fourni par le service de la prestation (intermédiaire entre le client final et la direction technique, ndlr). »
Ce qui inclut, aussi, l’évaluation en amont du fonctionnement des systèmes embarqués, comme ceux d'assistance à la conduite (Adas) ou le correcteur électronique de trajectoire (ESP), dont les modèles font partie du jumeau numérique du véhicule. Une étude qui ne sera exhaustive que si la simulation prend en compte un grand nombre de situations routières et environnementales.
Des millions de kilomètres générés dans le cloud
« On envoie dans le cloud des milliers de scénarios avec des petites variations paramétriques, comme les conditions météo, le nombre de piétons, de voies, la densité du trafic, etc. explique Olivier Colmard, directeur de la simulation numérique et de la PLM chez Renault Group. Cela prend quelques heures pour générer des millions de kilomètres de routes. Un algorithme d’IA [de classification ou clustering, ndlr] analyse les résultats pour identifier ce qui est plausible ou non. »
Ces scénarios sont ensuite « joués » sur Roads par l’intermédiaire du logiciel Scaner, une création de Renault à l’origine, aujourd’hui déployé par la co-entreprise AVsimulation (dans laquelle Renault et Dassault détiennent des parts), qui a participé au développement de ce simulateur.
Les routes virtuelles sont fictives ou répliquent une infrastructurelle routière réelle. Pour les besoins de la démonstration, Renault Group opte ainsi pour la Nationale 104 – le tronçon nord de la Francilienne – dont le modèle 3D (obtenu via Unreal Engine 4 et bientôt 5) s’affiche sur l’écran de salle de contrôle, une copie de ce que voit le conducteur dans le dôme.
Après quelques kilomètres, celui-ci enclenche le régulateur de vitesse (cruise control) qui cale automatiquement la vitesse sur celle du véhicule roulant devant sur la voie. Mais ce dernier freine, ce qui déclenche par ricochet le freinage d’urgence du jumeau numérique sur le banc de simulation. Les ingénieurs de Renault Group récoltent ainsi des données qui leur permettront de calibrer en phase d'avant-projet ce dispositif automatique, en fonction des conditions météo et donc de l’adhérence au sol notamment.
copyright:olivier martin gambier Alors que se profilent les véhicules définis par logiciel (ou SDV, software defined vehicles), dont les fonctions embarquées seront évolutives grâce à des mises à jour logicielles, Roads serait aussi un moyen pratique et plus rapide de vérifier la bonne tenue de ces actualisations.
De façon générale, cette démarche de conception axée sur les technologies numériques a pour objectif de réduire au minimum le prototypage et les essais réels, longs et coûteux.
Une tendance qu’on observe dans l’industrie automobile et ailleurs, car elle porte ses fruits, d’après Renault Group. « Grâce à la simulation numérique, nos coûts de validation ont baissé de 53% et le temps de développement a diminué de 25% », fait remarquer Sabine Calvo, directrice performances, validation et transformation digitale, durant sa présentation liminaire. « La validation physique devient très spécialisée, se réservant par exemple à la mise au point finale », ajoute-t-elle plus tard dans le vaste hangar qui abrite le dôme.
Un outil ouvert aux tiers
Avec cet outil, Renault Group espère continuer à raccourcir le délai entre les premières esquisses sur papier et la commercialisation du véhicule. Ce « time to market » serait de trois ans aujourd’hui pour la marque au losange, qui compte faire mieux grâce à Roads.
Tout neuf, ce simulateur ne sera cependant pleinement à l’oeuvre que pour de futures générations de véhicules légers, « la Mégane électrique ainsi que l’Alpine électrique », précise Didier Wautier. Mais le modèle Rafale, un SUV qui sortira en 2024, en a déjà profité dans ses dernières phases de développement.
Renault Group se dit volontiers partageur et se prépare à ouvrir Roads à des tiers, comme l’Utac (qui essaie et homologue des véhicules, ndlr) et même des constructeurs concurrents. Histoire, sans doute, de rentabiliser un projet qui a coûté 26 millions d’euros.
Roads : un chantier et des caractéristiques d’exception
« Hors norme ». Voilà comment Renault Group qualifie son nouveau simulateur numérique immersif, dont la mise en chantier a débuté en 2017. La modestie étrangle rarement les industriels de l’automobile, mais il est vrai que les chiffres reflétant la construction et l’exploitation de cet équipement ont de quoi donner le tournis. En tenant compte du dôme en lui-même et de l’hexapode (le système de vérins) entre autres choses, ce sont ainsi 90 tonnes qui sont déplacées par des rails disposés sur une grille de 25x25 mètres. La vitesse peut atteindre 9 mètres par seconde et l’accélération 1 g, sur les axes latéral et longitudinal. Une telle masse mise en mouvement a requis une ingénierie très spécifique durant la construction, de manière à éviter que le bâtiment lui-même ne vibre en réaction. La dalle de ce hangar de 1400 m2 est ainsi ancrée dans la roche-mère, à trente mètres de profondeur, par l’intermédiaire d’une cinquantaine de piliers.
Le besoin en énergie est à la mesure de l'engin : dans le même hangar, on aperçoit 60 mètres linéaires d’armoires électriques qui fournissent une puissance moyenne de 2,5 mégawatts (MW). En outre, des supercondensateurs supplémentaires permettent d’encaisser des pics de 12 MW. Côté informatique, Roads mobilise une cinquantaine d’ordinateurs, chargés d’effectuer les calculs concernant l’environnement 3D immersif, le modèle physique du jumeau numérique, etc. Olivier Colmard évoque une puissance dans le domaine du téraflop. Le temps de latence (délai entre les actions du conducteur et leur reproduction sur l’écran) est de 30 millisecondes. A l’intérieur du dôme, on compte enfin 15 vidéoprojecteurs 2,5 K (2560x1440 pixels), formant un cercle, qui produisent une image à 360°.
Selon Renault Group, ce simulateur immersif est « vraisemblablement » le plus grand du monde. Comparaison est faite avec l’équipement de BMW en Allemagne, très similaire, mais qui ne produit qu’une accélération de 0,5 g sur l’un des deux axes. Plus qu’un simulateur, Roads est en fait maintenant le nom d’un bâtiment entier du Technicentre, construit pour l’occasion. Y sont désormais regroupés les différents simulateurs de Renault Group autrefois répartis sur le site, dont Helios (simulation de l’éclairage des optiques de phare), le Cave Iris et le XR InnovLab.
