BMW lance ce mois-ci la production de la nouvelle i3 avec un argument de vente moins spectaculaire que l'autonomie, l'accélération ou la vitesse de recharge, mais qui pourrait s'avérer plus important pour l'avenir de l'industrie automobile.

Son architecture électronique “ Neue Klasse ” permet de réduire la longueur du câblage d'environ 600 mètres et de concentrer une grande partie de la puissance de calcul du véhicule dans seulement quatre « super-cerveaux » centraux.

C'est également un signe supplémentaire que la vieille garde automobile européenne a tiré les leçons d'une évolution initiée par Tesla, puis accélérée par les constructeurs chinois de véhicules électriques.

Pour construire efficacement une voiture électrique, il ne suffit pas de remplacer le moteur à combustion par une batterie et des moteurs électriques. Il faut simplifier l'ensemble de l'architecture électronique, en réduisant le nombre de contrôleurs distincts, en raccourcissant les longueurs de câblage et en concentrant davantage les fonctions logicielles dans des calculateurs centraux.

Farley a tiré une leçon de Tesla

Jim Farley, PDG de Ford, a expliqué avoir constaté ce problème précis lorsque ses ingénieurs ont comparé Tesla et les véhicules électriques chinois, tandis que BMW a désormais repensé sa « Neue Klasse » en s'appuyant sur la même philosophie de base.

Selon BMW, l'architecture « Neue Klasse » utilise environ 600 mètres de câbles en moins que la génération précédente et réduit le poids du faisceau de câbles de 30%.

La voiture est divisée en zones physiques, les capteurs et les actionneurs étant reliés à des contrôleurs situés à proximité, ce qui évite d'avoir à installer des câbles individuels dans tout le véhicule.

Au-dessus d'eux se trouvent quatre ordinateurs ultra-performants que BMW appelle les “ superbrains ”. Ils gèrent la dynamique de conduite, la conduite et le stationnement automatisés, l'infodivertissement, ainsi que les fonctions de base liées au confort et à la carrosserie. À eux tous, ils offrent une puissance de calcul jusqu'à vingt fois supérieure à celle des systèmes précédents de BMW.

Les calculateurs n'ont pas tous été remplacés

Ces quatre « super-cerveaux » ne se contentent pas de remplacer toutes les unités de commande électroniques (ECU) de la voiture. Des contrôleurs dédiés restent nécessaires pour des composants tels que la batterie, l'électronique de puissance, les équipements de recharge, les capteurs et les actionneurs. BMW conserve également des contrôleurs de zone plus simples pour relier ces composants aux ordinateurs centraux.

Ce qui change fondamentalement, c'est l'emplacement où réside l'intelligence. Les fonctions qui étaient auparavant réparties entre de nombreux calculateurs électroniques (ECU) développés par différents équipementiers sont de plus en plus concentrées dans les quatre calculateurs centraux.

BMW ne précise pas exactement combien d'ECU traditionnels sont supprimés ; il serait donc trompeur d'affirmer que quatre ordinateurs remplacent 100 unités de commande. À lui seul, l'ordinateur « Heart of Joy » regroupe toutefois les fonctions de transmission, de freinage, de récupération d'énergie et de contrôle du châssis, qui nécessitaient auparavant plusieurs contrôleurs distincts.

Cette consolidation est importante, car une voiture moderne peut comporter bien plus de 100 calculateurs. Et l'électrification ne simplifie pas forcément les choses.

Une voiture à moteur thermique classique nécessite des calculateurs pour son moteur, sa boîte de vitesses, ses systèmes antipollution, ses dispositifs de sécurité, ses équipements de confort, son système d'infodivertissement et ses aides à la conduite de plus en plus sophistiquées.

Les véhicules hybrides rechargeables (PHEV) sont les plus complexes

Un véhicule hybride conserve la quasi-totalité de ces systèmes, mais intègre en plus une batterie haute tension, un moteur électrique, un onduleur et un système de gestion hybride. Un véhicule hybride rechargeable ajoute à cela des composants électroniques de recharge ainsi qu'un système de gestion de la haute tension et de la température plus sophistiqué.

D'un point de vue électronique, un véhicule hybride rechargeable (PHEV) peut donc s'avérer plus complexe qu'une voiture à moteur thermique classique ou qu'un véhicule 100 % électrique conçu à partir de zéro.

Un véhicule électrique à batterie (BEV) ne comporte ni système de gestion du moteur, ni système de post-traitement des gaz d'échappement, ni boîte de vitesses classique, mais intègre en revanche un système de gestion de la batterie, des onduleurs de traction, des composants électroniques de recharge et un système de contrôle thermique haute tension.

Le fait qu'il faille finalement 70, 100 ou davantage de modules de commande dépend de moins en moins de son système de propulsion que de la conception de son architecture électronique.

Ce que « Neue Klasse » tente de changer

Cette prise de conscience se généralise dans l'ensemble du secteur. Les voitures traditionnelles comportent une quantité impressionnante de câbles et une multitude de modules électroniques distincts.

Chaque câble supplémentaire entraîne une augmentation des coûts, du poids, du travail d'assemblage et de la complexité. L'évolution vers des véhicules définis par logiciel ne se limite donc pas aux écrans, aux applications et à l'intelligence artificielle. Elle vise également à simplifier radicalement le « système nerveux » physique de la voiture.

Jim Farley, PDG de Ford, a appris cette leçon à ses dépens. Lorsque les ingénieurs de Ford ont comparé leur modèle à celui de Tesla, ils ont découvert que le faisceau de câbles de la Mustang Mach-E était environ 1,6 kilomètre plus long et pesait environ 32 kg de plus que l'architecture concurrente, conçue de manière plus efficace.

Farley a déclaré par la suite que cette découverte l'avait laissé “ bouche bée ” et avait mis en évidence à quel point les véhicules électriques de première génération de Ford avaient hérité de la logique traditionnelle de développement automobile.

Découpe de 1,2 km de câbles

Ford est depuis reparti de zéro. Sa nouvelle plateforme universelle pour véhicules électriques, destinée à servir de base à une nouvelle génération de véhicules électriques abordables, utilise plus de 4 000 pieds (environ 1,2 kilomètre) de câblage en moins que le SUV électrique de première génération de Ford. Le nouveau faisceau de câbles est également plus léger d'environ 10 kg.

Cela semble plus spectaculaire que les 600 mètres d'économie réalisés par BMW, même si ces chiffres ne peuvent pas être directement comparés, car les deux constructeurs se basent sur des véhicules et des architectures différents. Ils illustrent toutefois la même tendance technique.

Pour Farley, le faisceau de câbles est devenu le symbole d'un problème concurrentiel bien plus vaste. Il a maintes fois souligné que Tesla, et surtout les constructeurs chinois de véhicules électriques, sont entrés dans l'ère de la voiture électrique avec moins d'a priori hérités des véhicules à moteur thermique.

Sa fascination pour Xiaomi est presque devenue le symbole de cette prise de conscience. Farley s'est fait importer une Xiaomi SU7 de Shanghai à Chicago et l'a conduite pendant des mois, déclarant notamment qu'il ne voulait pas s'en séparer.

Ford a également procédé au démontage systématique de véhicules électriques chinois afin de comprendre comment leurs constructeurs parviennent à réduire leurs coûts, à optimiser l'intégration des composants électroniques et à accélérer le développement logiciel.

Les Chinois ne cessent de progresser depuis des années

Il est donc plus difficile de se prononcer sur les affirmations selon lesquelles BMW serait désormais en tête dans le domaine des véhicules « software-defined ». Les constructeurs chinois s'orientent en effet depuis des années vers une architecture informatique centralisée.

XPeng a présenté son architecture X-EEA 3.0, qui intègre un supercalculateur central, des contrôleurs locaux et une connexion Gigabit Ethernet, avant même que la gamme Neue Klasse n'entre en production. L'entreprise qualifie désormais explicitement sa dernière génération d“” architecture de calcul centralisé et de contrôle par zone ».

Nio a suivi une voie similaire avec son système d'exploitation automobile SkyOS et une architecture informatique de plus en plus centralisée. Ses derniers modèles allient une capacité de traitement considérable pour la conduite assistée, l'habitacle et les fonctions du véhicule, tout en permettant aux développements logiciels et matériels de devenir progressivement moins dépendants les uns des autres.

Xiaomi adopte une approche quelque peu différente. Ses derniers modèles de voitures regroupent la conduite assistée, le cockpit numérique, le contrôle du véhicule et les télécommunications au sein d’un contrôleur de domaine hautement intégré.

Cette approche reste plus clairement structurée autour de domaines fonctionnels que le concept de zones physiques de BMW, mais l'objectif est similaire : moins de boîtiers, moins de matériel redondant, un câblage plus court et un meilleur contrôle sur les logiciels.

Présent sur l'ensemble de la gamme de modèles

La véritable valeur ajoutée de la « Neue Klasse » réside peut-être non seulement dans la réduction du nombre de câbles, mais aussi dans la manière dont BMW dissocie le logiciel du matériel sous-jacent.

L'avantage de BMW réside peut-être dans l'ampleur de la refonte de son architecture et dans l'étendue des applications qu'elle prévoit d'en faire. L'électronique de la « Neue Klasse » n'est pas destinée à rester cantonnée à une petite gamme de véhicules électriques.

BMW souhaite que cette technologie et cette architecture logicielle se généralisent à l'ensemble de sa gamme de modèles, afin que le développement logiciel devienne de plus en plus indépendant des différentes générations de véhicules et, à terme, des composants matériels individuels.

Cela modifie également les relations de BMW avec ses fournisseurs. Dans une architecture distribuée traditionnelle, une grande partie des logiciels réside dans un calculateur (ECU) développé par un fournisseur de premier rang pour une fonction spécifique.

Modifier cette fonction peut impliquer de faire à nouveau appel à ce fournisseur et de modifier à la fois le matériel et les logiciels. L'informatique centralisée offre à BMW un contrôle bien plus important sur la couche logicielle et facilite potentiellement le changement de fournisseur de matériel sans avoir à réécrire l'intégralité de la fonction.

Remplacement de 150 fusibles traditionnels

Un autre aspect marquant de la refonte électrique de la « Neue Klasse » est l’introduction par BMW des « Smart eFuses », des fusibles à commande numérique. Ceux-ci peuvent remplacer jusqu’à 150 fusibles traditionnels et permettent de désactiver individuellement certains systèmes électriques selon que le véhicule roule, est en stationnement, en charge ou en cours de mise à jour logicielle.

La véritable avancée ne réside donc pas dans le fait que BMW ait trouvé un moyen astucieux d'économiser 600 mètres de câble, mais dans le fait que l'entreprise repense la conception de la voiture selon une philosophie électronique fondamentalement différente.