INTERIOR SOLUTION

Réduisez la consommation d’énergie de l’habitacle tout en maintenant confort et sécurité à niveau optimal

À mesure que le marché de l’automobile poursuit sa transition vers les véhicules électriques, hybrides et autonomes, de nouveaux facteurs doivent être soigneusement pris en compte pour créer une expérience passager optimale, ce qui entraînera une augmentation des ventes. Plus particulièrement, l’autonomie de ces véhicules électriques est l’un des obstacles majeurs à franchir pour élargir leur adoption. L’autonomie est généralement testée en conditions météorologiques moyennes, mais la variation de ces conditions, comme la chaleur ou le froid, peut déclencher le système de climatisation de l’habitacle, avec à la clé une perte d’autonomie pouvant aller jusqu’à 40 %. Il n'est donc pas surprenant que la réduction de la consommation d'énergie de tous les systèmes soit une préoccupation essentielle.

Les équipes d’ingénierie sont en outre confrontées à un autre défi de taille, celui de réinventer la conception de l’habitacle tout en préservant la sécurité des passagers, le confort et la performance. Avec l’avènement des nouveaux agencements intérieurs révolutionnaires et des nombreux usages possibles des habitacles de voiture, il convient de moderniser les systèmes de chauffage et de climatisation pour s’adapter à la nouvelle configuration et à la demande croissante de confort individualisé. Pour surmonter ces défis, les ingénieurs de l'intérieur et des sièges doivent développer de nouveaux designs de cabine innovants et itérer rapidement sur différents scénarii tout en respectant les délais.

ESI Interior Solution offre aux ingénieurs en charge de la conception intérieure un moyen unique de tester et d’optimiser virtuellement l’aménagement de l’habitacle des véhicules électriques et autonomes, tout en améliorant l’autonomie de la voiture en conditions de conduite réelles. Qui plus est, les équipes d’ingénierie peuvent tester le confort thermique des passagers en tenant compte des sièges chauffés et/ou ventilés et de l’ensemble du système de chauffage, de ventilation et de climatisation de l’habitacle. Ces modifications, pertinentes  dès le début du cycle de développement, aident les concepteurs et les ingénieurs à concevoir l’équipement thermique de l’habitacle et des sièges, optimisant ainsi le confort des passagers et la consommation d’énergie en conditions théoriques comme en conditions réelles.

Avantages d’ESI Interior Solution

 

  • Itérez très en amont dans la phase de conception, virtuellement et de manière plus rentable, entre différents scénarii : aménagement intérieur, taux d’occupation, saison/météo, vêtements, anthropométrie des passagers, fonctionnalités des sièges et de l’habitacle
  • Optimisez l’équipement thermique et les thermostats pour améliorer le confort et la consommation d’énergie
  • Prenez en compte les problèmes de performance thermique dès le début du processus de développement et faites les bons choix
  • Une solution facile à utiliser, concue pour l'intérieur, pour toute personne même non-experte en mécanique des fluides numérique (CFD) ou en éléments finis (FE)
  • Le couplage intégré entre l’occupant, le siège et l’habitacle facilite les bonnes interactions thermiques (conduction, convection, rayonnement), sans impacter la vitesse de simulation

 

Gestion thermique: autonomie vs. confort

Satisfaire la demande du marché en matière de confort climatique individuel est devenu une priorité absolue pour la prochaine génération d’automobiles. Les fabricants de sièges veulent offrir à chaque occupant la possibilité de contrôler son propre système de chauffage et de refroidissement sans imposer ses propres préférences aux autres passagers. Les ingénieurs automobiles doivent également atténuer l’impact des sièges climatisés sophistiqués sur la consommation d’énergie. Le fait que la recherche de systèmes de chauffage et de refroidissement efficaces pourrait contribuer à étendre l'autonomie des batteries a placé la conception des systèmes de climatisation sous haute surveillance.

Pour trouver le bon équilibre entre confort et consommation d’énergie, il est nécessaire d’identifier et de prendre en compte tous les paramètres qui ont une incidence dans ces domaines. La consommation d’énergie d’un habitacle dépend à la fois de la température intérieure et extérieure, de l’isolation thermique, du bruit dans l’habitacle, du recyclage de l’air, du taux d’occupation et des équipements thermiques. D’autre part, le confort thermique d’un passager dépend de sa morphologie, de son niveau d’activité, de ses vêtements, de la conduction avec le siège, du rayonnement, de la convection avec l’air et de l’humidité. Tous ces paramètres doivent être pris en compte, et chacun d'entre eux a des implications sur l'autre. Tester différents scénarii en conditions réelles serait éprouvant, coûteux et source de retards. De la même façon, une simulation qui ne prendrait pas en compte toutes ces interactions risquerait de donner des résultats biaisés. C’est pourquoi, il est nécessaire de prendre en considération l’intégralité des paramètres et leurs interactions pour estimer correctement le confort thermique et la consommation d’énergie.

Grâce à ESI Interior Solution, les équipes d’ingénierie peuvent tester, à l’aide de prototypes virtuels, le confort thermique des passagers en tenant compte des sièges chauffés ou ventilés ainsi que de l’ensemble du système de climatisation de l’habitacle. Ils sont en mesure de prévoir de façon réaliste le comportement thermique des sièges et de l’habitacle ainsi que le confort des passagers, grâce à des modèles humains intégrés au logiciel, avec notamment une modélisation thermique humaine et des critères de confort thermique. Tous ces éléments étant modélisés de façon précise, le mouvement de l’air et la fluctuation de la température à l’intérieur de l’habitacle peuvent être prévus à l’aide de techniques de CFD. Les informations ainsi obtenues sont constamment actualisées, ce qui garantit des échanges thermiques appropriés entre le siège, le passager et l’habitacle.

Les ingénieurs peuvent aller encore plus loin en paramétrant les thermostats et l’emplacement des capteurs, ou encore simuler le mouvement de l’air dans l’habitacle ainsi que les fluctuations de température pour optimiser et calibrer leurs dispositifs thermiques. Utile dès le début du cycle de développement, ESI Interior Solution permet aux industriels de réduire les risques inhérents à l’innovation.

 

Sécurité à bord

Les fonctionnalités de conduite hautement automatisée et les véhicules autonomes apportent une énorme liberté pour complètement repenser la conception des habitacles. Le conducteur, qui passe de moins en moins de temps au volant grâce à la mise en œuvre de fonctions de conduite automatisées, devrait pouvoir profiter de positions plus reposantes. Les passagers avant devraient avoir la possibilité de faire pivoter leurs sièges dans l’habitacle tandis que les passagers arrière devraient avoir le choix de travailler ou de se détendre.

Tester en conditions réelles toutes les variantes possibles pour garantir la sécurité est une tâche extrêmement difficile.

La simulation permet d’explorer diverses options. En particulier le prototypage virtuel apporte des avantages considérables de réduction des délais et des coûts de développement produit pour toutes les exigences de sécurité spécifiques.

Grâce à la modélisation précise des sièges, y compris les airbags et l’assise réaliste des mannequins, les tests réalisés avec ESI Interior Solution sont totalement fiables. Non seulement ils réduisent le nombre de prototypes matériels nécessaires, mais ils peuvent fonctionner avec le même siège que celui utilisé pour d'autres processus et fournir une pré-certification virtuelle pour les protocoles standard. La solution est en évolution constante afin d’intégrer tous les changements de réglementation.

Bien-être des passagers

Avec l’avènement des véhicules autonomes, de nombreux constructeurs et équipementiers automobiles vont intégrer des sièges inclinables. Cette option permettra de passer d’une position standard à une position de repos. L’aménagement intérieur pourra être modifié en cours de route. Il sera possible d'être face à face ou d'être dans une configurationclassique. Enfin, avec la démocratisation du covoiturage, le confort devra être de plus en plus individualisé.

Habituellement, les entreprises font appel à des volontaires pour analyser la répartition des points de pression afin de tester et certifier tous les paramètres associés au confort d’assise. Cependant, ces techniques présentent plusieurs inconvénients, car les intérieurs doivent être adaptés à plusieurs anthropométries, à la fois en termes d’assise et d’espace de vie. De plus, les résultats varient également selon l’humeur du volontaire. Enfin, il est nécessaire de construire un prototype réel de l’intérieur et des sièges correspondants. Comme cette phase arrive tard dans le processus de développement, si les sièges n’offrent pas les performances attendues, modifier la conception à ce stade peut nécessiter des contremesures coûteuses et entraîner des retards.

ESI Interior Solution permet de tester en virtuel l’espace de vie réservé aux passagers, la statique des sièges et le confort dynamique. En utilisant un seul et même modèle pour l’intérieur, les ingénieurs et les concepteurs peuvent réaliser facilement des itérations, tester virtuellement de multiples scénarii et faire les bons compromis entre la performance des sièges et celle de l’habitacle, en tenant compte des exigences de sécurité.

ESI Interior Solution intègre différents modèles humains, représentatifs de différentes anthropométries et populations et spécifiquement développés pour l’évaluation du confort.  Les points de pression sont virtuellement mesurables dans le cadre d’un processus totalement reproductible et des critères de confort prédéfinis mais aussi personnalisables sont disponibles. L’inconfort peut ainsi être évalué pour différentes anthropométries et les variantes de siège peuvent être facilement comparées. L'enchaînement cohérent de la fabrication des sièges, de l'assise des occupants et des tests de vibration permet une évaluation prédictive de la manière dont le siège absorbe les vibrations de la route et garantit un confort sur de grandes distances. Des essais virtuels du confort thermique et acoustique sont également proposés.

ESI Virtual Seat Solution a été utilisé pour déterminer la position exacte d’un passager qui s’installe dans un siège. Nous avons également utilisé le logiciel pour simuler le gonflage des poches et pour déterminer comment celles-ci peuvent modifier la posture du passager assis. Ces informations nous ont permis de déterminer la position des poches de façon appropriée dans le siège. Grâce à ESI Virtual Seat Solution, nous avons réussi à modéliser le comportement du siège et la façon dont il influe sur la position de la personne qui l’occupe. 

Missy A. Pereny, Seat Comfort Manager Lear Corporation

 

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