L’évolution de l’électronique automobile : l’adoption des véhicules définis par logiciel et de l’architecture de zone

L’industrie automobile connaît une transformation importante, portée par les progrès de l’électronique automobile. Les véhicules modernes sont désormais équipés de technologies et de semi-conducteurs sophistiqués, qui permettent d’atteindre des niveaux inédits d’intelligence, d’électrification et de sécurité. Cette évolution a donné naissance au concept des véhicules définis par logiciel (SDV) : les constructeurs automobiles peuvent fournir des niveaux accrus de services, de personnalisation et de facilité d’utilisation, aux conducteurs comme aux passagers.

L’essor des véhicules définis par logiciel

Contrairement aux véhicules traditionnels, dont les fonctionnalités dépendent en grande partie du matériel, les SDV s’appuient fortement sur des logiciels pour définir et contrôler divers aspects de leur fonctionnement. Cette approche présente plusieurs avantages :

1. Amélioration des services : les mises à jour en ligne permettent d’améliorer constamment les performances des véhicules, d’ajouter de nouvelles fonctionnalités et de corriger les dysfonctionnements sans avoir à amener les véhicules en concession.
2. Personnalisation : les conducteurs peuvent personnaliser leurs véhicules selon leurs préférences, du réglage du système d’infodivertissement à la personnalisation des modes de conduite et des paramètres de sécurité.
3. Facilité d’utilisation : l’intégration de systèmes d’aide à la conduite (ADAS) avancés, de capacités de conduite autonome et d’une connectivité transparente offre une expérience de conduite plus confortable et plus efficace.

Le rôle de l’architecture de zone

Un élément essentiel des véhicules définis par logiciel est la mise en œuvre d’une architecture de zone. L’électronique automobile traditionnelle était organisée par fonctions, avec des unités de commande électronique (ECU) spécifiques dédiées au contrôle du moteur, au freinage et au système d’infodivertissement. Cette approche fonctionnelle engendrait souvent un réseau de câblage complexe, ainsi qu'une augmentation du poids et des coûts.

L’architecture de zone, quant à elle, organise les ECU en fonction de leur emplacement physique dans le véhicule. Cette méthode présente plusieurs avantages clés :

1. Câblage réduit : en plaçant les ECU à proximité des capteurs et des actionneurs qu’elles contrôlent, l’architecture de zone réduit considérablement le recours au câblage. Cela a non seulement pour effet de simplifier les circuits électriques du véhicule, mais également de renforcer la fiabilité.
2. Réduction du poids : la diminution du câblage se traduit par un allègement du véhicule, ce qui permet d’améliorer le rendement énergétique et de réduire les émissions des moteurs à combustion, ou d’augmenter l’autonomie des véhicules électriques.
3. Rentabilité : la simplification du câblage et la réduction du poids contribuent à abaisser les coûts de fabrication et d’exploitation, et à rendre ainsi les technologies automobiles avancées plus accessibles.

Exploitation des protocoles de communication courants

L’architecture de zone utilise des protocoles de communication établis, tels qu’Ethernet et les bus CAN (Controller Area Network) et LIN (Local Interconnect Network), pour gérer le volume croissant des données transmises dans les véhicules modernes. Ces protocoles garantissent un échange de données efficace, fiable et sécurisé entre les différents systèmes et ECU du véhicule.

• Ethernet : connu pour sa bande passante et sa vitesse élevées, le protocole Ethernet est idéal pour les applications gourmandes en données, telles que les systèmes ADAS et d’infodivertissement. Texas Instruments propose diverses PHY Ethernet.
• CAN: le bus CAN est parfaitement adapté aux fonctions critiques telles que le contrôle du moteur et les systèmes de sécurité grâce à ses performances, à sa fiabilité et à sa tolérance aux pannes.Les émetteurs-récepteurs Texas Instruments TCAN341x CAN FD 3,3 Vsont compatibles avec les exigences de couche physique de la spécification CAN haute vitesse ISO 11898-2:2016 jusqu’à 8 Mbit/s, pour prendre en chargel’émetteur-récepteur CAN FD automobile TCAN1043A-Q1.
• LIN: le bus LIN est une solution économique pour les applications moins exigeantes, offrant une communication fiable avec un minimum de complexité.L’émetteur-récepteur LIN automobile TLIN1028-Q1/TLIN1028S-Q1est conforme aux normes LIN 2.2A ISO/DIS 17987-4.2 avec son régulateur de tension LDO intégré.

La connexion des nombreux capteurs associés aux fonctions modernes nécessite des technologies de conversion et de transmission de données fiables. Citons par exemple le désérialiseur FPD-Link DS90UB9702-Q1 certifié AEC-Q100 de Texas Instruments. Il fournit un canal aller de 7,55 Gbit/s et un canal de commande bidirectionnel de 47,1875 Mbit/s. Ces canaux connectent jusqu’à quatre capteurs de données brutes aux unités centrales de traitement via un câble coaxial automobile ou STP. Lorsqu’il est couplé au sérialiseur DS90UB971-Q1, le désérialiseur reçoit des données vidéo provenant d’imageurs prenant en charge de très hautes résolutions (8 MP+/40 fps) ou de plusieurs capteurs dans diverses topologies.

Les processeurs SoC TDA4VE-Q1/TDA4AL-Q1/TDA4VL-Q1, destinés aux applications de vision par caméra intelligente, offrent une puissance de traitement adéquate.

Pour fournir la puissance nécessaire au bon endroit, le CI de gestion de l’alimentation TPS6594-Q1 de classe automobile dispose de quatre convertisseurs abaisseurs multiphasés flexibles configurables avec 3,5 A par phase et d’un convertisseur abaisseur supplémentaire d’une capacité de 2 A.

De nombreuses fonctionnalités des véhicules actuels nécessitent un contrôle moteur précis. C’est le point fort du pilote à pont en H DRV824x-Q1 40 V 32 A entièrement intégré, destiné à une vaste gamme d’applications. Ce dispositif peut être configuré comme un seul pilote à pont complet ou comme deux pilotes à demi-pont indépendants.

L’avenir de l’électronique automobile

Grâce à l’innovation continue dans le secteur de l’automobile, l’intégration de l’électronique avancée et de fonctionnalités définies par logiciel va continuer à se généraliser. L’architecture de zone jouera un rôle central dans cette évolution, et permettra de produire des véhicules plus intelligents, plus efficaces et plus sûrs.

Les fabricants et les fournisseurs doivent rester à la pointe de ces tendances en investissant dans la recherche et le développement afin d’exploiter tout le potentiel des véhicules définis par logiciel. Ils pourront ainsi proposer aux conducteurs des niveaux de service, de personnalisation et de facilité d’utilisation sans précédent pour façonner l’avenir des transports.

En conclusion, l’évolution de l’industrie automobile vers des véhicules définis par logiciel et vers l’architecture de zone marque l’entrée dans une nouvelle ère de l’électronique automobile. Cette transformation améliore l’expérience de conduite, et ouvre la voie à un avenir plus connecté, plus efficace et plus durable.