Stellantis (ex-Groupe PSA) & Centrale Nantes : Programme de R&D dédié à la simulation numérique pour la conception des chaînes de traction

L’enjeu du partenariat : avoir davantage recours à la simulation numérique

Il s'agit d’accélérer le recours à la simulation numérique dans la conception, le développement et la mise au point de la chaîne de traction et d’augmenter la capacité de prédiction des modèles utilisés. A terme, un moteur pourrait ainsi être développé sans besoin de phases d’essais en laboratoire et de prototypes, mais uniquement via des essais virtuels.
  Le recours à la simulation numérique présente plusieurs avantages :

• gain de temps de développement : par la rapidité de mise en œuvre des modèles numériques comparativement à la construction de prototypes et d’itération
• gain d'argent : ma conception par la simulation numérique est moins coûteuse qu’une phase de prototypes nécessitant de grosses dépenses d’outillage. Objectif : diminuer de plus de 70% la quantité de prototypes nécessaires en comparaison à une approche de conception classique. 
• gain en robustesse et en qualité : couverture d'un plus grand nombre de cas d’usage client.

Un programme d'envergure

Centrale Nantes dispose de compétences en simulation et en expérimentation au sein d’une même équipe avec des enseignants chercheurs experts en modélisation ainsi que de moyens expérimentaux remarquables tels que des bancs d’essai moteurs et véhicules dotés d’un supercalculateur ; celui-ci étant aujourd’hui le plus puissant disponible sur un site universitaire.

• 4M€ cofinancés par les 2 parties
• 5 ans
• périmètre du projet : l’ensemble des moteurs thermiques pour le développement des véhicules hybrides et selon les opportunités les véhicules électriques.
• 1 équipe d’une dizaine de personnes concentrées sur :
  • la modélisation numérique des moteurs thermiques essence
  • la calibration automatique « intelligente » pour réduire la durée des essais
  • la conception des chaînes de traction électrifiées

Un partenariat pour aller plus loin

Le Groupe PSA est déjà pionnier dans cette approche de conception par le numérique. Limiter la quantité de prototypes pour concevoir avait déjà été mis en œuvre 2015 pour le développement du moteur 1.5l BlueHDi. Cette méthode a permis de limiter le nombre de prototypes de l’ordre de 40%. Ce nouveau partenariat permettra d’aller plus loin dans cette réduction de besoins en prototypes et en essais.

Ce partenariat est porté à Centrale Nantes par Alain Maiboom, Maître de conférences, Habilité à Diriger les Recherches, du Laboratoire d’Hydrodynamique Energétique et Environnement Atmosphérique (LHEEA), un laboratoire en cotutelle avec le CNRS. Ses activités de recherche portent principalement sur la combustion et la réduction à la source des émissions polluantes des moteurs thermiques ; ainsi que les transferts thermiques du moteur et de l’ensemble de la chaîne de traction (caractérisation expérimentale sur banc d’essais et modélisation phénoménologique).
A l’occasion de ce partenariat, il déclare :
L’objectif est d’améliorer la capacité des modèles à simuler les différents phénomènes physiques mis en jeu et les situations de vie diverses rencontrées lors du fonctionnement des chaînes de traction, mais aussi de développer des méthodologies de calibration. Il s’agit en quelque sorte de développer un banc numérique capable de se substituer en partie aux bancs physiques.

Alain Raposo, Directeur des Chaînes de Traction et Châssis du Groupe PSA, ajoute : L’enjeu de ce partenariat avec Centrales Nantes est d’améliorer le développement de la simulation numérique dans un contexte de réduction permanente des émissions de CO2. L’innovation principale porte sur la diminution du temps de conception industrielle. Le fait qu’un groupe industriel et une école renommée contribuent ensemble à l’émergence de tels projets dans le domaine de la recherche & développement est bénéfique pour l’essor de nos industries sur la scène internationale.


Arnaud Poitou, Directeur de l’Ecole Centrale de Nantes, témoigne :
Centrale Nantes est très fière d’accompagner l’innovation d’un grand groupe industriel français tel que le Groupe PSA. Ce partenariat témoigne de la singularité de Centrale Nantes qui sait associer à la fois des compétences numériques remarquables et des plateformes expérimentales d’envergure, comme ses bancs d’essais véhicules et bancs moteurs et son supercalculateur.