Le déploiement des véhicules autonomes connectés et électrifiés (VAC) peut apporter des avantages majeurs pour la société et l’environnement. Ces progrès seront obtenus grâce à l’amélioration de la conversion de l’énergie et à l’optimisation des stratégies de conduite des véhicules autonomes, mais aussi grâce à l’utilisation par les constructeurs de composants économes en énergie.

Lors de la conférence internationale sur les moteurs et les véhicules (ICE2021), Mircea Gradu, SVP, Programmes automobiles de Velodyne Lidar, et David Heeren, directeur de la recherche technologique de Velodyne Lidar, ont présenté une conférence sur les ” véhicules automatisés économes en énergie “. Au cours de cette présentation, ils ont expliqué comment le choix de capteurs lidar efficaces sur le plan énergétique peut influencer considérablement la capacité des véhicules électriques et automatisés à améliorer l’impact environnemental global de l’écosystème de la mobilité.

Les véhicules électriquement modifiés sont beaucoup plus efficaces que les véhicules à essence traditionnels pour convertir l’énergie consommée en puissance au niveau des roues. Les VAC électriques peuvent offrir une efficacité accrue par rapport aux conducteurs traditionnels en utilisant les données des systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS) pour optimiser leur fonctionnement. Ils offrent une opportunité énorme de réduire les émissions totales et l’impact environnemental générés par les véhicules sur la route.

Comment le lidar peut contribuer à l’efficacité énergétique des VTC

Les VAC (véhicules autonomes connectés) ont besoin de capteurs lidar pour fournir un champ de vision complet de 360 degrés autour du véhicule destiné à la navigation et à la prévention des collisions. Ces capteurs fournissent les données de perception qui permettent à un VAC de fonctionner dans toutes sortes de conditions d’éclairage.

L’efficacité énergétique d’un véhicule électrique dépend largement des niveaux de consommation d’énergie de sa suite de capteurs et de sa pile de calcul. Les tâches de détection, de perception et de prise de décision des VAC et l’équipement nécessaire à l’exécution de ces tâches ont chacun des besoins énergétiques complexes qui ont un impact sur la consommation d’énergie.

Il sera essentiel de maximiser l’efficacité des VAC en sélectionnant des composants à faible consommation d’énergie afin d’accroître les avantages environnementaux de l’abandon des véhicules à essence et à conducteur physique. Ces composants seront essentiels pour maximiser l’autonomie et le temps de fonctionnement des VE et des hybrides. .

Tous les capteurs Lidar n’ont pas les mêmes exigences en matière de consommation d’énergie

La différence de consommation d’énergie entre deux composants lidar potentiels dans un VAC peut avoir des conséquences majeures à grande échelle. Par exemple, examinons la consommation d’énergie de deux options lidar orientées vers l’avant : Le Velarray de Velodyne, qui consomme généralement 15 W, et un capteur d’un autre fabricant de lidars directionnels, qui consomme généralement entre 30 et 40 W, et jusqu’à 55 W.

Cela signifie que la différence de consommation d’énergie pour une conception à capteur unique peut atteindre 0,04 kW par véhicule et jusqu’à 0,16 kW de différence si un VAC utilise quatre capteurs pour un système de perception de la vue périphérique. En 2015, les Américains ont passé plus de 84 milliards d’heures à conduire, selon les données de la Federal Highway Administration. Si ne serait-ce que la moitié des véhicules en circulation cette année-là étaient équipés d’un seul capteur, l’utilisation de l’unité de puissance inférieure aurait permis de réaliser une économie de 1,68 trillion de kWh, soit 1,68 GWh. Cette quantité d’énergie pourrait alimenter plus de 150 000 foyers américains moyens pendant un an.

La consommation d’énergie des différents capteurs lidar peut également affecter l’autonomie des VE. Les nouveaux VE consomment généralement entre 24 et 50 kWh par 100 miles, soit 0,24 à 0,50 kWh par mile. L’utilisation du capteur de l’autre fabricant de lidar au lieu du Velarray entraînerait une augmentation supplémentaire de 1/6 à 1/12 de la consommation d’énergie du véhicule. Cela réduirait l’autonomie du véhicule d’environ 8 à 16 %.

La nécessité de nouvelles mesures

Pour évaluer l’impact des composants des capteurs sur l’efficacité des VAC, il est nécessaire d’aller au-delà de la seule consommation d’énergie et d’examiner le rapport entre la consommation d’énergie et les autres caractéristiques de performance des capteurs.

Les rapports puissance/performance à prendre en compte incluent le champ de vision (FOV) par rapport à la puissance, la portée par rapport à la puissance et la résolution par rapport à la puissance. Ils peuvent donner un aperçu des quantités relatives d’énergie nécessaires pour obtenir des performances similaires dans des paramètres clés.

À titre d’exemple, voyons comment le capteur Velabit de Velodyne se situe par rapport à certains capteurs concurrents sur le marché.

• Par watt consommé, le FoV du Velabit offre une couverture de plus de quatorze fois supérieure, en degrés carrés, à celle du lidar directionnel non Velodyne le plus proche.
• Par cm3 de volume et par gramme de poids, le champ de vision du Vélabit offre une couverture de plus de dix fois supérieure, en degrés carrés, à celle du lidar directionnel non Velodyne le plus proche.
• Par watt consommé, la portée du Vélabit est presque deux fois supérieure, en mètres, à celle du lidar directionnel non-Velodyne le plus proche.
• Par cm3 de volume et par gramme de poids, la portée du Velabit est presque deux fois supérieure à celle du lidar directionnel non-Velodyne le plus proche.
• Par watt consommé, la résolution du Velabit est supérieure à celle des capteurs lidar directionnels non-Velodyne.
• Par cm3 en volume et par gramme en poids, la résolution du Velabit est plus de 3 fois supérieure à celle du lidar directionnel non vélique le plus proche.

Le Lidar à faible puissance est essentiel pour concrétiser le potentiel environnemental des VAC

La sélection de composants à faible consommation d’énergie doit être considérée, au même titre que l’optimisation du comportement de conduite et l’amélioration de l’efficacité de la conversion de puissance, comme un facteur influent dans la capacité des véhicules électriques et automatisés à améliorer considérablement l’impact environnemental de l’écosystème de la mobilité.

Article de blog basé sur une présentation de Mircea Gradu, SVP Programmes automobiles pour Velodyne Lidar, lors de l’ICE2021 de SAE International, la 15e conférence internationale annuelle sur les moteurs et les véhicules, du 12 au 15 septembre 2021.