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Comment Rtone a aidé Michelin à développer des pneus connectés ?

C'est une première dans le monde de la compétition automobile ! À l'occasion de la sixième saison de Formula E, ...


Pneus Michelin-1-1

C'est une première dans le monde de la compétition automobile ! À l'occasion de la sixième saison de Formula E, Michelin a lancé MICHELIN Track Connect : la première solution de pneu connecté grâce à un capteur intégré. Rtone a accompagné les équipes Michelin dans leur projet d'automatiser les relevés des données de ces capteurs.

Car, avant que cette solution ne soit mise en place, les contrôles étaient effectués manuellement. On pouvait alors observer les opérateurs s'affairer pour collecter les données de pression des 96 pneus présents sur la ligne de départ. L'objectif de ces quelques mois de développement : automatiser la relève des données cryptées de manière simplifiée.

L’E-Prix 2019 de Diriyah a été le premier essai grandeur nature après plusieurs mois de travaux pour mettre en place une solution répondant aux critères de Michelin et de la Fédération Internationale de l'Automobile (FIA).

 

CONTEXTE

La FIA a inscrit au règlement du championnat une pression minimale des pneus à froid comme à chaud à respecter pour assurer le bon déroulement des courses. Jusque-là, les contrôles étaient faits manuellement par les équipes Michelin avant la course. Une organisation complexe était alors nécessaire pour réaliser ces contrôles dans le temps imparti avant le départ de la course.

 

Challenge

L'idée d'automatiser les mesures de pression des pneus se révèle comme une évidence pour faciliter le travail des équipes Michelin sur place.

Objectif : trouver le moyen d'automatiser la relève de ces données à l'aide d'une solution compacte, déployable et fonctionnelle dans tous les pays où ont lieu les courses.

Cette solution permettra d'atteindre et respecter le niveau de sécurité requis par la FIA plus facilement, mais aussi de tracer et traiter ces données dans le temps.

La solution répond ainsi parfaitement aux besoins des différents acteurs de la course.

La Formula E est par ailleurs pour Michelin un incubateur pour accélérer le développement de solutions connectées afin qu’elles soient rapidement accessibles au plus grand nombre.

> Télécharger le cas client "4 mois pour mettre en oeuvre une solution connectée"

 

Solution

Michelin a ainsi conçu et développé en interne un capteur intégré dans le pneu MICHELIN Pilot Sport. Ce capteur envoie des données chiffrées vers un récepteur manipulé par l'opérateur Michelin. Le chiffrement des données garantit la confidentialité des informations. Une fois déchiffrées, ces informations permettent à la FIA avant le départ de la course de vérifier les pressions minimales requises par le règlement et ainsi de renforcer la sécurité de la course, tout en facilitant le quotidien du promoteur, et des Teams engagés dans la course.

Michelin a collaboré avec Rtone pour développer une base station (la partie récepteur) et l'application métier pour les opérateurs. Il a fallu, dans un temps relativement court, être prêt pour la première course de la saison 6, à Diriyah qui se déroulait les 22 et 23 novembre 2019. Rtone a travaillé sur 4 axes :

 

1. L’enjeu mécanique, une solution compacte facilement manipulable

L'enjeu mécanique du projet a été de fournir un système compact permettant à l'opérateur de terrain d'effectuer les mesures dans le temps imparti (quelques minutes). Les temps d'itérations mécaniques sont relativement longs par nature. Il a donc fallu trouver des solutions rapides pour réaliser le casing mécanique. Rtone a donc bâti une solution autour de valises Peli (des valises de protection ultra-résistantes).

Les équipes y ont intégré l'ensemble des éléments nécessaires pour faire la mesure :

  • une gateway, avec une chaîne d’acquisition radio pour recueillir les données cryptées des capteurs connectés intégrés dans les pneus,
  • son alimentation, constituée d’une batterie et de transformateurs de tension,
  • un petit ordinateur embarqué Linux comprenant un modem 4G - certifié et compatible pour toutes les courses à l’international - et une interface Bluetooth/Wifi, permettant de traiter les données et les transférer vers le Cloud de Michelin.

Le résultat est un système embarqué dans une valise roulante compacte permettant facilement à l'opérateur de la manipuler et de faire son relevé sur la grille de départ.

L'approche itérative de Rtone (inspiré des méthode Agile) a permis d'obtenir rapidement une solution satisfaisante.

Peli, valises de protection ultra résistantes Michelin pour intégrer les datas des pneus connectés

 

Focus sur le composant S2-LP

Le S2-LP est un émetteur-récepteur radio permettant l’acquisition de trames envoyées par les capteurs intégrés aux pneus.

C’est un composant radio basse consommation qui fonctionne dans les bandes de fréquence sans licence inférieures à 1 GHz disponibles dans le monde entier.

Associé à une antenne, le S2-LP va réceptionner le signal radio et le décoder en fonction de la modulation du signal afin de le transformer en données compréhensibles pour la gateway intégrée dans la valise.

Ce module a donné des résultats très satisfaisants.

Suite à ce projet, Rtone a intégré le ST Partner Program. Un partenariat dédié aux entreprises ayant développé une expertise reconnue dans la conception de solutions utilisant des composants ST. 

 

2. La chaîne d'acquisition radio-fréquence

La radio-fréquence (RF) est un bloc majeur de ce produit. Dans les fait et d'un point de vue usage, il y a un fort intérêt à maximiser la distance opérateur/voiture pour simplifier les opérations. L'idée était de pouvoir être à 10-15 mètres de distance des véhicules pour effectuer la relève des données à l'aide de la base station. Il a donc fallu optimiser l'intégralité de la chaîne RF avec deux objectifs :

  • maximiser la sensibilité côté base station,
  • maximiser le ratio puissance/autonomie côté émetteur. 

Michelin et Rtone ont collaboré de manière rapprochée pour identifier les meilleurs compromis et sélectionner les composants optimaux pour atteindre les performances requises.

Compte tenu du délai à respecter, ici aussi a été fait le choix de se baser sur un maximum de briques technologiques hardware existantes pour se concentrer sur les étapes suivantes : les assembler intelligemment et développer les couches logicielles adaptées à l'application Formula E.

 

La technologie Edge avec l'application Azure IoT Edge de Microsoft

En partant du besoin d'accéder aux données en temps réel, le choix de la technologie Edge s'est imposé. En effet, cette technologie permet un traitement local des données, car directement à la source, et va donc éliminer toute latence.

Les développements ont donc été construits autour de l’écosystème Azure IoT Edge de Microsoft. La radio-fréquence permet de faire remonter les données des capteurs localement sur la gateway de la valise. Grâce à la technologie Edge, les données étaient disponibles immédiatement. Dans un deuxième temps, c'est le modem 4G qui transmet ensuite ces données sur le Cloud dédié au suivi des véhicules.

Pneus Michelin : chaine d'acquisition radio-fréquence

 

3. Les applications bas niveau

Une fois le signal acquis, il faut le déchiffrer pour mettre en forme les données qu'il contient sur l'ordinateur embarqué de la base station.

Le challenge a été de rapidement développer un logiciel bas niveau tournant sur Linux et compatible avec les technologies Michelin, permettant de remplir ces fonctions.

Due à la forte contrainte temporelle des opérations Formula E, il a été important de développer un système “temps réel” pour le traitement de ces données. Encore une fois, Michelin et Rtone ont collaboré de manière rapprochée sur ces aspects logiciels. Il a fallu un ensemble d'itérations extrêmement courtes, mais aussi des tests croisés pour arriver à un logiciel stable et fiabilisé pour la course de Diriyah.

L'utilisation d'outils d'intégration continue et de tests automatisés a facilité les développements. Bien que l'utilisation de simulateurs ait été d'une grande aide, Rtone a voulu aller plus loin et a développé une suite de tests intégrant le matériel dans les jeux de tests automatisés.

 

4. Les applications métiers

Une fois les données mises en forme, il a fallu permettre aux opérateurs de visualiser ces résultats de la manière la plus simple possible. Ils n’ont en effet que quelques minutes pour contrôler 24 voitures (et 96 pneus).

Rtone a développé une interface logicielle permettant d'accéder à ces données, de générer les rapports de mesures pour les transmettre à la FIA, ainsi que de configurer le récepteur.

 

Bilan 

Avec le support de Rtone, Michelin a réussi à délivrer une solution automatique et fiable pour le contrôle de la pression des pneus lors de la première compétition de la saison 6 de Formula E. Au vu des contraintes et des enjeux du projet, le défi était de taille ! C'est sur ce défi que se bâtit le futur de la connectivité des pneus MICHELIN.

La solution connectée MICHELIN Track Connect a également une version à destination des amateurs de « track days » pour enrichir l’expérience sur circuit. Elle est commercialisée depuis plusieurs mois en Europe, en Amérique du Nord et en Chine et est compatible avec les pneumatiques de série Ultra Hautes Performances MICHELIN Pilot Sport Cup 2 Connect, et comprend une application smartphone très performante et simple d’utilisation.

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