Une entreprise britannique dresse en quelques heures la cartographie des motorisations militaires grâce à un logiciel de simulation capable d’évaluer des systèmes hybrides et électriques conformément aux profils de mission réels, et ce bien avant l’existence de tout matériel physique. Ce logiciel, déjà utilisé pour analyser des architectures de chars de combat principaux hybrides, contribue à la compétition sur le Véhicule Léger de Mobilité (Light Mobility Vehicle) et s’appuie sur une décennie d’expérience en motorisations acquise chez Jaguar Land Rover et Stellantis.
Power Size Technologies a lancé la plateforme powersize.tech, présentée comme un banc d’essai virtuel pour les forces électrifiées. Cet outil modélise simultanément la chaine de traction d’un véhicule, son système énergétique et sa mission opérationnelle, puis évalue différentes combinaisons de composants en fonction des résultats opérationnels et du coût sur la durée de vie.
Avec l’ajout de drones, de capteurs, de systèmes de guerre électronique et d’armes à énergie dirigée, la demande en énergie électrique a fortement augmenté sur les plateformes militaires. Dès qu’une batterie, un moteur et des composants électroniques de puissance intègrent la conception, chaque choix impacte les autres ainsi que le stockage des munitions, l’espace pour l’équipage et l’autonomie.
« Ce problème n’existait pas dans le monde thermique, où il suffisait de choisir un moteur », explique Wiktor Dotter, directeur général de l’entreprise. « Avec l’électrification, vous entrez dans un cercle complexe lié aux lois de la physique et faites face à un défi de dimensionnement en trois dimensions. »
Dans un entretien, Dotter compare le logiciel au planificateur d’itinéraire d’un véhicule électrique : « Quand vous conduisez un VE et que vous indiquez votre destination, il vous guide vers les bornes de recharge. Nous faisons pareil, mais pour le thermique, l’hybride, la pile à combustible et l’électrique pur, en ajoutant toutes les charges électroniques issues de la guerre électronique. »
Selon lui, ce logiciel répond à un besoin exprimé par le ministère britannique de la Défense (MOD) : « Le plus grand cas d’usage pour le MOD est qu’il n’existe rien entre les tableurs et les hypothèses d’une part, et la simulation CAD détaillée d’autre part. Notre outil s’insère précisément entre ces deux approches. »
De l’intuition à la simulation
Avant l’apparition d’outils comme celui-ci, Dotter décrit un secteur militaire et tout-terrain essentiellement guidé par l’intuition : « En défense, on restait sur des certitudes établies : on a toujours eu un moteur six cylindres, donc on continuera avec lui. Le choix des moteurs et des puissances n’était pas systématiquement basé sur la simulation. »
Cette méthode conduisait à des cycles itératifs coûteux, où les prototypes révélaient trop tard des dysfonctionnements.
« Quand un prototype ne fonctionnait pas, on repartait à zéro, on essayait un autre moteur, et ainsi de suite. »
Un échec récurrent était qu’un véhicule ne correspondait pas à la mission hybride prévue : « Par exemple, le laser ne peut pas être activé assez longtemps lorsque le moteur est coupé et que l’alimentation repose uniquement sur la batterie. Il faut alors revoir l’évaluation du concept. »
Les deux années de développement classiques représentent surtout une incertitude, pas une solution d’ingénierie. « Sommes-nous sur la bonne voie avec ce fournisseur de batteries, cette taille de moteur, cette stratégie de tension – 400, 800 ou 1 200 volts ? Nous éliminons toute cette incertitude, qui autrefois n’était que conjecture et se traduisait par des cycles de développement répétés. »
Dotter ne cache pas ce qu’il pense de l’approche traditionnelle : « C’était un travail fait à l’aveugle dans le monde du thermique. »
La société indique avoir réalisé, en moins de six mois, une évaluation qui aurait normalement pris deux ans, pour un char de combat principal hybride développé par un grand industriel américain. Confidentialité oblige, il précise qu’un seul tel véhicule existe au monde.
« Le véhicule doit pouvoir rouler sur bitume, herbe, sable et neige. Il y a des phases d’embarquement, de débarquement, de taxi. Quelle doit être la taille de la batterie ? Comment configurer la transmission ? Tout cela doit tenir dans l’encombrement de la chaîne de traction d’origine. »
Dix Land Rover ou un seul Pioneer
Le cas d’usage britannique le plus immédiat concerne le Véhicule Léger de Mobilité (LMV), destiné à remplacer les Land Rover et Pinzgauer dans le cadre du programme Land Mobility de l’armée britannique, relancé récemment avec des exigences fixées par l’armée. Power Size participe à ce projet en collaboration avec le MOD.
La société a modélisé le Pioneer, un véhicule de reconnaissance hybride à autonomie étendue développé par Fering Technologies, assemblé à Battersea, dont l’autonomie atteint environ 7 000 kilomètres, soit un trajet aller-retour Londres-Moscou avec un seul plein. Ce modèle a été comparé à un hybride série doté d’une batterie plus lourde d’environ une tonne, mais d’un petit réservoir de carburant.
Dans un scénario modélisé de patrouille en forces spéciales dans le détroit d’Hormuz, le modèle à grosse batterie nécessitait dix recharges, chaque recharge consommant du carburant pour alimenter la batterie. Le Pioneer terminait la mission avec 70 % de son carburant initial encore disponible. Dotter reconnait que ce scénario avantage le client Fering.
L’outil traduit ensuite ces données en implications logistiques.
« Dois-je acheminer le carburant par hélicoptère, ce qui coûte 200 000 dollars par ravitaillement et expose quatre soldats ? Ou organiser un convoi de ravitaillement, qui mobilise davantage d’effectifs, peut-être moins cher, mais oblige à protéger les camions-citernes ? »
Le constat : une économie de près de 750 000 dollars sur une unique mission, alors que le Pioneer coûte trois fois plus cher à l’achat. La question de fond toutefois, précise Dotter, est à qui et dans quel cadre ce logiciel s’adresse. Dans le cadre du LMV, l’outil est devenu un espace où s’exprime la tension entre l’armée de terre et les forces spéciales.
« Avec un véhicule capable de parcourir 7 000 kilomètres, les forces spéciales sont très intéressées. Mais l’armée se demande : pour un million de livres, pourquoi ne pas avoir dix Land Rover ? Elles débattent ainsi directement dans l’outil : que peut-on faire avec dix Land Rover contre un seul Pioneer de Fering, et quelles en sont les conséquences pour la mission ? »
Ce débat existait déjà auparavant, mais « ils disposent désormais d’un terrain commun pour le mener », ajoute-t-il.
D’autres scénarios ont été conçus sur mesure, comme une mission au Groenland où la neige multiplie la résistance au roulement par trois à quatre par rapport au bitume, ou encore un trajet Londres-Kyiv pour étudier la possibilité de conduire les véhicules jusqu’au théâtre plutôt que de les transporter sur transporte-engins.
Bases et véhicules
La même méthode s’applique aux installations fixes. Une base modélisée consomme 269 litres avec un système mixte de génération, stockage et solaire, contre 600 litres dans une configuration générateur seul. Pour le Defence Science and Technology Laboratory (Dstl), le défi n’a jamais été de détecter les bonnes technologies, mais de les tester concrètement.
« Le problème pour le Dstl est qu’il faut cinq ans pour financer les essais dans le désert, malgré toute cette technologie incroyable disponible comme les panneaux solaires et batteries portables. »
Lors d’une visite récente au Canada, Dotter a constaté une autre problématique : des véhicules acquis il y a des années ne peuvent pas alimenter les équipements désormais embarqués.
« Ils ont dix véhicules inutilisables qui ne peuvent même pas alimenter une radio. C’est ce que j’ai vu hier. Ils installent désormais des systèmes satellitaires sur ces véhicules anciens, mais il n’y a pas assez de puissance à bord. Ces véhicules ont mis cinq ans à être livrés, et déjà ils ont cinq ans de retard. »
Les travaux sur les micro-réseaux (microgrids) sont désormais la principale source de demande, avec un cas aigu en Ukraine. « Ils utilisent encore de vieux moteurs, parfois enterrés pour réduire le bruit et la chaleur, récupèrent des panneaux solaires, accumulent des batteries Tesla usagées dans des containers. Ils n’ont aucun outil pour planifier tout cela intelligemment, gérer ces cycles de charge et de décharge, et prioriser la distribution d’énergie selon les besoins. »
Power Size a participé au Project Convergence Capstone 6 à Fort Irwin, en Californie, collectant des données opérationnelles en conditions réelles et testant ses concepts de microgrids en conditions terrain.
Le même principe s’étend au-delà des véhicules terrestres, jusqu’à un client maritime appliquant cette approche aux navires de surface sans équipage. « Ajouter une arme laser sur un USV (Unmanned Surface Vessel) libère énormément de place, plus besoin de munitions. Il suffit de lui fournir du carburant. »
Fiabilité des données
L’entreprise affiche une validation de ses modèles à 98 % par rapport à des données réelles. Interrogé sur ce point, Dotter cite un programme automobile : la Jaguar I-Pace, en collaboration avec GKN sur la transmission et Power Size sur le développement du concept.
« Nous avons d’abord prédit l’efficacité, puis réalisé des essais sur banc moteur et dyno. Nos prédictions et les résultats physiques différaient, alors nous avons ajusté le logiciel jusqu’à atteindre une précision d’environ 1 à 2 %. C’est la quasi-jumelle digitale. »
Conscient des sceptiques, il répond directement : « C’est la critique classique à l’encontre des simulations : sont-elles réalistes ? Oui, car nous avons conduit des essais, collaboré avec les grands programmes. »
Modéliser une chaine de traction avec la physique de façon précise est un domaine bien établi, avec des acteurs comme Ricardo, Horiba MIRA ou des départements R&D internes aux grands groupes. Power Size innove en amont, là où les outils haute fidélité détaillent lentement une architecture à la fois, nécessitant des ingénieurs spécialisés – un luxe absent du secteur militaire et tout-terrain. « D’habitude, il faut des ingénieurs doctorants. Ce n’est pas le cas chez nous, c’est pourquoi notre outil est simple et accessible. »
Cette accessibilité vise aussi à intégrer davantage d’acteurs dans la prise de décision, essentielle pour équilibrer le compromis entre batterie plus grande et place pour l’équipage : « Veux-tu sacrifier un combattant pour augmenter la batterie ? Nous rendons les lois physiques accessibles. »
Parmi les résultats publiés figure une version hybride du Boxer, avec une économie de 10,9 % de carburant sur sa durée de vie, dimensionnée dès la phase conceptuelle. Pour le Conseil national de recherches du Canada, un travail a permis de réduire de moitié la masse de la chaîne de traction en l’adaptant à un profil de mission spécifique, et non plus à un cycle routier standard, libérant ainsi des charges utiles pour munitions, protection ou soldats.
Un catalogue de fournisseurs intégré
Les fabricants de batteries, générateurs, solutions de stockage et microgrids sont invités à figurer dans un catalogue intégré à l’outil, que les utilisateurs gouvernementaux peuvent consulter lors de comparaisons. Parmi les fournisseurs déjà référencés figurent Instagrid, General Electric, Rolls-Royce générateurs, un fournisseur australien et Fering.
« Être présent au catalogue signifie une visibilité au-delà d’une simple fiche technique », souligne Dotter. « Cela leur permet d’expliquer au MOD l’impact réel de leur matériel. »
Deux niveaux de référencement existent : l’entrée simple basée sur les données publiées, ou une validation approfondie après une collaboration technique, ce qui confère une crédibilité renforcée appréciée des équipes d’achat. Cette validation répond à une double exigence, puisque le catalogue doit aussi bien classer les technologies que représenter les fournisseurs, garantissant ainsi une mesure objective face aux simples arguments commerciaux.
Dotter évoque un dilemme fréquent chez les fabricants de batteries, confrontés à deux visions extrêmes chez leurs clients :
- « Certains pensent que la batterie peut tout alimenter, même un site de construction entier. Ce n’est pas réaliste. »
- « D’autres n’ont pas confiance en la batterie, la jugeant peu fiable. »
La modélisation met fin à ce débat par des faits : « On peut dire : ma batterie assure l’alimentation d’une station satellitaire et d’un poste de commandement pendant 19 heures. Pas un camp entier, mais cette capacité-là. Avec deux batteries, c’est 40 heures. »
Le MOD souhaiterait disposer d’un catalogue robuste, faute de temps et de moyens pour suivre chaque nouvelle plateforme robotique ou autonome apparaissant sur le marché.
Perspectives d’évolution
Dotter envisage une extension de l’outil à la planification opérationnelle, utilisée en temps réel par un commandant de bataillon sur tablette robuste. En réceptionnant les données de consommation live des équipements sur le terrain, il pourrait ajuster la priorité d’alimentation d’énergie selon les besoins, plutôt que de se baser sur une estimation faite des années en amont.
« Je peux accepter que le satellite ne fonctionne pas à midi, mais il me faut l’énergie la nuit. Or, la nuit, je dois couper le générateur pour rester silencieux, donc je dois utiliser les batteries et les recharger tout en alimentant l’hôpital. C’est là que cela deviendra crucial. »
Cet engagement s’appuie sur une décennie dans l’automobile, où les marges d’efficacité sont très resserrées : « On peut passer des années à grappiller un demi-point de pourcentage d’efficacité, pour des programmes à plusieurs millions d’euros et des années de développement, comme pour VW ou JLR, pour passer de 92,5 % à 93 % d’efficacité véhicule globale. En défense, les économies sont encore à deux chiffres. »
Cette période de flottement est terminée, selon lui : « Cela allait quand tout était thermique. Ce n’est plus envisageable quand vous transportez une tonne de batteries. »
Un tournant s’annonce avec le LMV. Le champ concurrentiel inclut déjà General Dynamics Land Systems-UK avec Ricardo, Team LionsStrike avec GM Defense, BAE Systems et NP Aerospace, ainsi que Rheinmetall avec Babcock Land. Les premiers exemplaires sont attendus dans les mains des soldats pour 2030, au moment où les derniers Land Rover seront retirés.
Quel que soit le vainqueur, la batterie sera dimensionnée une fois pour toutes, et l’armée devra en assumer les conséquences jusqu’aux années 2040. Power Size argue que le meilleur endroit pour commettre une erreur reste l’écran.
