La voiture connectée et autonome, c'est pour maintenant ! Les annonces arrivent en rafale, tant du côté des constructeurs que des acteurs de l'Internet. Ainsi, Apple et Google ont dévoilé leur concept respectif de voiture connectée.

Audi a présenté en janvier au salon CES (Consumer Electronics Show) un prototype, la A7 Piloted Driving, qui a effectué 900 km entre San Francisco et Las Vegas en toute autonomie. Daimler a dévoilé la FO15, une concept car qui peut rouler sans intervention humaine. Les Français ne sont pas en reste : Renault et son projet Next Two, le tandem Valeo-Sagem avec son prototype Drive4U ou encore Akka Technologies avec sa Link n'Go se positionnent.Et visiblement, ce marché est plein de promesses.

Selon une étude du cabinet IHS Automotive, le nombre de véhicules connectés à Internet dans le monde pourrait atteindre 152 millions d'ici à 2020, contre 23 millions actuellement.

De son côté, Marketsandmarkets estime la valeur de ce marché à près de 100 milliards de dollars d'ici à 2018.La voiture connectée et autonome est issue de la fusion entre le monde de l'Internet et celui de l'automobile. Les progrès dans le domaine des capteurs embarqués et dans le traitement des données expliquent largement ce foisonnement de projets plus ou moins aboutis.

Cette fusion touche aussi les industriels puisque l'on assiste à une multiplication de partenariats entre constructeurs, équipementiers et acteurs de l'Internet. La fameuse voiture autonome dans laquelle tout le secteur automobile investit n'est donc même pas pour demain. On estime son arrivée vers 2020, pas avant. Car il faudra au préalable vaincre certaines barrières psychologiques, améliorer la sécurité des données, adapter la législation routière. En attendant, la voiture du futur, c'est aussi l'arrivée dans l'habitacle des technologies de la réalité augmentée, qui vont permettre de rendre « transparents » certaines parties de la voiture ou la totalité de la carrosserie. Ou l'émergence d'un nouveau véhicule propre, la voiture fonctionnant à l'hydrogène. Revue de détail.

De L'interactivité tous azimuts

L'internet des objets (IoT), et notamment dans son application à la voiture connectée, c'est la tendance du moment : l'automobile n'est plus perçue comme un simple moyen de locomotion, mais comme un outil de communication interactif avec le monde extérieur via Internet. Qui n'a pas rêvé de réserver sa place de parking en mettant le contact, ou de déterminer le meilleur trajet en fonction des embouteillages en temps réel ?

La voiture connectée existe déjà puisque les véhicules actuels sont connectés au GPS pour se positionner dans l'espace. Mais ce qui est nouveau, c'est l'interaction croissante entre la voiture et les réseaux de communication, principalement via nos smartphones.

« Un conducteur va pouvoir ouvrir ou verrouiller les portes avec son téléphone mobile, démarrer, vérifier la pression des pneus ou le niveau du réservoir de carburant », explique Guillaume Duvauchelle, directeur de l'innovation de Valeo.

L'équipementier français, qui a noué un partenariat avec Sagem (Safran) en 2013 pour explorer plusieurs pistes technologiques sur le véhicule du futur, vient de présenter une voiture autonome capable d'évoluer sans le GPS.Les exemples d'applications de la connexion à distance d'un véhicule ne se comptent plus. On peut effectuer de la maintenance prédictive, de l'assistance à la conduite grâce à la géolocalisation, gérer les appels d'urgence, effectuer du paiement au kilomètre parcouru, ou de l'écoconduite, avec un système sécurisé d'authentification du conducteur.

Ecologie, économie, confort

Sans oublier les solutions de conduite en partage, ou la détection d'un endormissement via la reconnaissance faciale. Autre exemple, un conducteur peut entrer sa destination dans son smartphone et gérer les différents modes de transport qu'il peut utiliser en complément de la voiture. Cela va même jusqu'à des services facilitant la revente de la voiture, à l'exemple de ce que propose la société américaine Carfax aux États-Unis : un système qui permet d'éditer tout l'historique du véhicule. Cette solution est bien adaptée aux flottes automobiles.

« Ce mouvement de fond a trois moteurs principaux : la nécessité de moins polluer, d'où les solutions favorisant l'écoconduite ou l'autopartage ; la sécurité du conducteur, avec par exemple les systèmes de détection du véhicule situé devant ; enfin, le confort », explique Sébastien Amichi, consultant automobile au cabinet Roland Berger.

L'éclosion de ces merveilles technologiques est rendue possible par les plateformes logicielles tournant dans le nuage informatique, à la base des protocoles de transmission et du traitement des mégadonnées. Il y a naturellement le protocole HTPP, le plus utilisé même s'il est énergivore. Mais d'autres, aux acronymes moins connus, comme XMPP, MQTT ou CoAP, sont spécialement optimisés pour l'Internet des objets. Ils permettent d'échanger de petits messages entre une plateforme centrale et le capteur sans forcément utiliser le haut débit, comme la 3G ou la 4G. Du coup, ils sont moins chers et consomment moins d'énergie, et ils sont donc bien adaptés à la voiture connectée.

« On le voit, l'intérêt pour la voiture connectée dépasse largement le monde des constructeurs automobiles : les opérateurs de téléphonie mobile comme les ténors de l'Internet ou les grands de l'informatique traditionnelle sont parties prenantes », analyse Sébastien Amichi. Google a ainsi lancé Android Auto en parallèle de sa Google Car, Apple sa solution CarPlay, où le conducteur utilise son iPhone pour piloter certaines fonctions. De son côté, Orange se positionne sur les flottes automobiles. SAP, Microsoft ou IBM travaillent sur les infrastructures hors véhicules (le back end).

Enjeux énormes

Bien souvent, ces acteurs nouent des partenariats avec un ou plusieurs constructeurs, comme Atos avec Renault avec son projet de voiture électrique autonome Next Two, ou Orange avec PSA dans le domaine des flottes automobiles professionnelles connectée. Ou encore Google avec Audi.

Les enjeux sont énormes : ainsi, Google aimerait bien imposer son système d'exploitation Android dans le domaine de l'automobile connectée comme il tente de le faire dans les smartphones, tandis qu'Apple a riposté avec le lancement début 2014 d'une version de son iOS pour la voiture connectée. Seulement voilà : l'un des grands défis de ce nouveau marché sera d'assurer aux propriétaires des voitures un niveau de sécurité dans la chaîne de transmission et de traitement des données.

Un récent rapport du sénateur américain Ed Markey a montré que sur un échantillon de 16 constructeurs mondiaux, quasiment 100 % de leurs véhicules connectés présentaient des failles au plan de la sécurité. Un hackeur peut ainsi très (trop) facilement prendre le contrôle d'un capteur embarqué pour voler la voiture.

« Avec Sagem, nous avons développé un serveur consacré à l'autopartage qui va authentifier l'utilisateur et déverrouiller à distance les portes. Mais en même temps, on a dosé le niveau de sécurité pour éviter le carjacking qui tournerait mal, explique Guillaume Duvauchelle : si le véhicule est trop sécurisé, le voleur n'a d'autre solution que la violence. »

Autre sujet « chaud » : celui de la protection de la vie privée, dont la Commission nationale de l'informatique et des libertés (Cnil) est l'un des garants. Par exemple, dans une voiture dotée d'un capteur de reconnaissance faciale, il faudra garantir que les données recueillies ne soient pas piratées, par exemple en effaçant les données tous les soirs. Autre souci, la CNIL veut éviter que les données ne soient revendues, ou détournées. Là aussi, les filets de sécurité seront placés au niveau des serveurs.

« Il faut être honnête, la sécurisation de la donnée de bout en bout, qui est indispensable, n'est pas encore stabilisée », lance Raymond Wei, directeur de la branche Systèmes d'information et des communications sécurisées de Thales.

Des véhicules « dronisés »

Qui dit voiture autonome dit voiture connectée. L'un ne va pas sans l'autre. Et la voiture « dronisée » est l'un des aboutissements logiques de la voiture connectée. La technologie fonctionne. Pour qu'une automobile puisse évoluer en toute autonomie sur la route ou dans le trafic, il lui faudra aussi être connectée à des bases de données (trafic, cartographie, etc.) afin que ses capteurs puissent anticiper les obstacles et les éviter.

Cependant, le rêve est devenu une réalité puisque des voitures partiellement autonomes existent déjà, comme la Mercedes Classe S autonome à basse vitesse, ou les systèmes de parking automatique, notamment développé par Valeo. Renault, de son côté, a l'ambition d'être l'un des premiers à commercialiser un véhicule autonome et connecté, la Next Two, d'ici à 2020, conçue en partenariat avec l'équipementier américain Visteon.L'intérêt du véhicule autonome est multiple : fluidifier le trafic - grâce au système de gestion de la distance avec le véhicule le précédant - et donc réduire la pollution ; améliorer, en principe, la sécurité, dans la mesure où le conducteur peut se reposer en laissant la voiture tout gérer.

« Et puis, c'est une nouvelle liberté pour le conducteur : comme il ne conduit plus, il peut gérer ses emails, visionner un film, etc. », lance Philippe Obry, directeur général d'Akka Research, la branche R&D d'Akka Technologies.

Cette société française d'ingénierie, notamment spécialisée dans l'automobile et l'aéronautique, a développé un démonstrateur de voiture autonome, la Link n'Go, qui contrairement à la Google Car, dispose d'un volant. L'intérieur est spacieux, les deux sièges avant peuvent pivoter entièrement pendant que le véhicule roule. Sur le toit, un radar de type Lidar (comme dans la Google Car) numérise l'environnement en 3D sur 300 m autour du véhicule. La Link n'Go est aussi équipée de caméras pour détecter les obstacles ou les mouvements. Une seconde version de ce démonstrateur, plus sophistiqué, est en cours de développement et sortira d'ici à la fin 2015.

Véhicule autonome: des barrières réglementaires... et psychologiques

La voiture autonome ouvre un nouvel horizon et de nouveaux usages pour cette industrie. Mais pas seulement. L'apparition des « drones » de la route transcende largement les frontières traditionnelles de l'industrie automobile. Qui aurait cru, il y a encore cinq ans que des entreprises venues d'Internet se transforment en quasi-constructeurs. De même, les équipementiers de la filière veulent être à l'avant-garde de ce mouvement de numérisation de l'automobile, comme le tandem Valeo-Sagem (Safran). Valeo a ainsi présenté un concept de véhicule autonome au dernier salon CES de Las Vegas, la Cruise4U, construit à partir d'une Volkswagen, et en a fait la démonstration à Paris aux Invalides, en mars. Résultat, une autonomie de niveau 4 sur une échelle de 5, malheureusement interdite de route faute d'évolution de la réglementation.

Il reste donc quelques gros chantiers avant de basculer dans le monde de la voiture qui se conduit toute seule. Primo, les concepteurs de ces voitures autonomes devront trouver les bonnes recettes pour vaincre les barrières psychologiques.

« Car lâcher le volant n'est pas naturel », estime Bernard Jullien.

Chez Valeo-Sagem, la réponse à ce défi est de jouer sur la simplicité et l'intuitivité des interfaces.

« Elles sont assimilées à celles d'un smartphone. Or une grande majorité de gens en ont un aujourd'hui », ajoute Guillaume Duvauchelle.

« Pour gérer les évitements d'obstacles, nous nous sommes posé les mêmes questions que pour l'insertion d'un drone dans l'espace aérien », ajoute Éric Bachelet, directeur général adjoint R&T de Safran.

Sagem est rompu à l'exercice, puisque c'est lui qui fabrique le principal drone tactique équipant l'armée française, le Sperwer.Les constructeurs tablent sur le fait que les freins psychologiques vont s'estomper progressivement, à mesure que les utilisateurs s'habitueront aux nouveaux usages liés à la voiture « dronisée ». Comme ils l'ont fait dans le passé avec l'ESP et l'ABS, et aujourd'hui le parking automatique.

« Dans la Link n'Go, le conducteur peut à tout moment reprendre la main. Par ailleurs, la voiture ne dépasse pas 40 à 60 km/h », explique Philippe Obry (Akka).

On habituera en douceur l'utilisateur, en « dronisant » progressivement telle et telle fonction de la voiture : respect des distances (vitesse), suivi de trajectoire (direction), le freinage d'urgence, etc. Il faudra aussi convaincre le conducteur que tous ces capteurs peuvent fonctionner ensemble sans interférence.

Là, l'expérience de l'aéronautique militaire peut être précieuse puisqu'un avion de combat comme le Rafale est conçu pour fusionner les données provenant de plusieurs capteurs.Second point, il faudra parvenir à démocratiser ces technologies. Le radar Lidar qui équipe la Google Car coûte à lui seul 70 .000 dollars. Le prix d'une berline allemande bien équipée ! Un capteur infrarouge coûte entre 1. 000 et 2 .000 euros, ce qui est à l'évidence trop cher pour être embarqué dans une voiture.

« En miniaturisant et en fusionnant certains capteurs, nous pensons pouvoir baisser les prix », affirme Éric Bachelet.

Enfin, la voiture autonome va nécessiter d'importantes adaptations au niveau réglementaire, et en termes d'infrastructures routières. La Convention de Vienne, qui oblige un conducteur à rester maître de son véhicule, va évoluer : cinq pays européens, dont la France, ont déposé un amendement auprès de l'ONU pour assouplir les règles. Par ailleurs, pour que le marché de la voiture autonome s'élargisse, il faudra développer une nouvelle cartographie numérisée qui prenne en compte en temps réel les changements intervenus sur la voirie ou sur la route. Dans ce domaine, deux géants se sont lancés dans la compétition : l'inévitable Google avec Street View, et Nokia avec son système Here. Là aussi le chantier est immense car il faudra des cartes en haute définition et avec une résolution centimétrique.

La voiture « transparente »

Supprimer les angles morts, améliorer la sécurité quand on manœuvre, rendre la voiture quasi transparente : c'est probablement l'une des applications les plus étonnantes de la réalité augmentée et des dispositifs d'affichage tête haute pour l'automobiliste. Une équipe de chercheurs japonais de l'université Keio à Yokohama a mis au point un système combinant des caméras extérieures, un vidéoprojecteur, un logiciel de traitement des images et des miroirs installés dans l'habitacle afin de donner l'illusion au conducteur qu'il voit à travers la carrosserie.

« Vous roulez sur l'autoroute et vous pouvez voir la route défiler sous vos pieds. [...] Et vous vous sentez aussi libre qu'un oiseau », clament Susumu Tachi et Masahiko Inami et Yuji Uema, les auteurs de l'expérience, dans un article paru fin octobre sur le site IEEE Spectrum. Cela dit, la technologie n'est pas aussi avancée que ces scientifiques le prétendent, puisque leur démonstrateur consiste à projeter une image sur la banquette arrière de la voiture.

À l'évidence, le système n'est opérationnel que s'il n'y a pas de passagers à l'arrière... Mais l'ambition des chercheurs est naturellement d'élargir le champ de cette expérience.Constructeurs comme équipementiers s'intéressent à la réalité augmentée dans l'automobile. Land Rover a par exemple présenté un concept de capot avant invisible, le Discovery Vision, au dernier Mondial de l'Automobile à Paris.

Là aussi, l'objectif est de sécuriser les manœuvres grâce à des caméras placées dans la calandre et un petit dispositif d'affichage tête haute, que l'on trouve couramment dans les avions militaires. De même, l'équipementier allemand Continental travaille sur un concept combinant réalité augmentée et dispositif d'affichage tête haute projeté sur le pare-brise pour aider le conducteur à adapter sa trajectoire et sa vitesse par rapport au véhicule le précédant. Mais contrairement aux avions de combat, où l'affichage tête haute n'occupe que la partie basse de la visière de cockpit, le système imaginé par Continental occupe un grand espace sur le pare-brise - 130 cm x 60 cm - afin de fournir une image plus complète de la situation de la route.

Vision à 360 degrés

Pour cela, un miroir incurvé quatre fois plus grand que les dispositifs actuels a été couplé à un système de LED de couleurs différentes pour que le conducteur distingue bien les niveaux d'information, et ainsi lui donner une vision très fidèle de la réalité.

« Notre idée est de rassurer le conducteur pour favoriser l'acceptation de ce genre de système de conduite », explique-t-on chez l'équipementier, qui prévoit la production en série pour 2016.

De leur côté, Valeo et Sagem (Safran) travaillent sur le thème de la vision 360 degrés. Un système de capteurs développés par Sagem permettra à terme au conducteur d'avoir un visuel dans tous les angles, à travers l'habitacle.

« Ce système aura aussi beaucoup d'applications militaires notamment pour l'autoprotection des véhicules blindés », ajoute Éric Bachelet, directeur de la recherche de Sagem.

Là aussi, ce sont les principes de la réalité augmentée qui sont appliqués, souvent dérivées de l'aéronautique militaire.C'est d'ailleurs le secteur de la défense qui a été précurseur et inspire aujourd'hui l'automobile. Ainsi Thales a développé un casque avec un système de viseur jour-nuit pour les pilotes de l'hélicoptère d'attaque Tigre, le Top Owl, permettant l'affichage de symbologies très fidèles, superposées aux images fournies par les intensificateurs de lumière, mais aussi des images provenant de tous les capteurs de l'avion. De même, l'américain Rockwell Collins et l'israélien Elbit ont codéveloppé (dans la douleur) le casque le plus sophistiqué au monde pour le F-35, où le pilote peut quasiment voir à travers le cockpit de son avion.

La révolution des piles à hydrogène

La voiture électrique ou hybride s'est désormais frayée un chemin dans nos villes. Avec la multiplication des alertes aux particules fines, et les progrès en matière de batteries, cette tendance ne semble pas près de s'inverser. Mais l'étape suivante, c'est peut-être la pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène. Avantages : il n'y a pas rejets polluants (uniquement de la vapeur d'eau) et le rendement est bien supérieur à celui des meilleures batteries actuelles.

Enfin, les temps de charge en hydrogène sont de l'ordre de trois à cinq minutes. Plusieurs constructeurs s'y intéressent avec les japonais en première ligne. Au dernier Mondial de l'Auto à Paris, fin 2014, Toyota a présenté la Mirai, l'une des premières voitures équipées d'une pile à combustible à être produite en série. Elle est issue d'une vingtaine d'années de recherche. Sa commercialisation est prévue pour le second semestre 2015.

La Mirai est reconnaissable aux larges entrées d'air sur les côtés de la face avant, destinées à refroidir la pile à combustible. À peu près au même moment, Honda commercialise la FCV à hydrogène, fondée sur des technologies très similaires. Sans oublier le précurseur sud-coréen Hyundai, qui produit en série son SUV ix35 Fuel Cell depuis 2013. Tous ces constructeurs revendiquent des performances en termes d'autonomie comprises entre 600 et 700 km. Une vraie rupture par rapport aux voitures 100 % électriques, qui peinent à dépasser 150 km d'autonomie.

Du coup, les constructeurs européens tentent de rattraper leur retard. Le trio allemand Daimler (avec sa Classe B), BMW (avec la i3), Audi (avec la A7 h-tron) dispose de démonstrateurs ou de prototypes bien avancés. Mais pas encore de véhicule de série.

La A7 h-tron, présentée au salon de Los Angeles en novembre 2014, combine une pile à combustible avec une batterie lithium-ion pour augmenter l'autonomie, que le constructeur allemand estime à plus de 500 km. Quant aux français PSA et Renault, ils se sont mis en mode « veille technologique », mais ont provisoirement renoncé à développer un véhicule. Renault compte en fait sur son partenaire Nissan au sein de l'Alliance, pour explorer ces technologies.

Quelques obstacles demeurent cependant.

Quoi qu'en disent les constructeurs, le stockage de l'hydrogène sous pression à 700 bars n'est pas une mince affaire puisqu'il faut assurer une parfaite étanchéité du réservoir compte tenu de cette énorme pression et de la haute inflammabilité de l'hydrogène.

Du reste, c'est l'un des obstacles à la mise en œuvre de piles à combustibles dans les avions. Par ailleurs, les premiers modèles commercialisés coûtent une petite fortune : la Mirai de Toyota va être vendue en Allemagne aux alentours de 80. 000 euros. Baisser les prix sera donc l'un des défis de cette filière naissante. Il n'est pas certain que l'on puisse cumuler les primes à l'achat avec celles versées pour les véhicules électriques, compte tenu de l'état actuel des finances publiques en Europe.

Enfin, il faudra créer de toutes pièces un réseau sécurisé de recharge pour les automobilistes. Là non plus, ce n'est pas demain la veille, dans la mesure où le réseau de recharge pour les voitures électriques est encore à l'état embryonnaire. Et dans ce domaine, il faudra bien faire des choix.

Et puis il se pourrait que les batteries du type lithium-ion n'aient pas dit leur dernier mot. On parle beaucoup d'un matériau miracle, le graphène, léger et ultrarésistant, découvert en 2004 par une équipe de l'université de Manchester. Ce dérivé du carbone, combiné au lithium-ion, serait bien adapté au développement de batteries très légères, avec une capacité de stockage dix fois supérieur à celui des meilleures batteries lithium-ion actuelles.