KU Leuven LMSD & Toyota Motor EuropeBriser les barrières dans la recherche sur le NVH des groupes motopropulseurs

En bref

L’équipe du LMSD (Laboratory for Mechanical Systems and Dynamics) de la KU Leuven est spécialisée dans l’intégration de données de simulation et de données réelles afin d’améliorer les performances, la fiabilité et la durée de vie des systèmes mécatroniques, tels que les groupes motopropulseurs automobiles. Pour soutenir leurs recherches de pointe, ils ont collaboré avec CTRL Engineering, réputé pour son expertise dans les bancs d’essai automobiles, afin de fournir les outils de validation nécessaires à leurs simulations avancées.

« CTRL Engineering helped us from accurate requirement setting up to the delivery of a high accuracy test bench, which made us a very happy partner 😊🔧🎯 »
Claus Claeys – Research Manager @ KU Leuven LMSD

Le défi : évaluation NVH avancée dans les groupes motopropulseurs de nouvelle génération

Alors que les véhicules hybrides et électriques (VE) redéfinissent les performances des groupes motopropulseurs, Toyota Motor Europe (TME) s’est associé à l’équipe LMSD de la KU Leuven pour évaluer les caractéristiques NVH (bruit, vibrations, rudesse) des composants avancés. Pour valider ses simulations, l’équipe avait besoin d’un banc d’essai à la pointe de la technologie. CTRL Engineering a été chargé de concevoir une solution personnalisée capable de reproduire les conditions réelles et de garantir une validation précise du modèle.

Les exigences critiques pour le banc d’essai comprenaient l’acquisition de données à grande vitesse, une précision de l’encodeur inférieure à la microseconde, des simulations de charges dynamiques élevées, une intégration logicielle transparente basée sur des modèles et des fonctions de sécurité pour les systèmes à haute tension.

La solution : un banc d’essai sur mesure conçu pour la précision

CTRL Engineering a relevé ces défis en développant un banc d’essai sur mesure qui intègre de manière transparente des solutions matérielles et logicielles avancées. Le système a été conçu pour supporter des charges dynamiques et des opérations à grande vitesse, tout en fournissant des mesures NVH précises.

Une innovation clé a été l’intégration d’un dispositif périphérique basé sur un FPGA, qui a permis d’horodater toutes les données de l’encodeur avec une précision de position angulaire d’environ 0,1 seconde d’arc à la vitesse d’entrée nominale de 3000 tr/min. Cette précision a permis à l’équipe de surveiller le comportement dynamique des composants du groupe motopropulseur avec un niveau de détail supérieur à un dixième de seconde d’arc, capturant même les plus légères variations de bruit et de vibration.

La conception mécanique a été optimisée afin de réduire toute interférence avec les mesures de vibrations, en mettant l’accent sur le maintien d’une fréquence naturelle inférieure à 5 Hz. Cela a permis de garantir que les résonances potentielles ne compromettent pas la qualité des données NVH enregistrées.

L’efficacité énergétique a été améliorée grâce à l’utilisation d’un bus CC partagé, qui a minimisé les pertes de puissance pendant le fonctionnement du moteur et permis la récupération d’énergie régénérative, ce qui a entraîné une réduction de la consommation d’énergie pouvant atteindre 20 % par rapport aux systèmes conventionnels.

La synchronisation et le contrôle en real-time ont été réalisés via la communication EtherCAT, qui a permis une transmission de données déterministe à grande vitesse. Cela a permis d’assurer une coordination précise entre les moteurs, les capteurs, les actionneurs et les systèmes d’acquisition de données, ce qui a permis d’effectuer des tests avec une précision de l’ordre de la milliseconde tout en réduisant la latence au minimum.

Résultats : combler le fossé entre la simulation et la validation

Ce partenariat a permis à LMSD d’accélérer la validation de la recherche en utilisant le banc d’essai avancé, qui a permis une itération et une validation rapides des modèles de simulation. Il a également contribué à optimiser la conception de la chaîne cinématique, car les informations recueillies lors de tests rigoureux ont considérablement amélioré les performances NVH (bruit, vibrations, rudesse). En outre, cette collaboration a renforcé la maturité commerciale, grâce à des données fiables validant les capacités du moteur et soutenant l’évolutivité future et les discussions avec les clients.

Cette collaboration révolutionnaire garantit que LMSD et TME sont bien placés pour répondre et dépasser les attentes du secteur, en proposant des systèmes de transmission qui établissent de nouvelles références en matière d’efficacité et de fiabilité.

Pourquoi est-ce important pour vous ?

Ce partenariat démontre l’importance de la précision dans la validation des transmissions, en particulier alors que l’industrie automobile se tourne vers l’électrification. Des tests NVH précis garantissent que les nouvelles technologies de transmission sont fiables, efficaces et conformes aux normes réglementaires.

Les bancs d’essai personnalisés de CTRL Engineering offrent l’acquisition de données à grande vitesse, la synchronisation précise et le contrôle en temps réel nécessaires pour valider des systèmes complexes, aidant ainsi les constructeurs automobiles à réduire les délais de mise sur le marché et à améliorer la qualité des produits lors de leur transition vers les véhicules hybrides et électriques.