- A l’occasion de NIdays 2016 : National Instruments a décerné à Arelis le prix de la meilleure application dans la catégorie instrumentation/tests électroniques pour le développement d’un banc pour les tests finaux de la chaîne d’assemblage des modules PEC (Power Electronic Controller) des véhicules électriques de la gamme Renault Zoe.
Objectif :
Réaliser un banc de test automatisé permettant la validation de façon dynamique du système PEC (Power Electronic Controller) en fin de chaîne d’assemblage avec des contraintes fortes de sécurité (test à 65 kW).
La solution :
Élaborer un système modulaire basé sur la plate-forme PXI avec LabVIEW Real-Time et LabVIEW FPGA pour le pilotage et l’acquisition de signaux, gérer les tests à réaliser avec TestStand, puis utiliser la plate-forme VeriStand pour faire communiquer l’ensemble.
Dans le cadre du développement commercial du véhicule électrique, l’usine Renault de Cléon, près d’Elbeuf, au sud de Rouen (en Seine-Maritime), est chargé de la conception du R240, un nouveau groupe moteur électrique qui porte l’autonomie de Zoe à 240 km.
Celui-ci est composé d’un moteur synchrone à rotor bobiné, ainsi que d’un ensemble Power Electronic Controller (PEC) intégrant le boîtier d’interconnexion, l’électronique de puissance et le chargeur Caméléon.
Le site de Cléon a confié à Arelis la réalisation du banc de test destiné aux tests finaux de la chaîne d’assemblage du PEC. Ces tests sont indispensables à la validation dynamique en fonctionnement.
Ce banc de test dynamique permet de reproduire un environnement électrique similaire à celui des véhicules électriques Renault. Il est composé d’une armoire de puissance ainsi que d’une baie de supervision.
Une simulation de charge pour l’armoire de puissance en conditions réelles
Les différents composants de l’armoire de puissance permettent de simuler les conditions réelles d’utilisation. Ainsi, l’alimentation est capable de simuler la batterie haute tension du véhicule. Le stator et une résistance simulant le rotor du moteur sont utilisés pour filtrer la tension du réseau alternatif, comme dans le véhicule. Cette tension redressée et filtrée est utilisée pour charger la batterie, elle-même simulée par une résistance.
Le rôle principal de l’armoire de puissance est de fournir l’énergie nécessaire au PEC pour lui permettre de réaliser la charge de la batterie. Pendant cette simulation de charge, les mesures nécessaires à l’analyse du bon fonctionnement du PEC sont envoyées vers la baie de supervision.
L’armoire de puissance est entièrement pilotée par la baie de supervision au travers d’une interface de puissance et l’adaptation de niveau.
D’autre part, tous les contacteurs de puissance sont équipés de contacts auxiliaires permettant à la baie de supervision de s’assurer du bon fonctionnement. D’autres contacts auxiliaires sont utilisés dans la chaîne de sécurité. Cette fonction permet d’autoriser un démarrage sécurisé et dont les conditions initiales sont sécuritaires.
Du point de vue sécurité, cette armoire est interconnectée avec la chaîne de sécurité de la ligne de production. Un arrêt d’urgence provoque la coupure immédiate de l’énergie fournie au PEC, cette coupure étant réalisée par au minimum deux ouvertures de contacts en série.
Toutes les tensions résiduelles (charges de condensateurs sous 400 V) sont toutes mises instantanément à la masse afin de réduire les risques d’électrisation des opérateurs et ce, aussi bien lors d’un arrêt normal que lors d’un arrêt d’urgence.
VeriStand Gateway pour une communication fluide avec la baie de supervision
La baie de supervision effectue en continu l’acquisition d’une dizaine de voies analogiques (tensions/courants d’entrée/sortie) et d’une dizaine de voies numériques (relais de puissance).
Le pilotage du produit s’effectue par commande CAN via les cartes d’interfaces CAN NI PXI-8512 et est associé aux fonctions de la bibliothèque NI XNET permettant une intégration simple de la messagerie Renault.
Le déterminisme nécessaire pour synchroniser le démarrage du produit avec les stimuli extérieurs est assuré par la plate-forme temps réel.
Ces données sont elles aussi récupérées grâce au moteur VeriStand Gateway pour l’affichage et le contrôle.
Une solution prête à toute nouvelle évolution
Le logiciel VeriStand a permis d’établir une communication rapide avec le châssis temps réel. Il prend en charge la récupération des variables ainsi que leur affichage lors des premières phases de déverminage du produit.
Par la suite, l’ajout de nouvelles voies de mesures a été simplifié.
L’ensemble VeriStand plus TestStand permet ainsi de répondre rapidement au besoin de Renault, notamment lors des évolutions de produits.
Résultats :
Unique en son genre, ce système modulaire mis en place permet de réaliser différents cycles de tests pour la validation des PEC.
Ce banc de test peut être enrichi de manière simple par d’autres paramètres de test grâce à TestStand et VeriStand, afin de s’adapter en temps réel aux développements continus réalisés sur les moteurs électriques de Zoe.
Auteur :
Fabien Deviller
Ingénieur bureau d‘études chez Arelis
