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Garder une longueur d’avance : relever les défis des essais de groupes motopropulseurs de véhicules électriques
Conseils et tendances | Conseils et tendances | 10 minutes Temps de lecture |

Garder une longueur d’avance : relever les défis des essais de groupes motopropulseurs de véhicules électriques

Dans cet article de blog, nous montrons à l'avance les défis techniques liés aux tests de véhicules électriques et à la mesure de la qualité de l'énergie et comment les solutions innovantes de Gantner Instruments peuvent aider à surmonter ces défis.

Il est difficile de relever les défis techniques liés aux essais des groupes motopropulseurs des véhicules électriques. À mesure que la technologie progresse, les applications d’essai et de mesure deviennent de plus en plus complexes.

Défis techniques dans les tests de groupes motopropulseurs de véhicules électriques et la mesure de la qualité de l’alimentation

Défis des tests de groupes motopropulseurs EV

Les principaux défis liés aux essais de la chaîne cinématique des VE consistent à garantir le bon fonctionnement et l’interaction de trois composants clés : la batterie, l’onduleur et le moteur. Les principaux défis liés aux essais du groupe motopropulseur des VE consistent à garantir le bon fonctionnement et l’interaction de ces trois composants tout en respectant les exigences en matière de sécurité, de performance et d’efficacité. Pour relever ces défis, les ingénieurs utilisent une combinaison d’essais en laboratoire, de simulations et d’essais sur route pour valider les performances de l’ensemble du groupe motopropulseur. Les trois principaux composants d’un groupe motopropulseur de véhicule électrique et leur ensemble unique de défis en matière d’essais sont les suivants :

  • Batterie
    Les tests de batterie visent à garantir la capacité, l’efficacité et les performances dans diverses conditions de fonctionnement. Il faut pour cela simuler différentes températures, cycles de charge-décharge et niveaux d’état de charge (SOC). En outre, les tests de vieillissement et de dégradation des batteries sont essentiels pour garantir la fiabilité et la sécurité à long terme de la batterie.
  • Onduleur
    Les tests d’onduleurs permettent d’assurer un contrôle correct du moteur, d’évaluer l’efficacité et de vérifier la capacité de l’onduleur à gérer différentes conditions de charge. Il est également essentiel de tester les performances thermiques de l’onduleur, ses fonctions de protection et la gestion des pannes pour garantir la fiabilité et la sécurité globales du groupe motopropulseur.
  • Moteur
    Les essais de moteurs consistent notamment à évaluer leur efficacité, leur couple et leur puissance de sortie sur une large gamme de vitesses et de conditions de charge. L’essai du système de refroidissement du moteur et des caractéristiques de bruit, de vibration et de rudesse (NVH) est crucial pour garantir une expérience de conduite souple et confortable.
Solution d'acquisition de données pour tester les véhicules électriques

Fréquence de mesure appropriée dans les tests de groupe motopropulseur EV

La fréquence de mesure pour les essais de groupes motopropulseurs de véhicules électriques dépend du composant spécifique testé et des paramètres examinés. Les ingénieurs utilisent souvent une combinaison de systèmes d’acquisition de données à grande vitesse et de surveillance à plus basse fréquence pour équilibrer le besoin de données précises et à haute résolution avec des volumes de données gérables.

Faible bruit avec la plateforme Q.boost

Défis de mesure de la qualité de l’énergie

La qualité de l’alimentation est un paramètre critique qui a un impact direct sur les performances, l’efficacité et la fiabilité du groupe motopropulseur d’un véhicule électrique. Les ingénieurs sont confrontés à de nombreux défis lorsqu’il s’agit de mesurer et de maintenir la qualité de l’énergie dans les applications automobiles.

  • Harmoniques et interharmoniques
    Les véhicules électriques introduisent des harmoniques et des interharmoniques dans le système électrique en raison de leurs composants non linéaires, tels que les convertisseurs et les onduleurs. Ces distorsions peuvent provoquer des interférences, des surchauffes et des dysfonctionnements dans les équipements sensibles, ce qui finit par affecter la qualité globale de l’énergie. Il est essentiel de mesurer et d’analyser avec précision le contenu harmonique et interharmonique pour identifier les problèmes potentiels et optimiser la qualité de l’énergie.
  • Fluctuations de tension et scintillement
    Les stations de recharge pour VE, les systèmes de freinage par récupération et les changements rapides de charge peuvent entraîner des fluctuations de tension et un scintillement dans le réseau électrique. Ces variations peuvent entraîner une instabilité dans le réseau électrique, provoquant un dysfonctionnement ou une panne de l’équipement. Les ingénieurs doivent surveiller et mesurer attentivement les fluctuations de tension afin de maintenir les normes de qualité de l’énergie requises.
  • Perturbations transitoires
    Des perturbations transitoires à haute fréquence, telles que des pointes ou des chutes de tension, peuvent résulter d’opérations de commutation, de conditions de défaut ou de coups de foudre. Ces perturbations peuvent endommager gravement les composants électroniques et affecter la fiabilité du système de transmission. Il est essentiel d’identifier et d’atténuer les perturbations transitoires pour maintenir la qualité de l’énergie et garantir la sécurité de fonctionnement des systèmes automobiles.
  • Déséquilibre et asymétrie
    Les systèmes d’alimentation des véhicules électriques peuvent présenter un déséquilibre et une asymétrie dus à une répartition inégale de la charge ou à des valeurs d’impédance inégales dans les composants du système. Ces conditions peuvent entraîner une augmentation des pertes, une réduction de l’efficacité et des dommages potentiels à l’équipement. Les ingénieurs doivent mesurer et analyser le déséquilibre et l’asymétrie dans les systèmes d’alimentation afin d’optimiser la qualité de l’alimentation et d’assurer la longévité des composants.
  • Puissance réactive et facteur de puissance
    La puissance réactive et le facteur de puissance sont des paramètres cruciaux pour évaluer l’efficacité des réseaux électriques. Dans les véhicules électriques, la puissance réactive peut être générée par des charges inductives et capacitives, telles que les moteurs et les convertisseurs. Un mauvais facteur de puissance peut entraîner une augmentation des pertes d’énergie et une réduction de l’efficacité du système. Une mesure et une analyse précises de la puissance réactive et du facteur de puissance sont nécessaires pour optimiser les performances du système électrique et minimiser le gaspillage d’énergie.

Les défis techniques liés à la mesure de la qualité de l’énergie sont considérables et requièrent des outils et des techniques de mesure avancés pour garantir une performance et une efficacité optimales. Nous verrons ensuite comment l’analyseur de puissance Q.boost de Gantner Instruments peut relever ces défis, en fournissant des données précises et à haute résolution pour mieux analyser et optimiser la qualité de l’énergie dans les applications automobiles.


Notre solution aux défis techniques posés par les essais de groupes motopropulseurs de véhicules électriques

GPA100 Power Analyzer
La série GPA s’intègre parfaitement dans les bancs d’essai e-drive pour des tests approfondis d’onduleurs et de groupes motopropulseurs complets, grâce à son interface EtherCAT qui améliore la compatibilité avec les cadres d’essai modernes. Le GPA100 mesure et analyse les signaux de tension et de courant dans les systèmes triphasés, tels que les entraînements électriques, et évalue les paramètres critiques de qualité de l’énergie, notamment les harmoniques, les interharmoniques, les fluctuations de tension, les perturbations transitoires, le déséquilibre et le facteur de puissance. Les fonctionnalités supplémentaires comprennent des entrées pour des compteurs de tension et de courant continus, de couple et de vitesse, ce qui étend son utilité aux essais d’essieux électroniques hautement intégrés, avec des options pour les contrôles de qualité et les analyses en fin de ligne. Ces capacités garantissent que chaque composant du groupe motopropulseur est optimisé en termes de performances et de fiabilité.

Principaux composants de l’analyseur de puissance GPA100

  • Mesure de haute tension et de courant: Avec jusqu’à quatre canaux d’entrée haute tension et quatre entrées pour les capteurs de courant (par exemple, les séries LEM IT, IN, LF de Danisens), et un système d’alimentation bipolaire intégré, l’analyseur de puissance GPA100 rationalise vos processus de test du groupe motopropulseur des véhicules électriques et de mesure de la qualité de l’énergie.
  • Traitement avancé des signaux: Un taux d’échantillonnage élevé de 4 MHz par canal et une largeur de bande allant jusqu’à 1,7 MHz permettent de capturer et d’analyser avec précision les signaux transitoires rapides au sein du groupe motopropulseur.
  • Traitement intégré des données: Le GPA100 est doté d’un résolveur intégré pour l’analyse d’essieux électroniques hautement intégrés et d’options pour les contrôles de qualité et de fin de ligne, ce qui renforce l’utilité de l’analyseur dans les environnements de production.
  • Processus de test simplifié: Le système d’alimentation bipolaire intégré pour les capteurs de courant élimine le besoin de systèmes d’alimentation et de câblage supplémentaires, ce qui simplifie le processus de test et de mesure.
  • Intégration et transmission de données flexibles: L’interface EtherCAT, associée à la compatibilité avec les systèmes de bus CAN, permet au GPA100 de s’intégrer facilement dans les installations de test existantes et de faciliter le partage efficace des données.
  • Analyse complète de la qualité de l’énergie: Les capacités d’évaluation des paramètres de qualité de l’énergie tels que les harmoniques, les fluctuations de tension et les perturbations transitoires contribuent à préserver l’intégrité et la fiabilité du groupe motopropulseur du véhicule électrique.

Caractéristiques uniques de la série d’analyseurs de puissance Gantner (GPA)

Performance supérieure en matière de bruit
La conception avancée du GPA100 permet d’obtenir un plancher de bruit nettement inférieur à -140dB, ce qui permet de détecter avec précision les perturbations subtiles et les harmoniques nécessaires pour déterminer l’efficacité des systèmes d’alimentation. Ce plancher de bruit exceptionnellement bas garantit l’intégrité des données, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant une analyse des signaux de haute fidélité.

Distorsion harmonique totale (THD )
Avec une distorsion harmonique inférieure à 3 parties par million (ppm), le GPA100 est nettement plus performant que les autres appareils de sa catégorie. Ces entrées analogiques précises sont essentielles pour les applications où il est crucial de comprendre la qualité de l’alimentation et son impact sur les performances et la durabilité du système.

Robust Power Analysis Capabilities
The GPA100 supports a wide range of measurements, including power, power factor, THD, and efficiency, all delivered in real-time via EtherCAT. L’appareil est également équipé d’un enregistreur de données robuste et de capacités de capture de signaux à grande vitesse jusqu’à 4 MHz par canal, offrant aux ingénieurs un aperçu détaillé des conditions transitoires et stables.

Facteur de forme et intégration
L’analyseur de puissance GPA100 est disponible dans un boîtier rack 19″ (4U) et fonctionne de manière transparente avec le logiciel GI.bench. Le système dispose de deux entrées pour la mesure de la fréquence, ce qui permet de connecter facilement des capteurs de couple avec des sorties de fréquence et deux entrées de compteur pour les capteurs de vitesse (tachymètres). Les valeurs brutes de tension et de courant sont toujours accessibles via EtherCAT et notre API ouverte.

Le GPA100 est une solution avancée qui répond aux défis des tests du groupe motopropulseur des véhicules électriques et de la mesure de la qualité de l’énergie dans l’industrie automobile. Il fournit aux ingénieurs des données précises et à haute résolution pour une meilleure analyse, l’optimisation du système et la gestion de la qualité de l’énergie. Avec ses caractéristiques et ses performances impressionnantes, le GPA100 est un outil essentiel pour les ingénieurs qui travaillent sur les tests de groupes motopropulseurs de véhicules électriques et sur la mesure de la qualité de l’énergie.


Q.series X : Modules de mesure d’isolement haute tension pour les tests automobiles

La ligne de produits d’acquisition de données la plus vendue de Gantner Instruments, Q.series X, comprend des modules de mesure à isolation haute tension avec un conditionnement de signal précis et stable et une isolation électrique sûre jusqu’à 5000 VDC en crête et 1500 VDC en continu. Les modules prennent en charge diverses entrées de mesure pour les capteurs de tension, de courant, RTD, thermocouple, IEPE et jauge de contrainte, avec un échantillonnage de données allant jusqu’à 100 kHz. Voici quelques-uns des avantages de la Q.series X pour les essais automobiles :

  • Acquisition de données flexible à signaux mixtes
    La Q.series X est une solution d’acquisition de données multivoies à signaux mixtes offrant une gamme polyvalente de modules d’entrées/sorties. Vous pouvez mesurer la tension, le courant, la température, le couple, la déformation, les vibrations, les compteurs, etc. Grâce à cette flexibilité maximale des capteurs, le système d’acquisition de données peut être facilement adapté aux exigences des tests du groupe motopropulseur des véhicules électriques.
  • Isolation galvanique haute tension 1500V
    Les modules de mesure d’isolation haute tension Q.series X conviennent aux capteurs de tension, de courant, RTD, thermocouple, IEPE et jauge de contrainte échantillonnant jusqu’à 100 kHz. Tous les modules d’isolation haute tension comprennent un minimum de 1500 VDC d’isolation galvanique canal à canal, canal à alimentation et canal à bus.
  • Mesure de thermocouple de haute précision
    La température est une mesure clé pour améliorer l’efficacité des batteries et de l’ensemble du groupe motopropulseur électrique. Des circuits d’entrée astucieux et une isolation galvanique à haute tension garantissent la plus grande précision dans n’importe quel environnement de test.
  • Enregistreurs de données entièrement configurables
    Les essais de moteurs génèrent beaucoup de données avec des taux d’échantillonnage variables. L’enregistrement des données à signaux mixtes et multifréquences garantit que seules les données dont vous avez besoin sont sauvegardées, évitant ainsi tout stockage inutile.
  • Intégration facile
    Des API faciles à utiliser, des protocoles modernes de publication et d’abonnement et diverses interfaces de bus de terrain, comme CAN, EtherCAT et PROFINET, facilitent l’intégration de la Q.series X dans n’importe quel système de contrôle et d’acquisition de données. Des plugins et des pilotes pour LabVIEW, MATLAB et Python, entre autres, permettent une analyse avancée des données et la création de rapports.

Commutation dynamique en ligne entre le courant de repos et le courant de fonctionnement

La mesure du courant de veille d’une batterie est essentielle pour garantir son fonctionnement sûr et efficace. La capacité et la durée de vie de la batterie peuvent être optimisées en identifiant des problèmes tels que l’autodécharge ou les charges parasites. Pour mesurer avec précision le courant de veille, un système de gestion de la batterie (BMS) est nécessaire pour passer dynamiquement du courant de repos au courant de fonctionnement sans interrompre l’alimentation de l’appareil testé. Cette capacité de commutation dynamique en ligne garantit une mesure précise et continue du courant de veille, ce qui permet d’obtenir des informations précieuses sur les performances et l’état de la batterie.

En utilisant les solutions DAQ de Gantner Instruments, les ingénieurs peuvent obtenir des informations sur le courant de veille de la batterie et identifier les problèmes potentiels qui pourraient affecter les performances globales, la sécurité et la durée de vie de la batterie. Ces informations sont précieuses pour prendre des décisions éclairées et optimiser les systèmes de batterie dans les secteurs de l’automobile et des véhicules électriques.


GI.bench et GI.connectivity : configuration et connectivité rationalisées

GI.bench est un outil logiciel puissant pour configurer et gérer les systèmes d’acquisition de données Q.series X de Gantner Instruments. GI.connectivity permet une intégration transparente de Q.series X avec des logiciels et des systèmes de bus tiers, garantissant un fonctionnement et un flux de données fluides dans votre environnement de test. Voici quelques avantages de l’utilisation de GI.bench et de GI.connectivity :

  • Interface conviviale
    GI.bench offre une interface intuitive, facilitant la configuration et la gestion des systèmes Q.series X.
  • La gestion complète des données
    GI.bench permet aux utilisateurs de visualiser, d’analyser et de stocker les données acquises en vue d’un traitement et d’un rapport ultérieurs.
  • API ouverte
    GI.connectivity fournit une API ouverte, permettant une intégration facile avec des logiciels tiers et diverses interfaces de bus de terrain telles que CAN, EtherCAT et PROFINET.
Configuration et mappage des paramètres pour Q.boost

Les défis techniques liés aux tests de groupes motopropulseurs de véhicules électriques et à la mesure de la qualité de l’énergie sont importants, mais les solutions innovantes de Gantner Instruments, telles que l’analyseur de puissance Q.boost et le Q.series X, offrent aux ingénieurs les outils dont ils ont besoin pour relever ces défis. Avec des données haute résolution, des mesures précises, des processus de test rationalisés et une intégration facile, les produits et services de Gantner Instruments offrent des avantages significatifs aux professionnels de l’ingénierie technique dans les secteurs des tests de véhicules électriques et de l’automobile.

Découvrez-en plus sur l’analyseur de puissance Q.boost et le Q.series X de Gantner Instruments en cliquant sur le bouton ci-dessous.


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