Avec RT-LAB, la calibration des systèmes de commande électroniques au moyen de la modélisation devient réalité

Les normes antipollution de plus en plus strictes ainsi que la demande pour des véhicules plus confortables et plus économes en carburant ont une grande influence sur les nouvelles techniques mises au point pour les moteurs et les transmissions. Il s’ensuit que les systèmes de régulation des véhicules deviennent de plus en plus complexes.

Il est plus facile d’atteindre le niveau optimal d’efficacité, de propreté et de confort quand la calibration du système de transmission (moteur, embrayage, transmission et caractéristiques dynamiques du véhicule) est effectuée de façon globale avec les systèmes de régulation du véhicule.

L'entreprise de développement automobile IAV GmbH (www.iav.de), de Berlin, en collaboration avec le Département des mesures électroniques et des technologies de diagnostic de l’université technique de Berlin (Technische Universität Berlin) travaille actuellement à la mise à l’épreuve de systèmes complets de transmission à partir d’un banc d’essai à la dynamique extrêmement poussée.

Le banc d’essai comprend du matériel permettant de commander un moteur à combustion, un dynamomètre électrique dynamique, et des dispositifs mesurant les gaz d’échappement et la consommation de carburant. C’est un simulateur technique en boucle fermée, le système RT LABMD fabriqué par Opal-RT Technologies, qui simule la transmission et le reste du véhicule.

RT-LAB est un système de simulation technique en temps réel sur plateforme PC, qui fournit aux équipes d’ingénierie un environnement extensible à haut rendement pour leurs simulations en temps réel dur. Son matériel et son logiciel sont compatibles avec les logiciels de modélisation MATLAB/Simulink® et MATRIXx/SystemBuildMD. Le système utilisé pour ce projet est un modèle à une seule station de commande et une seule cible, qui peut servir à de nombreuses formes courantes de simulation ou de régulation en temps réel pour l’industrie ou la formation.

M. Dietmar Winkler, chercheur au Département des mesures électroniques et des technologies de diagnostic de l’université technique de Berlin, explique ainsi le choix de RT LAB : « Après avoir examiné le matériel que nous proposaient d’autres fabricants, nous avons arrêté notre choix sur RT LAB à cause de sa plateforme PC économique et de son extensibilité. De plus, la société nous fournissait le réseau de soutien dont nous avions besoin sans nous obliger à payer pour des services de soutien superflus. »

Le moteur à combustion était directement relié au dynamomètre, lui-même commandé par un convertisseur de puissance. La gestion de tous les aspects du banc d’essai relevait d’un seul système de régulation. Les échanges de signaux entre ce système et la transmission ainsi qu’entre ce système et le moteur passaient par des cartes physiques d’E/S. Toute la communication et l’acquisition des données de la simulation s’effectuaient en temps réel.

Diagramme du banc d'essais
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Le système de simulation en boucle fermée et le système de régulation communiquaient via une connexion Gigabit Ethernet à haute vitesse utilisant le protocole TCP/IP, elle-même gérée par RT LAB. RT-LAB accepte également la communication en mémoire partagée dans un système multiprocesseur ou multicore.

« La compatibilité de RT-LAB avec TCP/IP a fait une grosse différence pour le succès du projet, a commenté M. Winkler. Et grâce à l’aide d’Opal-RT, nous avons été en mesure de configurer RT LAB pour qu’il réponde à nos besoins tout en respectant notre budget. »

La modélisation en temps réel du système de transmission a été effectuée sur un poste de travail PC courant avec VeLoDyn, un outil de simulation mis au point par IAV GmbH. VeLoDyn se compose de modèles de véhicules et de système de transmission conçus dans l’environnement MATLAB/Simulink.

On a effectué la préparation des modèles VeLoDyn en vue de la simulation en temps réel, au moyen de RT LAB. On a ensuite procédé à la compilation du code C des modèles, puis à leur exécution. RT LAB a permis de suivre le processus de simulation via le réseau et même de transférer de nouveaux points de consigne en mode dynamique.

RT-LAB comprend une interface de programme d'application qui permet de commander la plupart de ses fonctions avec des outils de script, comme LabVIEW, Python ou Visual Basic. Il est également possible de faire afficher les données en temps réel, soit directement, avec le Scope de Simulink, ou avec LabVIEW.

Le fait de pouvoir connecter RT-LAB en réseau était un avantage majeur, qui permettait l’accès et la commande à distance. L’utilisation de RT LAB a permis la mise au point du banc d’essai en 6 mois ; son usage commercial a débuté en mai 2005.

IAV GmbH et le Département des mesures électroniques et des technologies de diagnostic de l’université technique de Berlin continuent à se servir du banc d’essai pour leurs projets de recherche, en particulier pour la mise au point des groupes motopropulseurs hybrides électriques. Les équipes se servent de RT LAB, fabriqué par Opal-RT, et de Dymola (Dynamic Modeling Laboratory), fabriqué par Dynasim AB. Winkler prévoit rendre publics les résultats de ses études au 22e symposium des véhicules électriques (EVS 22) qui se tiendra en octobre 2006 à Tokyo, au Japon.

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