Banc à rouleaux climatique mobile

Bertrand MARREAU, Maxime MULLER, V-Motech

"La modularité qu’offre ce type de matériel reconfigurable par la programmation de son FPGA et la présence d’un système d’exploitation temps réel en ont fait la solution parfaite pour prototyper le banc et le rendre disponible en production rapidement."

- Bertrand MARREAU, Maxime MULLER, V-Motech

Le défi

Mettre en place le système de pilotage d’un banc à rouleaux climatique qui possède la particularité d’être mobile. Ce banc à rouleaux climatique mobile est développé dans une semi-remorque, donc la place est limitée et une maîtrise du budget pour son développement est indispensable.

La solution​

Utiliser un système CompactRIO moins encombrant et plus modulaire qu’un PXI ou un PC RT, pour développer l’ensemble du système de pilotage, le tout piloté sous LabVIEW.

V-Motech, basé à Longjumeau en Île-de-France, est une start-up innovante dans l’univers des essais groupe motopropulseur pour les activités R&D du secteur de l’automobile. La société met à disposition des équipementiers et des constructeurs automobiles le premier banc à rouleaux climatique mobile : V-Road. L’équipe en charge des métiers électriques et électroniques a pour mission de réaliser le système de pilotage des moyens d’essai, tant logiciels que matériels.

 

 

Ambiance climatique de -35 °C à +60 °C

V-Road est un banc de test à rouleaux climatique qui est utilisé dans le monde automobile pour effectuer des tests et répondre aux objectifs de performance/pollution et de qualité avec une mise au point de véhicules. Le but de ce moyen est d’avoir un contact pneu/rouleaux optimisé, avec une puissance de 200 kW, une force à la roue de 9 800 N, une classe d’inertie simulable de 700 à 3 000 Kg, dans une ambiance climatique de -35 °C à +60 °C, le tout avec une régulation de ±2 °C, ventilation calandre asservie à la vitesse des rouleaux, guide de conduite, acquisition des informations banc et véhicule.

 

Des contraintes spatiales et temporelles

Ce banc étant développé dans une semi-remorque, la place est limitée pour le système de pilotage. Un système de type CompactRIO a l’avantage de prendre moins de place que du matériel PXI ou un PC RT.

 

Le matériel National Instruments a été utilisé afin de pouvoir obtenir un prototype fonctionnel dans des délais extrêmement serrés et fournir rapidement un moyen d’essai opérationnel en production.

 

En outre, l’écosystème NI a permis d’obtenir des résultats très satisfaisants dans des délais très courts grâce au logiciel LabVIEW et au matériel reconfigurable et évolutif qu’est le CompactRIO.

 

Pour la partie pilotage nous avons eu recours au logiciel LabVIEW avec le framework d’acteur au niveau IHM qui a permis d’avoir une structure de base saine et évolutive dans le temps. Enfin la programmation de la partie temps réel a été grandement facilitée par l’utilisation de boucles cadencées et de VGF (Variables Globales Fonctionnelles) pour la communication de données.

 

 

Un large éventail de modules utilisés

La solution matérielle utilisée est constituée d’un système NI cRIO-9074 mis en place pour le contrôle et la commande de l’ensemble du banc. La modularité qu’offre ce type de matériel reconfigurable par la programmation de son FPGA et la présence d’un système d’exploitation temps réel en ont fait la solution parfaite pour prototyper le banc et le rendre disponible en production rapidement.

 

Au sein de ce système CompactRIO, nous avons ajouté plusieurs modules au châssis, dont les principaux sont deux modules d’entrées/sorties numériques classiques pour effectuer l’acquisition des signaux dynamiques (comme l’encodeur numérique et le couplemètre) et piloter des relais de puissance. Aussi nous avons utilisé un module d’entrée numérique 24 V du type NI 9425 afin d’avoir un retour d’état des différents contacteurs du banc qui pilotent les organes de puissance (variateurs, évaporateurs, etc.).

 

De plus, afin d’effectuer précisément la régulation de température froide, nous avons utilisé un module d’entrée RTD NI 9219 qui effectue l’acquisition des températures avec précision sur l’ensemble de la boucle de régulation climatique. Par ailleurs, afin d’effectuer l’acquisition de température moins utile à la régulation, un simple module d’entrée thermocouple NI 9213 a été utilisé. Les nombreuses voies par module permettent d’avoir un grand nombre de thermocouples placés à différents endroits du banc de test ou de la cellule d’essais.

 

 

La présence de développeurs certifiés a permis d’architecturer le projet dans de bonnes conditions afin d’avoir une structure logicielle évolutive et pérenne.

 

Aussi, les contacts avec le support technique et les ingénieurs commerciaux de National Instruments ont permis de définir correctement le matériel qui a été utilisé et d’avoir des conseils efficaces concernant sa mise en œuvre.

 

Réduction du temps de développement

L’utilisation de LabVIEW et du matériel CompactRIO a permis de réduire les délais d’obtention d’un système fonctionnel. La solution finale qui est entrée en production n’a pas dépassé les quelques semaines de développement.

 

Nous souhaitons enfin faire évoluer le système de pilotage, notamment en ajoutant plus de voix de mesure et en déployant des systèmes d’acquisition au plus près des mesures.

Janvier 2015

 

Informations sur l’auteur

Bertrand MARREAU, Maxime MULLER
V-Motech
1, allée d’Effiat
91160 Longjumeau
France
Tel: +33 (0)1 60 14 46 90
contact@v-motech.com

Le V-Road, premier banc à rouleaux climatique mobile
Le poste de pilotage avec le PC hôte et les écrans de contrôle. L’interface IHM du PC hôte, qui permet de paramétrer et de piloter le moyen d’essai.
L’intérieur du V-Road, lors de l’installation pour un test véhicule