MicroNova s’appuie sur LabVIEW FPGA pour la simulation HIL de moteurs

Orazio Ragonesi, MicroNova AG

"Cette carte moteur-HIL que nous avons développée sous LabVIEW présente un niveau élevé d’intégration et offre des performances extraordinaires en termes d’interface moteur/simulateur HIL."

- Orazio Ragonesi, MicroNova AG

Le défi:

Développer une carte compacte et haute précision destinée aux tests HIL (Hardware-In-the-Loop) de moteurs.

La solution​:

Simuler les données provenant de moteurs jusqu’à 12 cylindres à l’aide du module NI LabVIEW FPGA par modélisation dans un environnement de test HIL complet pour moteurs.

Chez MicroNova, nous produisons des systèmes clés en main pour l’automatisation de bancs de test (simulation HIL), dans le domaine automobile, comme les systèmes de test d’unités de contrôle électronique (ECU) de groupes motopropulseurs, de systèmes d’infoloisirs, de châssis, etc.

 

 

Le premier simulateur d’injecteur pour moteurs 12 cylindres

Nous avons récemment développé une carte HIL programmable, qui représente la toute dernière avancée en matière de simulateurs HIL de moteur. Avec le module logiciel NI LabVIEW FPGA et le module PXI d’E/S reconfigurables NI PXI-7831R, nous avons développé cette carte pour simuler un injecteur de carburant direct pour moteurs jusqu’à 12 cylindres. C’est la première fois qu’une telle simulation est possible. En outre, la taille réduite de la carte est parfaitement adaptée aux tests automobiles mobiles. Quant à l’utilisation de LabVIEW, elle nous permet de bénéficier de nombreuses fonctions et interfaces supplémentaires dans un espace réduit, d’une précision plus élevée, et d’une réserve de performances pour de prochaines applications.

 

Un simulateur de moteur polyvalent et modulaire

La carte moteur-HIL est au coeur de tout simulateur moteur-HIL. La capture des signaux de moteurs rapides étant très compliquée, il nous fallait une carte à la hauteur du défi à relever. Après la capture des signaux, nous conditionnons les données du moteur pour un traitement logique ultérieur. Ensuite, nous qualifions un signal directement sur la carte en utilisant un modèle logiciel spécialement développé pour chaque type de moteur afin de garantir la disponibilité des paramètres de contrôle et d’ajustement nécessaires pour simuler un moteur particulier.


Nous pouvons déclencher les unités centrales, ainsi que d’autres cartes d’E/S du système, en même temps que la position angulaire du vilebrequin, et synchroniser l’ensemble via des signaux sur le fond de panier du bus PXI. Nous pouvons aussi utiliser ces signaux pour contrôler des instruments externes (par exemple, des oscilloscopes).


Malgré la compacité de la carte (format Eurocard standard), elle satisfait les exigences des signaux rapides des moteurs 12 cylindres. Nous sommes capables de fournir et de remesurer tous les signaux moteurs nécessaires, et nous ajustons la carte au nombre de cylindres uniquement par configuration. Ainsi, il est possible d’utiliser différentes configurations à des moments différents sur la même carte.


Notre carte génère le signal d’entrée du vilebrequin et jusqu’à quatre signaux d’entrée de l’arbre à cames indépendants quelles que soient les caractéristiques, dont le contrôle de l’arbre à cames variable, sur la base de la sortie de simulation "révolution", et le signal de position du contrôleur "ajustement de l’arbre à cames".

La carte moteur-HIL enregistre toutes les périodes d’injection et les angles d’allumage de façon synchronisée avec les angles du vilebrequin et les rend disponibles à l’unité centrale HIL comme entrée de simulation. La carte moteur-HIL acquiert les signaux d’entrée via les interfaces PWM, numériques et analogiques, puis émet des variables de sortie sur autant de types d’interfaces. La simulation de signaux de cliquetis s’effectue via la sortie "révolution" d’une fonction cliquetis définie par l’utilisateur sur six capteurs indépendants.

Notre carte moteur-HIL ne se distingue pas seulement par son extrême compacité, mais aussi par son niveau de précision très élevé. Le convertisseur numérique-analogique (C N/A) pour E/S analogiques offre une résolution de 16 bits et fonctionne de façon discrète sans multiplexeur, et de ce fait, garantit une qualité élevée des signaux à la séparation des voies. Les périodes de conversion à l’entrée et à la sortie étant courtes, elles offrent une réserve importante pour les applications ultérieures.


Les champs d’application possibles incluent une grande variété de moteurs de cylindrées différentes, comme :
l Les moteurs 12 cylindres en V avec actionnement de soupapes et ajustement de l’arbre à cames variables pour un fonctionnement sans enrayement, deux papillons de gaz, six capteurs de cliquetis et injection directe
l Les moteurs 6 cylindres en ligne avec actionnement de soupapes et ajustement de l’arbre à cames variables pour un fonctionnement sans enrayement, un papillon de gaz, trois capteurs de cliquetis, et injection directe
l Moteurs turbodiesel 4 cylindres en ligne, à rampe commune, avec refroidisseur d’air de suralimentation et un papillon de gaz
l Moteurs 2 cylindres en V avec injection par pipe d’admission, deux capteurs de cliquetis et deux papillons de gaz (motos).


Cette carte moteur-HIL que nous avons développée sous LabVIEW présente un niveau élevé d’intégration et offre des performances extraordinaires en termes d’interface moteur/ simulateur HIL. Par configuration, nous capturons les signaux de moteurs rapides avec une précision extrême pour la plupart des types de moteurs, de façon souple et sans problème. En conclusion, la qualité des tests du contrôleur de moteur s’améliore à mesure que nous mettons en œuvre ces tests de façon efficace avec le même système.

 

Informations sur l’auteur:

Orazio Ragonesi
MicroNova AG
Unterfelding 17
Vierkirchen
Germany
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Fax: 49 8139 9300 80
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Figure 1. The Engine-HIL Simulator Can Accommodate Several Integrated HIL-Boards