La technologie de mesure fait avancer le développement des véhicules

May 02, 2023

Le développement de véhicules ne serait pas possible sans des tests approfondis de dynamique du véhicule. Ils fournissent les données qui informeront la configuration finale du châssis et les caractéristiques des systèmes de contrôle. Réussir les tests ISO pour un comportement de conduite stable est l'exigence fondamentale pour développer une expérience de conduite distinctive et un sentiment de sécurité pendant la conduite, tant pour les véhicules de tourisme sur la voie publique que pour les voitures de course dans les sports mécaniques. Dans le même temps, le confort maximal des passagers en termes de bruit et de vibrations est également l'un des principaux objectifs.

Un test commun de dynamique de véhicule est apparu il y a 25 ans, surnommé par un journal allemand le « test du wapiti ». À l'époque, les médias suédois avaient démontré qu'un nouveau modèle de voiture basculerait lorsqu'il serait forcé d'échapper à un wapiti apparaissant soudainement. Alors que les élans sont moins problématiques dans la plupart des pays, les conducteurs peuvent être confrontés à une situation où un enfant ou une voiture en marche arrière obstruera de manière inattendue la route devant eux. La manœuvre d'évitement qui est alors effectuée par le conducteur se traduira par un basculement brutal de la charge. Pour que la voiture reste stable dans de telles situations, elle doit être conforme à la norme ISO 3888-2, qui exige de réussir le test de changement de voie VDA. Deux autres tests qui doivent être réussis avant qu'un véhicule puisse être mis sur la route en toute sécurité sont : le comportement de conduite circulaire en régime permanent et le freinage sur une surface de piste glissante unilatérale tout en conduisant tout droit. La mesure des performances d'un véhicule lors de ces tests nécessite une technologie qui capture la vitesse longitudinale et latérale du véhicule. Ces tests permettent aux ingénieurs de prédire le comportement dynamique d'un véhicule et d'optimiser son équilibre et sa maniabilité.

Kistler Group, Winterthur, Suisse, propose le capteur Correvit S-Motion pour capturer tous les paramètres de mouvement pertinents. La technologie optique mesure l'angle de dérapage, la dynamique longitudinale et latérale - l'accélération latérale - pour évaluer le comportement du véhicule lors d'une conduite circulaire en régime permanent conformément à la norme ISO 4138. Elle mesure également le taux de lacet, les angles de roulis et de tangage et l'accélération en trois axes, avec des tests dynamiques avancés du véhicule. La solution de capteur optique et de mouvement Correvit est directe, sans frottement, sans glissement et adaptée aux conditions difficiles. La technologie optique Correvit est associée à des données supplémentaires provenant d'une unité de mesure inertielle (IMU) à six degrés de liberté intégrée. Sa technologie de fusion de capteurs fournit des signaux à faible bruit. La qualité des données de vitesse et d'angle de glissement qui en résulte est due au noyau de capteur optique robuste. Contrairement aux capteurs GNSS (Global Navigation Satellite System), la technologie de fusion Kistler a l'avantage de ne pas être affectée par les bâtiments ou les arbres environnants, ce qui permet de mesurer des données précises dans toutes les conditions sans perte de signal.

Le nouveau SF-Motion, qui a été développé pour les applications de voitures de course, fournit cette technologie dans un boîtier plus petit, permettant au capteur d'être facilement monté sur la carrosserie du véhicule sans adaptations encombrantes. Il peut également être entièrement intégré dans la monocoque d'une voiture de course. Le capteur peut également être monté sur chaque roue, permettant une véritable mesure du patinage des pneus pour une évaluation rapide sans équations ni calculs correctifs. La précision de mesure est garantie par la méthodologie d'étalonnage et la certification en usine.

Le développement des véhicules s'appuie également sur les capteurs de force de roue (WFT). Ces roues remplacent la jante standard pour mesurer les forces et les moments agissant sur la surface de contact du pneu. Les WFT sont des systèmes de mesure de précision multiaxiaux à 6 composants qui capturent trois forces et moments sur une roue en rotation. Ils sont conçus pour être utilisés dans le développement et les tests de châssis complets et de composants de châssis de différents véhicules tels que les voitures particulières, les SUV, les véhicules utilitaires, les voitures de course et les véhicules industriels. Les données de roue mesurées permettent au développeur du véhicule de concevoir le véhicule avec précision et en toute sécurité, car les capteurs sont installés directement à l'interface entre le véhicule et la route. Seul le pneumatique et la structure mécanique de la roue de mesure sont situés entre la route et le moyeu de roue du véhicule. Une grande précision des données est cruciale car les WFT sont utilisés pour le développement et le dimensionnement de pièces importantes pour la sécurité. Des procédures d'étalonnage soigneuses sont donc nécessaires pour garantir la précision lors de la mesure des forces et des moments ainsi que de l'angle et de la vitesse angulaire de la roue en rotation. Kistler propose un banc d'étalonnage hexapode accrédité pour garantir le respect de normes de qualité élevées sur le long terme.

Les objectifs de conception des véhicules pourraient être très différents lorsque l'on considère les futurs concepts de mobilité. Avec l'introduction de l'e-mobilité : le bruit, les vibrations et la rudesse deviennent de nouveaux défis. NVH couvre tous les aspects du comportement acoustique et vibratoire d'un véhicule. Une conception appropriée des caractéristiques NVH influence non seulement les performances, la durabilité et la fiabilité du véhicule, mais garantit également la conformité aux attentes des clients en termes de maniabilité, de confort et d'image de marque. À mesure que la technologie des véhicules évolue, les paradigmes de test NVH évoluent également. Dans le passé, les moteurs à combustion interne (ICE) et les applications de groupe motopropulseur nécessitaient généralement des accéléromètres capables de résister à des températures allant jusqu'à 160 °C. Dans le même temps, ils devaient garantir une sensibilité thermiquement stable pour éviter le besoin de corrections de température. Ces normes peuvent être satisfaites par la technologie PiezoStar de Kistler, qui offre également une sensibilité plus élevée par rapport aux solutions Quartz standard de l'industrie. Lors de la transition vers l'avenir et en particulier pour les moteurs électriques, des plages de fréquences utilisables plus larges allant jusqu'à 10 kHz qui offrent toujours une sensibilité élevée sont nécessaires. L'isolation électrique de la terre est importante pour éviter les boucles de courant de mesure. Enfin, un bon capteur d'accélération pour les applications automobiles doit garantir un montage facile et flexible pour garantir une configuration de test rapide et fiable.

Enfin, les données générées lors des essais de véhicules doivent être gérées de manière efficace et efficiente. Kistler propose MaDaM, un système de gestion de données flexible qui permet aux utilisateurs d'importer et de stocker de grandes quantités de différents types de données de mesure. Les données peuvent ensuite être visualisées et analysées à l'aide de jBEAM, qui est une application indépendante de la plate-forme qui traite de nombreux formats de données différents et peut être intégrée dans un logiciel existant. Les méthodes d'évaluation peuvent être configurées de manière flexible pour garantir que les tests individuels sont évalués avec une efficacité maximale. Kistler propose des éditions spéciales de jBEAM pour des domaines d'application spécifiques, y compris les tests de durabilité et l'analyse du groupe motopropulseur, afin que les utilisateurs puissent être sûrs d'obtenir exactement les fonctions logicielles dont ils ont besoin pour leur travail.

Alors que les cycles d'innovation dans l'industrie automobile deviennent de plus en plus courts, les essais intégrés de véhicules, à la fois sur banc d'essai et sur le parcours d'essai, sont de plus en plus critiques. Les solutions de mesure Kistler couvrent l'ensemble de la chaîne de mesure, de la technologie des capteurs au conditionnement du signal, en passant par toutes les interfaces courantes et les logiciels conviviaux.

Cet article a été écrit par Thorsten Beck, Product Manager, Vehicle Testing, Kistler Group. Pour plus d'informations, rendez-vous ici.

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de février 2023 de Sensor Technology Magazine.

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