Technologie de mesure mobile pour les courants de veille, de fonctionnement et de crête dans les véhicules, sur bancs d’essai ou en laboratoire. Mesure sur shunt à haute précision.

Configuration

MULTI-4/MULTI-8 (anciennement KLARI-FUSE 3)
HP-PROBE

Mise en œuvre

Connexion des sondes et des modules de mesure
Connexion des modules de mesure via l’interface CAN

Réalisation de la mesure

En raison du nombre croissant de consommateurs électriques et électroniques dans les véhicules, il est nécessaire de réduire les émissions de CO2 et la consommation de carburant en augmentant l’efficacité des systèmes électriques et électroniques. Pour atteindre cet objectif à long terme, les courants, tensions et températures doivent être mesurés et validés sur les composants véhicules à forte consommation d’énergie, tels que les chauffages électriques, les pompes et les phares. Dans les véhicules dotés d’un réseau de bord 48 V, les composants concernés sont notamment le convertisseur DC/DC, le moteur électrique et la batterie 48 V elle-même, car des niveaux de puissance extrêmement élevés y apparaissent sur de courtes durées. Voici quelques exemples de mesures effectuées sur des composants à forte puissance.

Lors de la récupération d’énergie au freinage, l’énergie est récupérée au lieu d’être dissipée sous forme de chaleur, puis réinjectée dans la batterie. Toutefois, les tensions, courants et puissances des composants mentionnés doivent également être mesurés et validés pendant les phases de développement et d’essai. Avec les nouveaux modules de mesure, des valeurs calculées telles que la charge/décharge, le bilan énergétique total, la puissance et l’énergie peuvent être calculées en ligne pendant les mesures de courant et de tension, puis transmises via l’interface souhaitée. La détection précoce de courants de défaut ou de surintensités est essentielle, mais sa mise en œuvre représente un défi important. Une technologie de mesure haute résolution pour des plages extrêmement larges de courant, de tension et de température aide les ingénieurs d’essai et de développement à relever ce défi avec succès.

Pour la gestion de l’énergie et de la batterie, les tensions et courants du système global ainsi que des charges individuelles doivent être mesurés. Grâce à la mesure simultanée du courant et de la tension avec une seule sonde combinée HP, une seule entrée de mesure est nécessaire avec le MULTI-4/MULTI-8, puisque deux convertisseurs analogique-numérique à échantillonnage synchrone sont disponibles par entrée de mesure. Le courant est mesuré au moyen d’un shunt de faible résistance, et la tension via un diviseur de tension. La fonction auto-range unique permet de mesurer les courants de veille, les courants de fonctionnement et les tensions avec la résolution la plus élevée possible. Aucune présélection de la plage de mesure n’est nécessaire lors de la configuration, ce qui réduit considérablement le temps de mise en œuvre. Le tableau ci-dessous présente les plages de mesure, les résolutions des convertisseurs analogique-numérique ainsi que celles d’une sonde haute performance de 1 mΩ et de 200 µΩ.

Le courant continu maximal de la sonde de 1 mΩ est de 120 A avec la résolution maximale atteignable de 300 µA/bit pour un gain de 100, tandis que la résolution à pleine charge est de 7 mA/bit.

Les valeurs d’étalonnage du shunt et du diviseur de tension sont enregistrées dans la sonde et lues automatiquement lorsque la sonde est raccordée au module de mesure, puis prises en compte pendant l’acquisition. La valeur d’étalonnage du shunt correspond à la valeur réelle de résistance mesurée sur le banc d’essai. L’interface de sortie des données de mesure est librement configurable et offre deux interfaces CAN ainsi qu’une interface Ethernet 100 Mbit/s avec XCP-on-Ethernet ou le KlaricServer. Le fichier DBC ou A2L est généré automatiquement en un clic dans la KlariToolBox, y compris avec tous les échantillons connectés. Le principe « plug and measure » réduit fortement le temps d’installation. Le calcul en ligne de la puissance, de la charge, de la décharge et du bilan total garantit que toutes les valeurs nécessaires sont calculées et transmises pendant la mesure, permettant une évaluation particulièrement simple sans avoir à effectuer de nombreux calculs supplémentaires après coup.

Évaluation de la mesure

Le diagramme suivant montre le processus de démarrage d’un véhicule diesel conventionnel à 6 cylindres avec un réseau de bord 12 V, enregistré avec un KLARI-CORD 5 lors d’une mesure longue durée. Le courant de crête mesuré au démarrage est de -757 A, tandis que la tension du réseau de bord chute à 8,7 V. Ces valeurs dépendent également de la fréquence d’échantillonnage choisie. Comme la puissance et donc le courant ont fortement augmenté dans les réseaux de bord 12 V conventionnels, de plus en plus de modèles seront à l’avenir équipés de systèmes 48 V.

À y regarder de plus près, on constate que la fréquence d’échantillonnage n’est pas constante, mais dynamique. Dans tous les nouveaux modules de mesure, un seuil de courant, de tension ou de température peut être défini, seuil à partir duquel la fréquence d’échantillonnage change. Cela signifie, par exemple, que les mesures de courant de veille sont effectuées à seulement un hertz. Si la valeur mesurée dépasse ensuite le seuil défini, le courant de crête et l’évolution du signal peuvent être analysés, ce qui permet éventuellement d’identifier la cause. Lors de la mesure du courant et de la tension d’un système de direction électromécanique, la fréquence d’échantillonnage dynamique réduit considérablement la quantité de données à analyser, car un enregistrement continu est possible pendant les essais routiers sans avoir à allumer ou éteindre l’équipement de mesure. Cela s’applique en principe à toutes les tâches de mesure, y compris au convertisseur DC/DC, où les courants sont presque statiques.

Mesure sûre sur les auxiliaires haute tension et les composants de puissance haute tension.

Configuration

• HV-BREAKOUT BOX HIGH POWER
• HV-BREAKOUT BOX LOW POWER
• MULTI-HV ETH

Avec le développement continu et la complexité croissante des systèmes électriques de véhicule haute tension, le nombre de points de mesure augmente lui aussi. Une intégration rapide des capteurs et des valeurs mesurées précises sont donc d’autant plus importantes pour mener à bien le développement.

La technologie de mesure haute tension de KLARIC aide les services développement et qualité à atteindre leurs objectifs et à optimiser le cycle de développement en termes de temps.

Réalisation de la mesure

La première étape consiste à installer l’instrumentation de mesure dans le véhicule. Les HV breakout boxes avec connecteurs d’origine sont idéales pour cela. La breakout box est équipée d’une KLARIC HV-P-PROBE, puis dotée de connecteurs HV identiques à ceux du véhicule d’essai. Afin de déterminer l’emplacement de montage optimal, les conditions d’installation doivent d’abord être clarifiées.

À cette fin, une analyse d’encombrement est réalisée. Les adaptateurs de mesure peuvent être implantés dans le véhicule à l’aide d’un modèle CAO de remplacement afin de vérifier clairement la faisabilité d’installation. Pour garantir des propriétés optimales en matière de résolution de mesure et de charge électrique de la HV-P-PROBE, le courant nominal attendu consommé par le consommateur HV doit être connu. Une fois l’adaptateur de mesure installé par du personnel formé, il doit être raccordé au KLARI-QUAD 2 1500V. Le module de mesure HV est alimenté en tension et configuré après son raccordement à la HV breakout box. Les points de mesure sont alors configurés et nommés dans la Klari toolbox. Une fois le module de mesure connecté à un enregistreur ou à une interface CAN/Ethernet pour l’acquisition de données, la mesure peut démarrer.

Résolution de la HV-P-PROBE

HV-U-PROBE

Évaluation de la mesure

Les valeurs mesurées peuvent être enregistrées via une interface CAN, un enregistreur ou un système d’acquisition de données à l’aide du protocole XCP. Si le bus CAN est utilisé, les données véhicule peuvent être enregistrées en parallèle des données de mesure. Cela est illustré dans l’image 2.

Cela simplifie la corrélation entre consommation et récupération en cas d’accélération négative du véhicule. Les données de mesure fournissent des informations sur le rendement de la chaîne de traction et des consommateurs HV, qui convertissent l’énergie de la batterie de traction via le compresseur de climatisation électrique (ECC) ou le chauffage auxiliaire électrique (HV-PTC).

Mesure des valeurs de performance lors de la charge de véhicules tout électriques (EV) ou hybrides rechargeables (PHEV).

Qu’est-ce que l’EV CHARGE-MONITOR ?

L’EV CHARGE-MONITOR est un système de mesure mobile destiné à mesurer le courant, la tension et le flux de puissance électrique entre la borne de recharge et le BEV, ou entre le raccordement mural et la borne de recharge pendant le processus de charge. Les données enregistrées peuvent être consignées simultanément et affichées sur un écran intégré. Les données peuvent ainsi être acquises pour un affichage direct et pour un post-traitement dans le cadre d’une surveillance longue durée pendant l’ensemble du processus de charge ou de décharge.

Des paramètres tels que la valeur d’utilité, qui explique la relation entre l’autonomie électrique et la distance parcourue sur les véhicules hybrides, ou encore l’autonomie et la consommation énergétique des BEV en conditions de conduite réelles, prennent une importance croissante dans un monde comptant de plus en plus de véhicules hybrides et électriques à batterie.

Qui utilise l’EV CHARGE-MONITOR ?

Le système de mesure est utilisé par les ingénieurs des services R&D des constructeurs automobiles, des équipementiers et des prestataires de services. Les utilisateurs se concentrent sur la mesure de la consommation d’énergie des PHEV/BEV et sur la mesure du rendement de la borne de recharge. Comme le groupe motopropulseur des véhicules électriques est alimenté par la batterie, l’importance de la gestion de l’énergie augmente pour les ingénieurs de conception. L’EV CHARGE-MONITOR convient aux mesures de certification selon la procédure WLTP.

Comment l’EV CHARGE-MONITOR est-il utilisé ?

Après avoir sélectionné le connecteur approprié côté mur et borne de recharge, ou côté borne de recharge et véhicule, le KLARIC EV CHARGE-MONITOR est prêt pour une utilisation de type plug-and-measure. Le système fournit des valeurs mesurées immédiatement après l’installation. Pour cela, l’EV CHARGE-MONITOR est mis sous tension, les connecteurs du système de charge sont branchés, puis la mesure peut commencer. Ce principe offre aux ingénieurs un avantage significatif : des résultats rapides et précis.

Les données sont enregistrées et affichées en même temps pour une évaluation en ligne et ultérieure du rendement. Les données peuvent ainsi être consignées en parallèle et transmises via bus CAN ou Ethernet. Dans un environnement de plus en plus complexe et avec une grande diversité d’applications liées à la recharge, l’EV CHARGE-MONITOR offre aux utilisateurs une solution de mesure simple.

Accessoires

Standards de charge

AC

• Type 1/2
• GB/T AC
• CEE 32A/ 63A/ 125A

DC

• CCS Type 1
• CCS Type 2
• GB/T DC
• CHAdeMO

Types de connecteurs pris en charge

Mesure du courant de consommateurs individuels et de circuits individuels au niveau du boîtier à fusibles.

Produits

• FK2/ATO FUSE PROBE
• MULTI-8 (anciennement KLARI-FUSE 3)

Réalisation de la mesure

Pour l’analyse de consommateurs individuels ou de circuits dans le véhicule d’essai, les constructeurs automobiles, les prestataires de développement et les équipementiers utilisent souvent des modules de mesure MULTI-8, un millivoltmètre avec 8 entrées parallèles et indépendantes. Différentes sondes pour les mesures de courant, de tension et de température peuvent être raccordées à toutes les entrées. Ces sondes sont automatiquement reconnues par le module de mesure. Afin d’obtenir la meilleure précision possible lors du calcul de la valeur mesurée, la valeur d’étalonnage de chaque exemplaire est transmise au module de mesure et utilisée pour le calcul. Les données de mesure sont transmises via CAN et/ou Ethernet, avec une sortie maximale de 8 kHz par voie. Un large éventail d’options de configuration permet, par exemple, de réduire le volume de données grâce à différents modes de fonctionnement et au moyennage des valeurs mesurées.

Ces modules sont de préférence installés dans l’habitacle du véhicule et, par exemple, insérés directement dans un circuit via le boîtier à fusibles du véhicule – voir figure 1.

Afin de protéger le véhicule d’essai, extrêmement coûteux, contre d’éventuels courts-circuits, les circuits de mesure sont protégés par le fusible d’origine du véhicule. L’intégration du shunt de mesure dans un boîtier séparé garantit que les valeurs mesurées ne sont pas faussées par des effets thermiques. Cette technique de mesure est également utilisée pour des mesures sur des véhicules de laboratoire, dans lesquels l’ensemble du système électrique/électronique est reproduit à l’aide des faisceaux de câbles d’origine dans une structure dite de banc.

Évaluation

En plus des valeurs mesurées de courant et de tension, de nombreuses autres données de mesure sont souvent enregistrées, puis évaluées à l’aide de logiciels courants d’analyse de données de mesure. La transmission des valeurs mesurées avec leur propre horodatage, indépendant du bus CAN, permet une affectation temporelle précise et leur corrélation avec d’autres données de mesure.

Grâce à cette technologie de mesure haute résolution, qui permet une mesure précise des grandeurs électriques sur une très large plage, il est possible d’identifier même les plus petits consommateurs d’énergie. Avec jusqu’à 180 calculateurs dans un véhicule haut de gamme, cela ouvre un potentiel d’optimisation considérable.