Vectorisation du couple et validation des essieux électriques à double moteur: Test de répartition du couple sur les essieux croisés

La vectorisation du couple est désormais une fonctionnalité essentielle de la transmission EV

Quand BMW lançait la i4 M50 avec des moteurs électriques avant et arrière indépendants, et quand Rivian et BYD ont construit des architectures à quatre moteurs où chaque roue reçoit un couple commandé individuellement, le défi de l’ingénieur de test a fondamentalement changé. Il ne suffisait plus de tester la puissance d’un seul moteur, efficacité, et NVH isolément. La question est devenue: comment valider l'interaction entre deux ou plusieurs moteurs dont les commandes de couple changent des milliers de fois par seconde en réponse à un contrôleur de moment de lacet?

Vectorisation du couple - la répartition asymétrique délibérée du couple entre les roues gauche et droite, ou entre les essieux avant et arrière – offre des avantages de maniabilité que les différentiels mécaniques à glissement limité ne peuvent égaler. Mais certifier qu'un eAxle à vecteur de couple délivre réellement le couple commandé à chaque roue, avec le temps de réponse spécifié et sans couplage inattendu entre les deux canaux, nécessite une configuration de banc d'essai qui va bien au-delà d'un banc d'endurance de moteur électrique conventionnel.

Anatomie d'un banc d'essai d'essieux électriques à double moteur

Un banc d'essai eAxle à vecteur de couple doit contrôler et mesurer simultanément les deux arbres de sortie. L'architecture la plus courante utilise deux dynamomètres de charge indépendants, chacun couplé à un arbre de sortie de l'eAxle testé. Les bancs sont contrôlés en temps réel par un HIL (Matériel dans la boucle) système qui simule la dynamique du véhicule — les vitesses des roues renvoyées au contrôleur de vecteur de couple du véhicule sont calculées à partir d'un modèle de véhicule à sept degrés de liberté fonctionnant en temps réel.

• Dynamomètres à arbre indépendant: Les deux bancs doivent avoir une bande passante de mesure de couple adaptée (≥ 200 Hz), et les transducteurs de couple doivent être calibrés de manière traçable. Une dérive d'étalonnage entre les deux voies d'aussi peu que 0.5% introduira un signal parasite de moment de lacet qui corrompt la validation de la répartition du couple.
• Simulation de vitesse de roue: Le modèle HIL génère des signaux de vitesse de roue réalistes (PEUT / Rayon flexible) qui reproduisent les conditions de glissement d'un véhicule lors d'une manœuvre de virage - une entrée clé pour l'observateur du rapport de glissement du contrôleur de vecteur de couple.
• Représentation de la rigidité de l'arbre de transmission: Les arbres de transmission réels des véhicules ont une rigidité en torsion finie (généralement 500 à 2 000 Nm/rad). L'accouplement du banc d'essai doit soit reproduire cette rigidité avec des accouplements conformes spécialement conçus, soit la compenser dans la boucle de référence de couple du contrôleur dynamométrique..

Éléments de test de base pour la validation de la vectorisation du couple

1. Précision de la distribution du couple statique

Avec le contrôleur du véhicule commandant un rapport de répartition du couple spécifique de gauche à droite (par ex., 60:40), le banc mesure le couple réel au niveau de chaque arbre de sortie sur un intervalle de régime stable de 10 secondes. Le test est répété à 10 points de fonctionnement vitesse-couple couvrant toute l’enveloppe.

Indicateurs clés: Erreur de couple absolue sur chaque arbre (Nm); erreur de rapport de répartition du couple (% du rapport commandé); répétabilité (p) sur 10 passages consécutifs au même point de fonctionnement.

2. Réponse dynamique du couple

Le contrôleur reçoit l'ordre de passer d'une position symétrique 50:50 distribution à un asymétrique 80:20 (ou entièrement unilatéral) divisé en un temps minimum. Le banc enregistre la réponse échelonnée du couple de chaque arbre, et le moment de lacet généré par la différence de couple est calculé à partir de la largeur de voie connue du véhicule cible.

Indicateurs clés: Temps de montée à partir de 10% à 90% de la différence de couple cible (cible: ≤ 20 ms pour les applications de performances); dépassement de couple (% de l'amplitude de pas cible); accouplement — changement de couple sur l'arbre non commandé pendant l'étape.

3. Précision de génération du moment de lacet

À une vitesse de véhicule définie (par ex., 80 km/h sur l'axe), le contrôleur de vecteur de couple est commandé pour générer un moment de lacet spécifique (par ex., +500 Nm-m par rapport au centre de gravité du véhicule). Le banc, combiné avec le modèle HIL de dynamique du véhicule, valide si le moment de lacet réel délivré par l'asymétrie du couple correspond à la valeur commandée dans la tolérance de spécification (généralement ±5 %).

Indicateurs clés: Erreur de moment de lacet en régime permanent; gradient de moment de lacet vs. angle de braquage supérieur à ±20° de la demande d'accélération latérale simulée; cohérence du moment de lacet sous variation de glissement des pneus (simulé par le modèle HIL).

4. Couplage croisé et rejet des interférences

Lorsqu'un moteur change rapidement de commande de couple, l'effet sur le couple de sortie de l'autre arbre doit être inférieur au seuil d'interférence spécifié. Un mauvais découplage entre les deux boucles de contrôle de l'onduleur produit un “diaphonie” couple que le conducteur perçoit comme une perturbation de lacet inattendue. Le banc applique un PRBS (Séquence binaire pseudo-aléatoire) perturbation du couple sur un arbre et mesure la fonction de transfert de contamination vers l'autre arbre.

Indicateurs clés: Amplitude de la fonction de transfert de couplage croisé à 10 Hz, 50 Hz, 100 Hz; angle de phase de couplage; bande passante dans laquelle le couplage croisé est inférieur à −40 dB (c'est-à-dire, < 1% contamination).

5. Symétrie thermique sous charge asymétrique

Une manœuvre de vectorisation de couple soutenue — par exemple, un tour de circuit avec virages continus - charge un moteur beaucoup plus que l'autre. Le banc d'essai détient une commande de couple asymétrique soutenue (par ex., 80% sur le moteur de la roue extérieure, 20% à l'intérieur) pour un minimum de 10 minutes et surveille les températures des enroulements des deux côtés. Si le circuit de refroidissement est partagé (rampe de refroidissement commune), la température du moteur côté chaud doit rester dans la limite thermique même si le moteur côté froid génère une chaleur minimale. La répartition du débit de liquide de refroidissement entre les deux moteurs doit être caractérisée dans le cas le plus défavorable de charge unilatérale..

Intégration avec la simulation de la dynamique des véhicules

Les tests de vectorisation de couple de valeur la plus élevée sont exécutés avec le contrôleur eAxle fonctionnant en boucle fermée par rapport à un modèle dynamique complet du véhicule en temps réel.. Le rack HIL simule les forces des pneus (via une formule magique Pacejka ou similaire), cinématique des suspensions, et l'intervention du conducteur sur la direction. Les réponses du contrôleur en matière de stabilisation du lacet aux événements de survirage et de sous-virage simulés sont validées par rapport aux objectifs de l'équipe d'ingénierie dynamique du véhicule, le tout avant la construction du prototype de véhicule..

ECONOTESTS peut fournir des bancs d'essais eAxle à double arbre avec des dynamomètres adaptés, Intégration HIL, et la chaîne d'instrumentation nécessaire à la validation de la vectorisation du couple. Que votre programme implique un eAxle de luxe et performant ou un essieu arrière à double moteur pour SUV économique, parlez à notre équipe d’ingénieurs sur la bonne architecture de test.