Green Success

L’industrie automobile va de l’avant avec des concepts de systèmes de propulsion et d’entraînement innovants tels que les moteurs électriques et les piles à combustible, ainsi qu’avec le développement de systèmes pour moteur à combustion.

Green Success

Notre compétence au service des nouvelles technologies
L’industrie automobile va de l’avant avec des concepts de systèmes de propulsion et d’entraînement innovants tels que les moteurs électriques et les piles à combustible, ainsi qu’avec le développement de systèmes pour moteur à combustion. Un des objectifs des développeurs est d'améliorer la performance des véhicules, de réduire les émissions de CO2 tout en conservant une qualité de conduite élevée.
 
Dans les autres secteurs, les industriels sont également en quête d'augmentation d'efficacité ou de nouveaux concepts. Par exemple, le passage de la dépendance à l'énergie nucléaire aux énergies renouvelables fait l'actualité et nécessite plus que jamais des systèmes de contrôle fiables.
 

Prise en compte des enjeux écologiques avec les produits dSPACE

Prise en compte des enjeux écologiques avec les produits dSPACE
Grâce aux produits dSPACE testés et éprouvés, il est possible de tester l’interaction complexe entre les différents composants d’une machine hybride ou électrique, dès les premières phases du développement. Ils permettent donc d’accélérer l’ensemble du processus de développement et d’assurer la qualité des calculateurs.
dSPACE supporte toutes les phases du développement, de la conception d’architectures système, en passant par le prototypage de fonctions basé sur schémas-blocs jusqu'à la génération automatique du code de production et aux tests du calculateur. Les avantages sont clairs :
  • Front-loading  – développement rapide
  • Garantie de la qualité – fiabilité des produits
  • Processus intégré – un seul fournisseur d’outils
 
Green Success Stories
dSPACE est un partenaire actif de l’industrie automobile depuis plus de vingt ans. Elle supporte la recherche et le développement de nouvelles technologies de propulsion et d’entraînement. Les produits dSPACE ont été primordiaux dans l’optimisation de moteurs à taille réduite (downsizing), le développement de véhicules électriques et de machines hybrides (micro, mild et full), la conception de véhicules à hydrogène avec à pile à combustible, ainsi que pour bien d’autres innovations encore.
En dehors du secteur automobile, d'autres domaines tels que les convertisseurs d'énergie éolienne ont su mettre à profit les produits dSPACE.

Success Story Younicos

Younicos : Nouvelle énergie
 
Une alimentation électrique autonome, sans émissions de CO2, basée sur les énergies renouvelables, destinée à des espaces éloignés – des îles ou villages – isolés du réseau d'alimentation principal : Voilà ce que Younicos conçoit et développe. Le premier projet est pour l'île de Graciosa dans les Azores où 70-90% des besoins d'énergie pourraient être couverts par le soleil et le vent. Les 10-30% restants pourraient être générés par les carburants bio produits localement. Une batterie sodium-soufre de 3 mégawatt sera utilisée comme accumulateur électrique pour compenser les différences d'alimentation et l'île sera entièrement indépendante des combustibles fossiles.
 
Développer la commande du convertisseur
La commande du convertisseur de la batterie comporte deux composants principaux : un contrôleur temps réel et un système de communication. Afin de trouver la commande optimale pour le convertisseur, Younicos utilise le prototypage rapide afin de tester les différents algorithmes de contrôle de tensions et de fréquence qui ont été conçus dans MATLAB®/Simulink®. La solution AC Motor Control de dSPACE a été utilisée pour les tests réels. Elle consiste en une carte processeur DS1005 et en une carte basique FPGA DS5202 équipée d'un module piggyback. Les algorithmes sont implémentés sur la DS1005 à l'aide de la Real-Time Interface (RTI) de dSPACE avant d'être exécutés sur la carte. La DS5202 assure la connexion E/S nécessaire entre la carte processeur et le convertisseur. Si des changements sont apportés à un algorithme, ils peuvent rapidement être transférés de MATLAB/Simulink à la DS1005 à l'aide de la RTI.
 
Simuler la consommation, le vent et le soleil
Pour simuler les éoliennes et les panneaux solaires, Younicos a implémenté et exécuté ses propres modèles de simulations sur différentes cartes PPC DS1005 de dSPACE. Les données réelles relatives au vent et à l'ensoleillement mesurées sur l'île de La Graciosa fournissent les paramètres d'entrée pour l'analyse de la puissance alors disponible. La puissance disponible est comparée à un profil de consommation qui représente les besoins en énergie des insulaires au cours de la journée. Les convertisseurs assurent alors la distribution d'énergie. Chaque batterie est reliée à la trame d'alimentation simulée par un convertisseur. La charge sur la trame est représentée par un autre convertisseur qui fonctionne par d'après le profil de charge de l'île mis à l'échelle. Ce système d'installation solaire alimente une station de chargement autonome pour véhicules électriques.
 
Accomplir le projet
En août 2012, Younicos et le fournisseur d'électricité local ont signé les accords concernant le raccord au réseau électrique et les tarifs de l'électricité – la base commerciale du projet. La fin de la construction du complexe photovoltaïque, du parc éolien et du système de stockage d'énergie est prévue pour fin 2014, date de mise en exploitation de tout le système.

Success Story Younicos

Younicos : Nouvelle énergie
 
Une alimentation électrique autonome, sans émissions de CO2, basée sur les énergies renouvelables, destinée à des espaces éloignés – des îles ou villages – isolés du réseau d'alimentation principal : Voilà ce que Younicos conçoit et développe. Le premier projet est pour l'île de Graciosa dans les Azores où 70-90% des besoins d'énergie pourraient être couverts par le soleil et le vent. Les 10-30% restants pourraient être générés par les carburants bio produits localement. Une batterie sodium-soufre de 3 mégawatt sera utilisée comme accumulateur électrique pour compenser les différences d'alimentation et l'île sera entièrement indépendante des combustibles fossiles.
 
Développer la commande du convertisseur
La commande du convertisseur de la batterie comporte deux composants principaux : un contrôleur temps réel et un système de communication. Afin de trouver la commande optimale pour le convertisseur, Younicos utilise le prototypage rapide afin de tester les différents algorithmes de contrôle de tensions et de fréquence qui ont été conçus dans MATLAB®/Simulink®. La solution AC Motor Control de dSPACE a été utilisée pour les tests réels. Elle consiste en une carte processeur DS1005 et en une carte basique FPGA DS5202 équipée d'un module piggyback. Les algorithmes sont implémentés sur la DS1005 à l'aide de la Real-Time Interface (RTI) de dSPACE avant d'être exécutés sur la carte. La DS5202 assure la connexion E/S nécessaire entre la carte processeur et le convertisseur. Si des changements sont apportés à un algorithme, ils peuvent rapidement être transférés de MATLAB/Simulink à la DS1005 à l'aide de la RTI.
 
Simuler la consommation, le vent et le soleil
Pour simuler les éoliennes et les panneaux solaires, Younicos a implémenté et exécuté ses propres modèles de simulations sur différentes cartes PPC DS1005 de dSPACE. Les données réelles relatives au vent et à l'ensoleillement mesurées sur l'île de La Graciosa fournissent les paramètres d'entrée pour l'analyse de la puissance alors disponible. La puissance disponible est comparée à un profil de consommation qui représente les besoins en énergie des insulaires au cours de la journée. Les convertisseurs assurent alors la distribution d'énergie. Chaque batterie est reliée à la trame d'alimentation simulée par un convertisseur. La charge sur la trame est représentée par un autre convertisseur qui fonctionne par d'après le profil de charge de l'île mis à l'échelle. Ce système d'installation solaire alimente une station de chargement autonome pour véhicules électriques.
 
Accomplir le projet
En août 2012, Younicos et le fournisseur d'électricité local ont signé les accords concernant le raccord au réseau électrique et les tarifs de l'électricité – la base commerciale du projet. La fin de la construction du complexe photovoltaïque, du parc éolien et du système de stockage d'énergie est prévue pour fin 2014, date de mise en exploitation de tout le système.

Success Story
MAGNA STEYR

MAGNA STEYR : Motorisation hybride
MAGNA STEYR et ses partenaires ont intégré de nouveaux composants hybrides dans un véhicule et implémenté un système de commande avec un système de prototypage dSPACE (MicroAutoBox plus RapidPro). Le véhicule hybride de démonstration HySUV (Mercedes classe M) avec un système de prototypage dSPACE comme commande centrale de la chaîne cinématique a fait de la transmission hybride une réalité. MAGNA STEYR et ses partenaires utilisent ce véhicule de démonstration comme plate-forme d'optimisation à venir du comportement à la conduite, de la consommation et des émissions.
 
Systèmes de transmission à venir
MAGNA STEYR a travaillé avec MAGNA POWERTRAIN et Siemens VDO) pour développer des systèmes de transmission hybrides modulaires en tenant compte des résultats de recherche de K-net KFZ, le réseau d'experts pour « Vehicle Drives of the Future ». Avec le support des OEM, les composants hybrides développés par MAGNA sont intégrés à la chaîne cinématique des véhicules prototypes, afin de rechercher le potentiel d'optimisation de la consommation, de la dynamique et des émissions. Le système de commande et l'interconnexion des nouveaux composants dans la chaîne cinématique sont implémentés avec le système de prototypage dSPACE (MicroAutoBox plus RapidPro), d'après une stratégie de transmission hybride centrale). MAGNA STEYR a appliqué ces idées au véhicule hybride de démonstration HySUV. Les cas de transfert et de transmission automatique d'une Mercedes ML350 ont été remplacés par une transmission manuelle automatisée et le module E4WD de MAGNA est composé de 2 transmissions et embrayages électriques. Une chaîne cinématique hybride absolue avec transmission intégrale électrique a été implémentée de la même manière. Un système de batterie lithium ion, développé par MAGNA STEYR, assure le stockage d'énergie.
 
Matériel de prototypage et développement de fonction
Le logiciel de commande comprend les fonctions et les interfaces de l'intégralité du chemin d'accès au couple, dans la chaîne cinématique. Le but était de commander tous les composants de la chaîne cinématique hybride avec un seul système de prototypage. En plus de MicroAutoBox, leur plate-forme de développement logicielle standard, MAGNA STEYR a choisi d'utiliser le système RapidPro pour garantir efficacement la grande palette de conditionnements de signal et de niveaux de puissances. Leur flexibilité basée sur des E/S de signaux configurables d'après le matériel et le logiciel s'est avérée être un avantage, en particulier dès les premières phases du développement du prototype, quand les systèmes de capteurs et d'actionneurs ne sont pas encore complètement définis. Une fois le logiciel de fonction implémenté et testé, MAGNA STEYR est passée à la phase de tests de conduite afin d'optimiser.

Success Story
Université de l'état de l'Ohio

Contrôle d'un SUV à alimentation combinée hybride-électrique
Dans le cadre de cette compétition, les étudiants en ingénierie de l'Ohio State University (OSU) ont développé un véhicule hybride, alimenté par la combinaison d'un moteur diesel turbo-chargé, d'une tension élevée, d'un alternateur-démarreur à ceinture (BSA) et d'un moteur électrique de traction, de type induction, à courant alternatif. Dans cette configuration, les systèmes de propulsion et de transmission avant sont entièrement couplés.
 
Implémentation de commande avec MicroAutoBox
Avant de choisir l'implémentation actuelle, OSU a testé la performance de sa stratégie de commande, à l'aide des outils de simulation de véhicule personnalisés, développés dans l'environnement MATLAB®/Simulink®. Une fois les tests initiaux effectués, nous avons implémenté la stratégie de commande sur le système MicroAutoBox via les interfaces MicroAutoBox avec les modules de contrôle de la transmission par le biais de la Real-Time Interface de dSPACE et du RTI CAN Blockset. MicroAutoBox formait l'unité de commande primaire du véhicule et assurait les opérations fondamentales de la chaîne cinématique hybride telles que l'optimisation de l'énergie, la commande de la charge de la batterie, le démarrage-l'arrêt du moteur, la commande de la manœuvrabilité, la commande de la traction électrique et le freinage régénératif. Dans le véhicule conçu par les étudiants, la MicroAutoBox communique avec plusieurs modules de commande au moyen de bus CAN doubles. L'interface d'E/S polyvalente a facilité l'intégration au contrôleur de plusieurs E/S numériques et analogiques, pour les composants hybrides ajoutés. Le processeur numérique rapide de la MicroAutoBox a rendu possible l'implémentation d'algorithmes exigeants en calcul, à bord même du véhicule.

Success Story Deutz

Développement d’entraînements hybrides pour les machines mobiles
Dans le cadre d'un projet en partenariat avec le spécialiste des chargeuses forestières Atlas Weyhausen, Deutz a eu recours aux outils dSPACE pour développer un système hybride qualifié de « mild » pour leur chargeuse forestière AR-65 Super. « Mild » signifie que le moteur électrique est relié au moteur diesel et supporte les accélérations et les freinages fréquents.
 
Les outils dSPACE suivants ont été utilisés pour développer les fonctions logicielles pour le calculateur du système hybride :
  • MicroAutoBox (comme calculateur de système hybride)
  • Real-Time Interface (définition des interface d'E/S pour la MicroAutoBox)
  • RTI CAN MultiMessage Blockset (définition de la communication CAN)
  • ControlDesk® (calibration des fonctions hybrides)
 
En utilisant la RTI et le RTI CAN MultiMessage Blockset, Deutz a pu implémenter en seulement 3 mois, l'intégralité d'un logiciel de système fonctionnant, sur la MicroAutoBox. Le RTI CAN MultiMessage Blockset s'est avéré être un outil très intuitif. Grâce à son support d'interconnexion des fichiers de configuration CAN (fichiers DBC), l'équipe de développement a pu définir très rapidement la communication CAN. Trois canaux CAN ont été définis dans la chargeuse forestière : CAN moteur, CAN hybride et CAN véhicule. Du fait que le logiciel de système était directement programmé dans Simulink, il a été possible de tester immédiatement les fonctions logicielles sur un modèle d'installation (MIL) comprenant le moteur, la machine électrique, l'onduleur, la batterie, les composants de l'hydraulique de travail et de l'hydraulique de traction. Mais Deutz a pu tester les fonctions logicielles bien avant que les premiers composants du prototype ne soient disponibles. C'était essentiel en considération du temps de développement très court accordé à ce projet.
En utilisant des fonctions logicielles testées au préalable, des entrées et sorties configurées avec la RTI (numériques, analogiques, PWM, CAN), Deutz a produit une version logicielle qui fonctionnerait sur la MicroAutoBox et l'a testée sur banc d'essais. Des fonctions telles que démarrage/arrêt ont été testées et calibrées avec ControlDesk.
Deutz a finalement mis en marche la chargeuse forestière avec la MicroAutoBox comme calculateur du système hybride superordonné et implémenté les fonctions afin d'amplifier la puissance et de lever/déplacer le point de charge.