HBM sur banc d'essai : Allison Transmission implique HBM dans les essais

Allison Transmission, fournisseur de classe mondiale de boites de vitesses automatiques, moyennes et lourdes, est une division de General Motors. La société a lancé également Allison Electric Drives™, une ligne de systèmes de propulsion électriques hybrides, développés pour différents marchés du transport.

Bancs d'essai des systèmes électriques hybrides…

En combinant la puissance d’un moteur électrique AC à un système d’entrainement mécanique conventionnel, les systèmes de propulsion électriques hybrides peuvent réduire les sollicitations moteur, de ce fait les émissions de gaz sont réduites et l’économie faite sur le carburant augmente. En utilisant les moteurs électriques comme générateurs pendant la décélération, l’énergie de freinage du véhicule est récupérée et stockée dans une batterie pour devenir une énergie qui pourra être réutiliser au cours de périodes de charge maximale. La vie des freins est ainsi prolongée, les coûts de maintenance et les temps de panne sont réduits.

Utilisation de la technologie HBM

Allison utilise principalement les produits HBM pour traiter les mesures de couple et de vitesse des dynamomètres utilisés pour le développement de l’électrique hybride, sur leurs bancs d’essai. Ils utilisent actuellement le capteur de couple (à brides) T10F, le couplemètre T32 FNA et les amplificateurs de mesure PME MP60 dans leurs installations d'essai.

Le banc d'essai des transmissions hybrides chez Allison se compose d'un dynamomètre ou d’un moteur en entrée de la transmission qui est testée et d’un autre dynamomètre pour charger en sortie.

En entrée de la transmission, un couplemètre (disque) T10F de HBM est monté sur la ligne d’arbre entre le dynamomètre (ou le moteur) et la pièce en essai. Ce capteur a été adapté aux besoins du client par HBM pour réaliser des mesures jusqu’à 12.000 tr/mn. En sortie de transmission, un capteur de couple T32 FNA est installé avec l’antenne télémétrique d'un T10F de façon à disposer d’une mesure de la vitesse avec une plus haute résolution. En utilisant les amplificateurs de mesure MP60 de la famille PME, les signaux du couple et de la vitesse sont conditionnés et disponibles en sortie sous forme analogique pour être exploités sur un système d’acquisition de données.

Fig.1 : Banc d’essais de rendement d’une transmission automatique Allison

Avantages de la solution technologique HBM : Installation facile, aucun alignement et aucun palier.

Avec les capteurs de couple HBM sans contact, il n’y a pas besoin de paliers et aucun alignement spécifique du capteur n’est nécessaire contrairement aux capteurs rotatifs conventionnels ou encore avec les collecteurs tournants.

La fixation est simplifiée, puisque l’entrefer entre la partie le rotor et le stator est important; ce qui rend facile le montage de l’antenne. Grâce à son extrême finesse, le capteur de couple T10F intervient peu sur la longueur du banc d’essais.

Très grande rigidité réduit les effets de chargement dynamique

En effet, le travail de n'importe quel ingénieur de mesure est de réduire au minimum les effets pouvant agir sur le bon fonctionnement de l’installation d’essai dans lequel un capteur de mesure doit être intégré sans en interférer le comportement.

Avec des bancs d'essai dynamomètres, le capteur de couple est uniquement une partie d’un système de mesure plus complexe prévu pour délivrer un couple dynamique à l’élément en test sans influencer la réponse sur le couple mesuré en entrée et en sortie. Le premier facteur réduisant au minimum les effets de chargement dynamique du système de mesure de couple est la rigidité. Le T10F est particulièrement rigide, il garde une excellente sensibilité au couple, dispose d’une très bonne linéarité mais sa déflection est minimale.

Limite de surcharge augmentée et grande précision garantie

Les bancs d'essai de transmissions rencontrent d’importants couples transitoires, en particulier en sortie de transmission. Pendant les phases de développement, certains événements de décalage, de mises au point peuvent entrainer la transmission en résonance. Les couples maxi produits peuvent alors être au moins de 8 à 10 fois le couple nominale. Pour de telles surcharges, le sous dimensionnement du capteur peut avoir une conséquence désastreuse sur les signaux de mesure et sur l’erreur de linéarité du capteur jusqu’à un endommagement éventuel de ce dernier. Les capteurs T10F et T32 FNA de HBM garantissent une très grande précision sur toute leur plage de mesure, tout en autorisant des possibilités de surcharge dont a besoin Allison pour ses essais.

Lors des essais pour le développement des transmissions il est important de pouvoir mesures différentes plages de couple à des vitesses parfois faibles avec une bonne résolution et une grande précision. Ces couple de trainée sont minuscules comparées aux couples nominaux en entrée et sortie.

Traditionnellement, un petit capteur de couple de faible portée serait installé sur le banc ou un autre banc d'essai séparé avec ce type de capteur serait employé pour mesurer ces faibles couples de trainée. En sachant que mettre en place un capteur ou utiliser un deuxième banc sont options longues et coûteuses. Par conséquent, disposer d’un capteur avec une très bonne résolution et une grande précision pour travailler sur deux plages de mesure haute et basse est réellement souhaitable.

Avec l'amplificateur de mesure MP60 de la famille PME de HBM, Allison peut avoir le capteur calibré sur deux plages (ou plus) et avoir le même niveau de sortie suffisant pour ces deux plages, obtenant ainsi une résolution accrue de leur système d’acquisition de données. De sorte que la précision sur la faible plage de mesure est améliorée pour permettre de déterminer avec précision les couples de trainée, sans avoir besoin de changer le capteur ou de faire les mesures sur un second banc.

Résolution sur la vitesse et excellente immunité au bruit

Tester les transmissions automatiques et mesurer les rendements des systèmes hybrides nécessitent de réaliser des essais dynamiques avec des mesures rapides en entrée et sorties de la transmission. Un capteur de couple du type T32 FNA a été installé pour répondre aux besoins de mesurer de grandes charges de couple. Cependant, le capteur de vitesse standard de ce capteur n'avait pas les bonnes capacités pour l'application. HBM a donc fourni une solution faite à la demande à l’aide d’un capteur de vitesse spécifique conçu à partir d’une antenne provenant du capteur de vitesse du couplemètre T10F.

Fig.3. T32 FNA pour mesurer le rendement de la transmission

Généralement, les systèmes électriques hybrides fonctionnent avec des convertisseurs Courant Continu / Courant Alternatif qui commutent une alimentation CC haute tension en courant alternatif pour alimenter les moteurs. Cette haute fréquence et commutation haute tension peuvent générer des bruits EMI qui perturbent les capteurs et interfèrent sur la mesure elle-même. Les capteurs et les conditionneurs de couple HBM offrent très bonne immunité et garantissent une superbe intégrité du signal de mesure en dépit du bruit de mesure inhérent.

Terry Ledgerwood, Allison Transmission

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