Un expert allemand en acoustique utilise les solutions de Siemens pour améliorer le développement de véhicules électriques et autonomes

Relever les nouveaux défis en matière de NVH

AZL, fabricant allemand de bancs d’essai acoustique et consultant en ingénierie au service de l’industrie automobile depuis 1999, reconnaît les défis permanents liés au développement des véhicules électriques et des véhicules autonomes. Pour répondre aux nouveaux besoins de développement en matière de bruit, de vibrations et des secousses (NVH), AZL met en place des technologies innovantes, telles que l’analyse des chemins de transfert basée sur les composants (TPA) et les tests de systèmes basés sur des modèles (MBST).

Avec ces technologies en place, AZL fabrique des bancs d’essai spéciaux répondant aux nouveaux défis en matière de NVH afin de fournir à ses clients des procédures d’essai innovantes. Ces dernières permettent d’obtenir des informations qui expliquent comment optimiser les performances de NVH des véhicules autonomes et des véhicules électriques aux tous premiers stades de développement.

Les nouveaux défis en matière de NVH dans le développement des véhicules autonomes et des véhicules électriques

Selon Andreas Schilp, directeur général d’AZL-Technology Center GmbH, le développement des véhicules autonomes et des véhicules électriques met en jeu trois grands défis et opportunités :

Tout d’abord, le bruit de structure à haute fréquence devient plus important dans les véhicules électriques, ce qui signifie que les bagues et les supports doivent être développés avec les caractéristiques de rigidité appropriées dans cette gamme de fréquence. De nouveaux bancs d’essai capables de faire face à ce problème doivent être mis au point.

Ensuite, tout comme le moteur à combustion, une source de masquage très importante à basse vitesse a disparu, le bruit de la route provenant de la structure est nettement plus perceptible. De ce fait, le développement de systèmes de suspension robustes est une priorité absolue pour les clients. AZL est activement impliqué dans le développement des bancs d’essai appropriés pour mieux faire face au bruit de la route et s’efforce d’acquérir les données nécessaires pour valider les modèles de simulation. Par ailleurs, la société développe des tests non seulement au niveau de l’intégralité du véhicule, mais également au niveau des systèmes de suspension isolés, en testant par exemple uniquement un système de suspension avant ou arrière séparément sur le banc dynamométrique.

Enfin, AZL étudie les possibilités de transférer ces résultats de test des composants et des systèmes dans le monde de la simulation, dans le cadre du jumeau numérique du produit. Pour obtenir un jumeau numérique précis, le modèle de simulation doit être alimenté avec des données fiables.

Les véhicules nouvelle génération nécessitent de nouveaux processus de développement

Le concept de jumeau numérique va de pair avec la tendance croissante dans l’industrie. Au lieu de tester le véhicule complet final, les tests physiques ont lieu plus tôt aux niveaux du système et des composants. Cette approche peut raccourcir considérablement le cycle de développement des véhicules, car elle concerne les fabricants de véhicules autonomes et électriques, qui sont contraints de repenser et adapter le processus de développement.

"Pour le développement des véhicules électriques, nous essayons de prendre du recul par rapport au développement au niveau du véhicule dans sa totalité et d’intensifier nos efforts aux niveaux des systèmes et des composants ; il en va de même pour les cycles de développement, optimisés grâce aux nouveaux processus d’homologation," déclare Schilp.

Dans le meilleur des cas, le développement commence par la mise en place de modèles de simulation. AZL crée un banc d’essai spécial capable de tester les NVH au niveau des composants et des systèmes, avec des conditions aux limites soigneusement définies. "En tant que fabricant de bancs d’essai, nous fournissons à nos clients des conseils clairs," explique Schilp.

Pour acquérir des données précises du banc d’essai, AZL s’appuie sur les solutions logicielles de Siemens Digital Industries Simcenter™ Testlab™ conjointement avec le matériel Simcenter™ SCADAS, qui est compatible avec un large éventail de capteurs et d’interfaces de données.

"La singularité du portefeuille Simcenter réside dans l’intégration étroite des résultats de test aux résultats de simulation, afin de les comparer directement dans le même environnement," explique Schilp.

Forces bloquées dans le développement du NVH des véhicules

La tendance croissante au développement basé sur les systèmes déclenche une nouvelle technique appelée TPA, basée sur les composants. La TPA consiste en l’évaluation des forces (et des moments) bloquées comme caractérisation du système.

"L’importance des forces bloquées dans notre développement réside dans le fait qu’elles permettent de séparer les systèmes les uns des autres," explique Schilp. "Nous devons les diviser en termes de forces et de moments d’interaction. Ces forces d’interaction ne sont pas invariantes et dépendent de l’assemblage complet, alors que les forces bloquées caractérisent le système proprement dit."

Le fait de disposer d’une caractérisation des systèmes indépendante de l’intégration ultérieure offre un potentiel considérable dans la relation commerciale entre les équipementiers automobiles et les fournisseurs.

"Grâce à l’approche des 'forces bloquées', il n’est pas nécessaire d’intégrer d’abord le composant dans le véhicule entier et d’imputer ensuite au fournisseur la responsabilité d’un fait qui est le résultat du véhicule complet," explique Schilp. "Mais vous pouvez rendre le fournisseur responsable de son système et lui faire tester directement son composant."

AZL aide ses clients à développer les bancs d’essai appropriés qui leur permettent d’identifier avec précision les forces bloquées. Tout cela constitue une étape importante pour atteindre le but ultime, qui est d’ouvrir la voie à l’assemblage de véhicules virtuels.

"La capacité de calculer les forces d’interface à partir des forces bloquées est l’un des éléments constitutifs de l’assemblage de véhicules virtuels," explique Schilp. "Ceci permet de combiner les résultats de simulation ou d’essai avec les forces de systèmes bloqués pour prédire les performances d’un véhicule virtuel. Je crois qu’avec le bon processus de simulation hybride et des résultats d’essai fiables au niveau du système, vous pouvez obtenir un système d’objectifs fiable, répercutés en cascade, certainement pour la gamme de fréquence inférieure, jusqu’à 500 hertz. À l’inverse, si vous les intégrez en amont, vous obtiendrez plus de précision en termes de qualité de prédiction pour votre prototype virtuel."

Le processus de TPA basé sur les composants est entièrement pris en charge par le logiciel Simcenter Testlab et le système d’acquisition de données Simcenter SCADAS. Il fournit une solution intégrée pour une qualité de mesure optimale des données opérationnelles et de fonction de réponse en fréquence (FRF), ainsi qu’un outil d’analyse axé sur le flux de travail. Cette fonctionnalité aide les utilisateurs à déterminer les forces bloquées, à les convertir en forces d’interface et à effectuer des prévisions cibles de manière très rapide et efficace.

Dans les applications exigeantes, telles que les données TPA basées sur les composants, la cohérence est essentielle. Des fonctionnalités améliorant la productivité ont été ajoutées, comme la carte thermique matricielle permettant aux utilisateurs d’interpréter de grands ensembles de données en un seul clic. L’affichage permet une vérification instantanée de la qualité des données et fournit une extraordinaire compréhension du comportement vibro-acoustique des différents composants. En outre, l’utilisateur dispose de nombreuses fonctionnalités intégrées pour vérifier les incohérences dans les données, telles que les erreurs de direction et les problèmes de réciprocité.

La TPA basée sur les composants et la conversion des forces bloquées en forces d’interface sont entièrement prises en charge dans Simcenter Testlab.

Maîtriser le bruit de la route

AZL fournit un environnement d’essai optimisé en développant des bancs à rouleaux personnalisés avec des surfaces variables. Des bancs d’essai supplémentaires, appelés bancs d’essai de suspension et de force des pneus AZL, permettent de tester des véhicules complets, des suspensions avant et arrière et des combinaisons pneu-jante sur précisément les mêmes stimulations. Ainsi, l’approche du modèle V est mise en œuvre dans un environnement très reproductible.

Basés sur une base de données de mesures optimale, les modèles validés par des essais fournissent un environnement robuste pour le développement ultérieur de véhicules virtuels.