Essais électriques des composants automobiles

Avec un chiffre d'affaires d'environ 285 millions d'euros et quelque 1500 employés, Melecs EWS GmbH est le plus grand prestataire de services d'ingénierie et de fabrication électronique d'origine autrichienne. L'entreprise a plus de 25 ans d'expérience et offre tout d'une seule source. Du développement, de l'ingénierie et de la gestion de projet à la validation et à la logistique, en passant par l'industrialisation et la production. Aujourd'hui, plus de 90 % des ventes de Melecs sont réalisées en dehors de l'Autriche.

En Autriche, Melecs exploite une usine d'électronique à Siegendorf, un centre de R&D en électronique à Vienne et un bureau de vente et de développement à Lenzing. En dehors de l'Autriche, Melecs possède une usine d'électronique à Györ, en Hongrie, et d'autres à Wuxi, en Chine, et à Querétaro, au Mexique. Un bureau de vente et de développement est situé à Auburn Hill / Michigan (USA) et les fonctions centralisées de finance et de comptabilité sont regroupées dans une petite holding.

Les composants électriques et électroniques de Melecs se retrouvent dans :

1. Les calculateurs et les applications LED dans les voitures des constructeurs internationaux haut de gamme

2. Les appareils ménagers (machines à laver, etc.) du leader du marché européen

Outre les produits et solutions sur mesure pour les secteurs de l'automobile, de l'éclairage et des électromènagers, Melecs développe et fabrique également des assemblages électroniques et des solutions intégrées. Cela inclut l'assemblage d'équipements pour le secteur industriel, tels que les commandes d'escaliers mécaniques ou les systèmes de chauffage à haut rendement énergétique.

Essais électriques automobiles

Lors de l'essai de composants automobiles, les spécifications de l'essai sont d'abord élaborées en collaboration avec le client OEM. Le défi consiste, d'une part, à faire fonctionner les composants testés dans un environnement artificiel. D'autre part, des conditions d'essai reproductibles doivent être spécifiées. Cela nécessite souvent l'utilisation de plusieurs outils logiciels différents, ainsi qu'une connaissance approfondie de l'application finale.

L'une des normes de test les plus importantes dans l'industrie automobile est la LV 124. Elle a été élaborée en 2013 par les représentants des constructeurs automobiles allemands comme Audi AG, BMW AG, Volkswagen AG, Porsche AG et d'autres. La LV 124 spécifie différents tests électriques, leurs exigences et leurs conditions.

La LV 124 est une série de tests qui simulent des perturbations électriques dans le système d'alimentation électrique d'une automobile pendant la conduite. Elle comprend 22 tests de qualité et de fiabilité pour les composants électriques, électroniques et mécatroniques des systèmes électriques de 12 V utilisés dans les véhicules à moteur pesant jusqu'à 3,5 tonnes.

Tous les e-tests appartenant à la LV 124 peuvent être sélectionnés individuellement et ajoutés à la procédure de test souhaitée - une procédure de test configurable et personnalisable par le client est possible :

• E-01 Surtension à long terme

• E-02 Surtension transitoire

• E-03 Sous-tension transitoire

• E-04 Démarrage rapide

• E-05 Décharge

• E-06 Tension alternative superposée

• E-07 Diminution/augmentation lente de la tension d'alimentation

• E-08 Diminution lente / augmentation rapide de la tension d'alimentation

• E-09 Réinitialisation du comportement

• E-10 Brèves interruptions

• E-11 Impulsions de démarrage

• E-12 Courbe de tension avec contrôle du système électrique

• E-13 Interruption de la broche

• E-14 Interruption de la connexion

• E-15 Inversion de polarité

• E-16 Décalage du sol

• E-17 Court-circuit dans le circuit du signal et les circuits de charge

• E-18 Résistance de l'isolation

• E-19 Courant en circuit fermé

• E-20 Rigidité diélectrique

• E-21 Flux de retour

• E-22 Surintensités

Plusieurs variantes, légèrement différentes, de la série de tests LV 124 sont utilisées par les constructeurs automobiles du monde entier. Ces tests ont même été normalisés au niveau international sous la référence ISO 16750. Cette norme de test internationale décrit les contraintes environnementales potentielles et spécifie les tests et les exigences recommandés pour l'emplacement de montage spécifique sur ou dans le véhicule routier.

Configuration du test

M. Suat Dostal, chef de groupe de la validation électrique, donne quelques informations sur le dispositif testé (DUT) dans ce cas. Le MELECS GEN VI est une unité de commande de pompe à huile fonctionnant dans une boîte de vitesses à quatre roues motrices. Le design récent est encore plus compact, tout en répondant à toutes les exigences des composants automobiles modernes d'aujourd'hui.

"Le secteur automobile étant réputé pour être des plus exigeants, les clients demandent souvent des tests bien plus poussés que les exigences légales. En outre, les équipementiers spécifient des routines d'essai supplémentaires", explique M. Suat Dostal.

Les ingénieurs de Melecs ont envisagé deux options d'instruments. Le système IOLITE de Dewesoft offre un bon rapport prix/performance à un nombre élevé de voies, pour des taux d'échantillonnage moyens. Cependant, comme pour ce test, une fréquence d'échantillonnage élevée de 200 kHz était nécessaire, et pas beaucoup de voie. Le département des tests a décidé d'opter pour le système SIRIUS cette fois-ci.

Melecs utilise des amplificateurs de puissance pour générer les signaux de test nécessaires à la simulation de l'alimentation de la batterie du véhicule, conformément à la norme LV 124. La courbe de tension E-11, qui spécifie l'impulsion de démarrage dans un véhicule, est importante pour ce test.

La tension chute pendant un court instant, puis commence à résonner, avant de remonter au niveau normal de 11 V par exemple, ce qui simule un cas presque mauvais. (Voir figure 3) L'objet sous test doit résister à toutes ces pannes d'alimentation et rester opérationnel par la suite.

Matériel DAQ et produits DAQ

• Unité d'acquisition de données SIRIUSi-8xSTG

• 1 pince pour le courant d'entrée DC

• 3 pinces pour le courant de sortie AC triphasé, pilotant la pompe

• 2 tensions d'essai de l'objet sous test

• 1 tension d'entrée du simulateur de batterie

• DSI-TH-K pour la mesure de la température (thermocouple type K)

• 1x bus CAN, communication avec l'objet sous test

Logiciel DAQ

• DewesoftX

Essais

Tous les tests spécifiés par la norme LV 124 - et plus encore - ont été effectués. Certains de ces plans de test contiennent même plusieurs sous-programmes spécifiés par l'équipementier automobile. En voici quelques exemples :

• Le test E-06 "Tension alternative superposée" sollicite l'objet sous test en superposant une tension alternative à la tension continue de la batterie, afin de simuler des interférences sur le réseau de la carte. Selon la norme, ce balayage va généralement jusqu'à 30 kHz, mais certains OEM exigent des tests jusqu'à 200 kHz.

• L'objet sous test a été testé pour une mise sous tension correcte pendant 100 cycles avec le signal E-11.

• En outre, l'OEM a spécifié de tester plusieurs cycles de mise sous tension/hors tension à différentes températures environnementales.

Au final, tous les tests se sont déroulés avec succès.

Stockage des données brutes et validation des tests en direct

"Chez Melecs, nous utilisons de nombreux instruments différents. Nous avons à la fois des oscilloscopes rapides et des enregistreurs de données classiques", explique M. Dostal. "Ces tests peuvent être réalisés avec un oscilloscope. Cependant, Dewesoft comble le fossé entre ces deux types d'instruments - il convient parfaitement à notre application."

Les enregistreurs de données fonctionnent de manière autonome mais avec des fonctionnalités limitées en raison du système d'exploitation embarqué, et ont parfois une visualisation médiocre. Les oscilloscopes atteignent des taux d'échantillonnage très élevés, jusqu'à quelques GHz, mais la synchronisation de plusieurs instruments pour un nombre de voie plus élevé est assez coûteuse. Basés sur le système d'exploitation Windows, ils peuvent être étendus par des scripts, mais le prix de la mémoire est assez élevé.

Pour les deux instruments, l'acquisition de données de systèmes de bus supplémentaires (comme CAN, CAN FD, Flexray,...) est souvent impossible. Vous devez post-synchroniser les données de plusieurs instruments après la mesure. Il faut parfois être loin de la tâche de mesure pour avoir une première impression de ses données.

Le chef du groupe d'essai, M. Dostal, déclare :

Avec le logiciel Dewesoft, nous stockons les données brutes complètes, et pas seulement les captures d'écran. Plus tard, lors de conférences téléphoniques, il nous suffit de sortir le fichier de données correspondant, de zoomer sur la position. Il est beaucoup plus facile de démontrer et d'argumenter de manière exhaustive les résultats des tests à notre client. Jusqu'au point d'échantillonnage unique, nous pouvons montrer chacun des 100 cycles de test individuellement.

Conclusion

Avec le nouveau système, les tests sont effectués de manière autonome. Les ingénieurs de Melecs peuvent même aligner une série de tests ou, comme les clients exigent parfois un test continu de 72 heures, les faire tourner pendant la nuit. La mise en place des tests est généralement ce qui prend le plus de temps. Au cours des 9 premiers mois d'utilisation de l'équipement Dewesoft, les ingénieurs de Melecs ont pu économiser environ 1 mois d'heures de travail.

L'adaptabilité et la flexibilité du système sont un atout supplémentaire. L'unité d'acquisition de données SIRIUSi-8xSTG dispose de 8 entrées analogiques isolées pour des usages universels. Il s'agit de jauge de contrainte, de tension, de test de résistance, de potentiomètre, de RTD (PT100, ...), extensible, et encore plus flexible avec les adaptateurs DSI Dewesoft en option. D'autres modules de mesure peuvent facilement être empilés pour un nombre presque illimité de voies, de fonctions mathématiques, de filtrages, de scripts C++, etc. pour le calcul et la validation en direct du système testé.

Le logiciel DewesoftX est basé sur Windows - la mémoire disponible dépend uniquement du SSD intégré et de la RAM du PC. Le logiciel accède pleinement à la puissance disponible du CPU, des fonctionnalités telles que l'hyperthreading, le SIMD et l'architecture 64 bits garantissent des performances maximales. Le logiciel DewesoftX fournit un seul logiciel pour l'acquisition et l'analyse des données.

Des fonctions supplémentaires comme le séquenceur, qui permet de transférer les données d'autres instruments dans Dewesoft, et les diverses conditions de déclenchement sont très intéressantes pour notre type d'application,

conclut M. Dostal.

Dans l'ensemble, la solution permet de gagner du temps et ouvre des possibilités pour répondre aux besoins futurs.