L'approche développée par la société, qui est une technologie originale et unique en Europe, peut se résumer de la manière suivante : mettre les bancs d'essais d'organes dans le véhicule, et non les organes d'un véhicule au banc.

Le remplacement à (plus ou moins long) terme des véhicules à moteur thermique, le respect de normes environnementales toujours plus strictes se traduisent notamment par une demande croissante des essais, une activité sur laquelle s'est positionnée GreenMot depuis 2010.

L 'industrie automobile connaît, ces dernières années, de profonds changements. L'électrification des véhicules est par exemple devenue un enjeu majeur pour les constructeurs et les équipementiers automobiles, qui se doivent d'évoluer et de développer de nouvelles technologies. Le nombre de véhicules hybrides et électriques désormais disponibles sur le marché est en croissance, en ce qui concerne aussi bien les voitures pour les particuliers que les bus et autres moyens de transport urbains.

Il s'agit de répondre à une tendance écologique de la société, d'où le remplacement à (plus ou moins long) terme des véhicules à moteur thermique, les ressources pétrolières n'étant pas infinies, ainsi que le respect de normes environnementales toujours plus strictes. « Ces tendances se traduisent notamment par une demande croissante des essais , se réjouit Stéphane Londos, fondateur et CEO du français GreenMot. À cela s'ajoute,en parallèle,la volonté des constructeurs et des équipementiers d'externaliser ces opérations de test ».

Pour ceux qui ne connaîtraient pas la société française, remontons le temps d'une dizaine d'années, plus précisément à l'année 2010. C'est en effet à cette date que Stéphane Londos a créé GreenMot ( voir encadré page 62 ) à Écully, en banlieue nord-ouest de Lyon (Rhône), après avoir travaillé notamment chez PSA Peugeot Citroën en tant que responsable de la mise au point des moteurs à essence, puis chez Faurecia comme Advance Engineering Manager Exhaust. La société a déménagé à Villefranche-sur-Saône (Rhône) à la fin 2014 et est en train d'investir un second site, toujours surVillefranche-sur-Saône pour étendre ses capacités d'essais.

Avec son passé de metteur au point chez un constructeur et un équipementier, ainsi qu'avec une expérience acquise dans un laboratoire d'essais en Rhône-Alpes, Stéphane Londos a décidé de créer un nouvel acteur sur le marché des essais,mais un acteur proposant une technologie originale et unique en Europe. L'approche de la société peut se résumer de la manière suivante : mettre les bancs d'essais d'organes dans le véhicule, et non les organes d'un véhicule au banc.

« Le fait d'utiliser le véhicule comme laboratoire d'essais nous permet de concevoir des moyens de test très modulaires. Pour réaliser, d'une manière traditionnelle,des essais sur une boîte de vitesse sortie du véhicule et mise sur un banc, il faut resimuler tous les signaux reçus et envoyés par les calculateurs.Avec notre approche,il suffit d'instrumenter les sous-systèmes dans le véhicule », explique Jonathan Masy-Rougier, chef de projets chez GreenMot. Et les résultats ainsi obtenus sont également plus fiables et plus répétables qu'en utilisant des bancs à rouleaux.

Caractériser les batteries et les moteurs

Intéressons-nous à cette approche innovante et à sa mise en œuvre. « Les industriels font appel à nous dans différents cas de figure : un fabricant, confronté à un problème inconnu, veut instrumenter son véhicule pour savoir ce qu'il en est,ou une entreprise souhaite mener un benchmarking entre le produit d'un client et ceux de concurrents », rappelle Sébastien Ferragne, responsable du département d'ingénierie système chez GreenMot.

Dans le cas qui nous intéresse ici, il s'agit d'une étude comparative sur une voiture électrique, de la part d'un constructeur asiatique. « Il souhaitait obtenir toutes les performances concernant le pack de batteries et les deux moteurs électriques d'une Tesla Model S P90D. Nous avons été les seuls à avoir répondu à l'appel d'offres », précise Jonathan Masy-Rougier. Il y avait pourtant une difficulté majeure à relever: il s'agissait d'éviter la mise en défaut du véhicule, car il aurait été alors impossible de compter sur le support du constructeur.

Après une phase de pré-étude, qui a nécessité un premier démontage, peu intrusif, les équipes de GreenMot ont abordé une double étape essentielle à l'obtention de résultats précis et fiables, à savoir le démontage et l'instrumentation des différents organes mécaniques et électriques. « Nous allons très loin dans le côté intrusif, sans pour autant toucher aux fonctionnalités des différents organes. Cela nous oblige à être très inventifs dans le choix des types de capteurs (capteurs de tension, de courant,de température,etc.),de leur implantation et de leur intégration », explique Jonathan Masy-Rougier. Même si cela ne fut pas le cas dans ce projet, d'autres campagnes d'essais imposent que le véhicule puisse démarrer et rouler sur la route.

L'un des avantages de GreenMot est de pouvoir réunir, sur un même projet, une équipe pluridisciplinaire composée d'experts dans les domaines mécanique, électrique, électronique, de la mesure, etc. Il faut parfois devoir découper le berceau du véhicule, en plus de parvenir à installer des capteurs de courant et de tension au sein même des organes électriques. Là encore, comme elles ne disposent pas des modèles 3D que pourrait fournir le constructeur, les équipes de GreenMot ont recours à un bras de mesure 3D pour numériser les éventuelles pièces mécaniques modifiées et donc reconstruire des pièces instrumentées.

« Il faut arriver, par exemple, à ressortir les câbles pour se connecter aux capteurs, sachant que les câbles doivent être dimensionnés pour supporter des courants jusqu'à 800A,sinon il y a des pertes en ligne trop importantes.Il faut prendre en compte l'isolation et la CEM [compatibilité électromagnétique, NDLR], ce qui se traduit par l'ajout de blindage et autres éléments pour ne pas être perturbé ou perturber l'extérieur. Et tout cela en toute sécurité et en restant invisible du calculateur électronique », décrit Sébastien Ferragne.

Un projet d'une durée de quatre mois

Pour disposer d'une image complète de l'énergie et ainsi remonter au rendement des moteurs, il faut réunir un ensemble de grandeurs multi-phy-siques,des mesures électriques évidemment, mais aussi des mesures mécaniques (en particulier, le couple et la vitesse) et des mesures de température. Des sondes de température optiques et/ou des capteurs sans contact sont installés sur les différents organes, comme la face du rotor du moteur. Une fois entièrement instrumenté, le véhicule subit ensuite une série d'essais afin de caractériser les sous-ensembles, par exemple réaliser une cartographie de rendement du moteur.

« La date de livraison des résultats était une contrainte très forte pour le client dans ce projet.Compte tenu des contraintes techniques,la réalisation d'un couplemètre spécial en sortie du moteur électrique n'était pas envisageable dans le délai imparti.Nous avons donc proposé une solution de mesure indirecte,qui nous était possible par la grande flexibilité de nos moyens d'essais », explique Jonathan Masy-Rougier. « Nous avons utilisé les couplemètres standards T40B, de [l'allemand] HBM, qui équipent nos cellules d'essais, et avons réalisé un proto-cole d'essais spécifique qui nous a permis, en utilisant l'inertie propre du moteur électrique de la voiture,de caractériser en charge les pertes de la transmission du véhicule à différents régimes, et pour différentes températures de transmission. Ces données nous ont ensuite permis de remonter au couple moteur à partir des couples aux roues pour l'ensemble des essais, ce qui nous donne la puissance mécanique », résume Sébastien Ferragne. Le véhicule étant donc, par ailleurs, instrumenté avec le système d'acquisition de données Genesis, la puissance élec-

Les entreprises font appel à GreenMot dans différents cas de figure. Il s'agit, ici, de l'étude comparative sur une voiture électrique, de la part d'un constructeur asiatique. Il souhaitait en effet obtenir toutes les performances concernant le pack de batteries et les deux moteurs électriques d'une Tesla Model S P90D.

trique était accessible. également directement

En connaissant les puissances électrique et mécanique, il est aisé de remonter au rendement électrique/mécanique pour un point de fonctionnement. Il suffit de reproduire les opérations à différents points. Cette démarche a pu être réalisée à la fois sur des essais statiques et sur des

cycles de roulage normalisé, puisque GreenMot est équipé d'un robot de conduite développé en interne pour piloter le véhicule de façon très répétable, facteur important en énergétique pour discerner des écarts de performance qui sont désormais très faibles dans le monde automobile. En termes de délais, le projet a été mené en quatre mois, répartis de la manière suivante: un mois pour l'étude de faisabilité et trois mois pour la réalisation proprement dite,à savoir le démontage et l'ins-trumentation,les essais (deux semaines) et le posttraitement (une semaine).

Pour le système d'acquisition de données, la société GreenMot s'est naturellement tournée vers le fabricant allemand HBM, avec qui elle avait déjà collaboré dans les domaines des jauges de contrainte – la société a une très grande expertise en jauges de contrainte et dans leur collage– et de l'acquisition de données. « Contrairement aux transformateurs, les inverters de puissance, mis en œuvre dans les véhicules électriques pour convertir le courant continu issu des batteries en courant alternatif, transforment significativement les signaux électriques – ils les hachent, d'où l'apparition de fréquences plus élevées (HF). Nous avons dû repartir d'une feuille blanche pour trouver le système d'acquisition de données », explique Sébastien Ferragne.

HBM retenu pour l'acquisition de données

Pour cette première, et compte tenu qu'il s'agissait d'un projet assez court, les équipes de GreenMot ont privilégié une solution prête à l'emploi, et le choix s'est porté sur le système d'acquisition de données Gen2tB de HBM. « Avec la possibilité d'acquérir à une fréquence d'échantillonnage comprise entre 200 kéch/s et 250 Méch/s, notre système répond aux exigences des mesures HF », indique Bernard Vindret, ingénieur technico-commercial chez HBM France. Les mesures recherchées sont ensuite directement accessibles sans posttraitement supplémentaire, toutes les fonctions nécessaires étant déjà disponibles en interne.

Pour le système d'acquisition de données, la société s'est naturellement tournée vers l'allemand HBM. En plus des couplemètres T40B et du système Genesis, les équipes de GreenMot ont privilégié une solution prête à l'emploi avec le système d'acquisition de données Gen2tB.

Un autre avantage de cette solution clé en main concerne la possibilité d'acquérir les données, de les relire et de réaliser des calculs de puissance. Si des instruments de mesure, tels que les wattmètres, permettent d'acquérir les signaux et de calculer des puissances, il y a peu,voire pas du tout,sur le marché, d'appareils réalisant aussi l'enregistrement des signaux. Les équipes de GreenMot ont également apprécié la précision de l'ensemble de la chaîne de mesure. « La précision de mesure d'un Gen2tB est de l'ordre de 0,1 à 0,5 % sur l'ensemble des éléments de la chaîne de mesure, ce qui autorise une précision de quelques pour-

cents pour le rendement », ajoute BernardVindret. « Dans la pratique,pour le cas particulier de notre projet et avec les précautions que nous avons prises, nous avons trouvé des rendements très cohérents, que nous estimons valides à au moins 2 % », précise Sébastien Ferragne.

Une relation étroite entre GreenMot et HBM

En plus de pouvoir être embarqué dans un véhicule –il existe des versions sans écran et cela ne pose pas de problèmes particuliers, car les équipes ont toujours un PC à côté d'elles–, le Gen2tB est dimensionné pour des essais sur deux moteurs, soit 6 voies tension et 6 voies courant, plus une mesure de couple si besoin est. En tant que frontal d'acquisition d'un système QuantumX, le Gen2tB permet par ailleurs de regrouper toutes les informations liées à la puissance électrique dans un fichier, qui est ensuite exporté, via le bus CAN, vers le QuantumX.

Ce dernier agrège ainsi les informations multi-physiques, celles issues du véhi-cule, de systèmes spécifiques, etc. « Le fichier synthétique final est moins volumineux, donc plus facile et plus rapide à utiliser que s'il fallait naviguer entre au moins deux fichiers différents, sans compter les résultats issus des essais de combustion et des baies d'analyse de polluants », précise Jonathan Masy-Rougier.

« À l'époque, certaines fonctionnalités, telles que le bus CAN, n'étaient pas encore disponibles dans les systèmes Genesis HighSpeed. Nous avons travaillé en lien direct avec notre usine pour les différents développements, et Klaus Lang est même venu rencontrer les responsables de GreenMot pour prendre des engagements fermes », se rappelle Bernard Vindret (HBM France).

Si l'on parle beaucoup ces dernières années du bus CAN, ce sont maintenant les protocoles Ethernet qui sont demandés, d'où le développement de la passerelle Profinet CX27C pour le QuantumX. « Nous nous dirigeons vers une unification des mondes de l'automatisme et de la mesure », affirme Stéphane Londos (GreenMot).