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Construction d'un banc d'essai pour valider les systèmes de freinage antiblocage sur les vélos électriques
Cette approche a des applications potentielles dans les secteurs de l'automobile et de la construction
« Nous pensions au départ que ce serait un défi d’interfacer Speedgoat avec Simulink, car nous n’avions jamais fait cela auparavant. Cependant, cela s’est révélé beaucoup plus facile que prévu grâce aux bibliothèques d'interface disponibles et à la documentation de MathWorks et de Speedgoat. »
Principaux résultats
- Un banc d'essai HIL a permis une validation sûre, fiable et reproductible des ABS sur les vélos électriques en laboratoire, atténuant ainsi les risques associés au freinage brusque lors des essais sur route.
- Un modèle de vélo entièrement personnalisable peut s'adapter à tout type de vélo électrique ou de répartition de poids, tout en permettant d'intégrer les systèmes ABS existants provenant de différents fabricants.
- L'équipe HES-SO a développé une expertise applicable aux secteurs de l'automobile et des engins de chantier.
Une configuration de banc d'essai HIL (en haut) ainsi que les résultats de validation (en bas).
Les vélos électriques gagnent de plus en plus en popularité pour une variété d’utilisations personnelles et professionnelles. La sécurité est une préoccupation importante pour ce moyen de locomotion ; c'est pourquoi l'industrie du vélo électrique a commencé à adopter la technologie du système de freinage antiblocage (ABS). Cependant, tester l'ABS sur les vélos électriques est difficile, en particulier dans les premières étapes de validation sur route, car un freinage brusque avec blocage de la roue avant présente un risque pour le cycliste.
Pour relever ce défi, le professeur Emmanuel Viennet de Fribourg School of Engineering (HES-SO Fribourg), en Suisse, a décidé de construire un banc d'essai hardware-in-the-loop (HIL) qui permet une validation sûre, fiable et reproductible, de l'ABS sur les vélos électriques, en laboratoire. L'équipe du professeur Viennet a créé un modèle Simulink®, pour simuler le fonctionnement d'un vélo électrique, en écrivant les équations à partir de zéro. Les paramètres de transmission de force aux étriers de frein, le coefficient de frottement entre les disques et les plaquettes de frein, ainsi que le comportement de la suspension ont été extraits à partir de mesures effectuées sur un vrai vélo avec un ABS désactivé. L’équipe a constaté que la vitesse de la roue avant, la décélération et l’accélération longitudinale simulées correspondaient étroitement aux résultats obtenus à partir du vélo réel. À partir de ce modèle Simulink validé, le code a ensuite été généré et téléchargé sur une machine Speedgoat® temps réel, elle-même interfacée avec le matériel ABS.
Le banc d'essai physique comprend un guidon avec un levier de frein avant hydraulique actionné par un vérin pneumatique. Un capteur détecte la force exercée sur l'étrier de frein, servant ainsi de seule entrée au vélo électrique virtuel. Une roue phonique, alimentée par un moteur électrique et un signal du modèle temps réel, simule la rotation de la roue avant pour générer le signal du capteur de vitesse pour l'ABS. De plus, le modèle temps réel simule l'unité de mesure inertielle (IMU) embarquée, en calculant l'accélération du vélo électrique et en la transmettant au hardware ABS via un message CAN, à l'aide de la bibliothèque de drivers d'E/S Speedgoat.
Le modèle de vélo est entièrement personnalisable, ce qui lui permet de s'adapter à tout type de vélo électrique ou de répartition de poids. Il peut être intégré aux systèmes ABS existants provenant de divers fournisseurs et permet l'automatisation des tests. Les constructeurs de vélos électriques et les fabricants d'ABS peuvent l'utiliser pour valider rapidement les performances de manière quantitative, sûre et reproductible, pour de nombreux cas de test. L'expertise acquise par l'équipe HES-SO est destinée à être utilisée dans les futurs projets de développement, au sein des secteurs de l'automobile et des engins de construction.
