Bancs de puissance à 4 roues motrices avec liaison des essieux

L’évolution des bancs de puissance. Les années 1990, l’évolution de l’électronique des véhicules et le développement des bancs de puissance avec liaison des essieux
Dans les années 1990, les producteurs commencèrent à intégrer des systèmes de contrôle électronique de la traction dans les véhicules, qui ont continué à évoluer progressivement au cours des années suivantes (TCR, ASR, ESP, etc.).
Ces systèmes, caractérisés par différentes fonctions et méthodes, sont utilisés pour « couper » la puissance fournie par le véhicule et favoriser ainsi l’adhérence et la stabilité lors de la conduite. Ces systèmes sont les mêmes que ceux qui rendent difficile de tester un véhicule à 4 roues motrices avec des bancs de puissance sans liaison des essieux, dans un premier temps sans assurer aucune fonction de désactivation des commandes de traction (avec le risque de fausser les résultats des essais en raison de l’absence de possibilité de disposer de toute la puissance du moteur).
Pour répondre à ces exigences, les premiers bancs de puissance avec liaison des essieux ont été produits dans les années 1990. L’idée consistait à offrir un produit capable de simuler parfaitement les conditions de conduite sur route. Ce principe DEVRAIT permettre de tester correctement et rapidement n’importe que véhicule (sans qu’il soit plus nécessaire de se soucier du contrôle de la traction).

Toutefois, ces produits n’assuraient pas les performances escomptées, car ils sacrifiaient la précision de mesure et la reproductibilité des essais à la supposée facilité d’utilisation.

MAUVAISE précision des bancs de puissance avec liaison des essieux

Tout banc de puissance avec liaison des essieux doit assurer une inertie supplémentaire déterminée par la présence de composants de transmission et par leurs frottements respectifs,
qui affectent inévitablement la capacité d’obtenir des mesures précises. Outre des problèmes évidents de synchronisation parfaite des essieux, il faut généralement toujours garder à l’esprit que plus d’inertie équivaut à une moindre précision de mesure. De même, un moindre contrôle du frottement dû au jeu (entre les composants de transmission) entraîne une faible reproductibilité des essais.

De nombreuses solutions techniques disponibles sur le marché ne permettent pas de garantir des essais avec des erreurs inférieures à +/- 10%, ce qui rend les instruments susmentionnés quasiment inutilisables (de nombreux utilisateurs recherchent à remédier à ce problème en effectuant des essais répétés, ce qui entraine une perte de temps et d’énergie et implique le recours au calcul de « moyennes pondérées » pour obtenir des résultats acceptables).

Les bancs de puissance avec simple liaison des essieux (sans systèmes de traction électriques) permettent de tester tout type de véhicule. Toutefois, cela ne garantit pas la précision voulue, car ils ne sont pas capables de reproduire parfaitement les conditions de conduite sur route, laissant l’électronique intervenir sur la puissance du moteur (ce qui entraine une distorsion des données recueillies lors des essais).

POUR FAIRE SIMPLE : en « sentant » les essieux avant et arrière tourner de manière synchrone, l’électronique du véhicule ne devrait pas intervenir, car ils reproduisent les conditions de fonctionnement du véhicule sur la route, et donc ne pas détecter d’anomalies susceptibles de compromettre sa stabilité.

IMPOSSIBILITÉ TECHNIQUE DE CRÉER UNE SYNCHRONISATION PARFAITE: Les attentes créées par le produit rencontrent des problèmes techniques inévitables sur le plan pratique.
La sensibilité croissante des systèmes de contrôle électroniques permet de percevoir les plus petits écarts, et ils interviennent donc en limitant la puissance du moteur, ce qui invalide l’essai en cours.

Il est techniquement impossible de garantir une synchronisation parfaite tout en maintenant la précision de mesure, à moins de produire et de proposer des technologies et des solutions beaucoup plus complexes et coûteuses que celles qui sont actuellement disponibles sur le marché pour le même usage (comme par exemple les bancs d’essai destinés au secteur de l’homologation, alimentés par des moteurs électriques, dont les coûts d’exploitation sont très élevés, à commencer par les opérations d’installation et de maintenance nécessaires pour atteindre des améliorations significatives du réseau électrique, exigeant un minimum de 60 kW, contre 7 kW pour nos bancs d’essai).
La manière la plus simple de démontrer cela est un simple essai avec un véhicule et l’installation d’un système ESP. Au cours de l’essai, on remarque facilement que le témoin correspondant s’allume sur le tableau de bord, entraînant la limitation de la puissance du moteur. L’essai qui en résulte n’est donc pas valable car il ne représente pas la puissance réelle du moteur.

De plus, même en l’absence d’intervention du système électronique, ce type de banc d’essai n’est pas en mesure de garantir la précision et la reproductibilité des essais.

Suite aux progrès récents, de nouveaux capteurs de contrôle (tels que les gyroscopes) ont récemment été introduit dans la cabine. Comme d’autres types de capteurs de sécurité feront certainement leur apparition à l’avenir (et qu’il est impossible de prévoir de quel type ils seront), ce progrès technologique réduira de plus en plus l’efficacité des bancs de puissance « avec liaison des essieux », conduisant inévitablement à la recherche de solutions « électroniques », très utiles pour désactiver les capteurs susmentionnés lors des essais au banc (une tendance déjà affirmée et due notamment aux règlementations de plus en plus stricte en matière de lutte contre la pollution).

D’autres développements dans l’industrie électronique (notamment en matière de sécurité active et passive des véhicules) jalonnent le parcours conduisant à une intégration plus poussée des unités de contrôle des véhicules. Les fabricants mettent en œuvre des protocoles efficaces en vue d’accroitre le contrôle et l’intégration des divers systèmes. L’un des objectifs communs est par exemple d’empêcher que le moteur fournisse sa puissance maximum en l’absence de signal de l’une des unités « périphériques ».
Ceci serait interprété comme une erreur par le body computer ECU et entraînerait l’arrêt du moteur (rendant plus difficile l’essai de véhicules sur des bancs d’essai sans utiliser de systèmes désactivant les contrôles électroniques)

C’est pourquoi Bapro n’a jamais proposé et ne proposera jamais, sauf exigence spécifique, de solutions avec « liaison mécanique des essieux ».

Bapro a développé et breveté la synchronisation électronique des essieux, qui permet un contrôle à haute fréquence et garantit donc la précision typique de nos bancs d’essai de puissance.

La philosophie de Bapro consiste à proposer des bancs qui se distinguent par leur précision, leur fiabilité et la reproductibilité des essais, des caractéristiques que cette solution technique n’est pas en mesure d’assurer.

Bapro a choisi le développement et l’implémentation de systèmes logiciels appelés MODE BANC D’ESSAI (Consulter la rubrique relative AU MODE BANC D’ESSAI), capables de désactiver les capteurs de contrôle susmentionnés et qui permettent donc d’effectuer des essais efficaces et fiables de la puissance au vilebrequin, indépendamment des progrès actuels et futurs des systèmes de contrôle électroniques des véhicules.

BANCS DE PUISSANCE AVEC LIAISON MÉCANIQUE DES ESSIEUX
analyse critique des AVANTAGES et INCONVÉNIENTS des différentes solutions techniques adoptées :

• liaison hydraulique entre les essieux :Avantages : Faible charge d’inertie/fourchette de prix basse/moyenne

  Inconvénients : Coûts élevés de maintenance ordinaire et extraordinaire ; montage autonome impossible ; retard de synchronisation entre les essieux en raison des limites techniques de la transmission hydraulique, suffisant pour rendre impossible l’exécution d’essai sur des véhicules dotés de contrôles électroniques particulièrement sensibles (probable intervention des dispositifs électroniques), d’où l’absence de reproductibilité des essais.

  La sensibilité et l’étalonnage du banc d’essai peuvent être compromis par différentes conditions de fonctionnement et la viscosité de l’huile dans le circuit hydraulique, notamment lors de la phase de décélération en roue libre (calcul de la puissance dissipée), pouvant entrainer des erreurs de mesure de plus de 20 % (reproductibilité des essais). Montage autonome impossible en raison de la nature complexe du produit.

• Liaison mécanique entre les essieux avec un joint de cardan :Avantages :

  Bonne synchronisation, fourchette de prix moyenne.Inconvénients : Coûts élevés, montage autonome impossible ; forte probabilité d’intervention de systèmes électroniques en raison de la charge d’inertie élevée ; impossibilité de déterminer précisément la puissance de frottement dissipée entre les composants de transmission, conduisant à des erreurs de mesure de plus de +/- 15 % et à l’absence de reproductibilité des essais.

  Particulièrement inadapté aux véhicules peu puissants, au point de compromettre la possibilité d’essai en raison de cette augmentation de la charge d’inertie, ce qui aggrave encore les défauts cités précédemment.
  Montage autonome impossible en raison de la nature complexe du produit et grandes dimensions dues au système de transmission.

• Liaison mécanique entre les essieux avec une courroie :
  
  Avantages : synchronisation modeste, faible charge d’inertie totale et fourchette de prix basse/moyenne.Inconvénients : Impossibilité de déterminer précisément la puissance de frottement dissipée entre les composants de transmission et l’hystérésis de la courroie (notamment lors de la phase de décélération en roue libre), d’où des erreurs de mesure de plus de +/- 15 %.
  Absence de reproductibilité des essais.

   

  Exige une maintenance fréquente (temps d’arrêt de la machine) pour la tension et le remplacement de la courroie, avec des pièces détachées coûteuses, pour garantir le bon fonctionnement et empêcher tout patinage entre la courroie et la poulie. (Le patinage se vérifie sur la plupart des bancs d’essai sur le marché.) Interventions fréquentes des systèmes de contrôle électroniques, d’où l’absence de reproductibilité des essais.
  Montage autonome impossible en raison de la nature complexe du produit.

• Banc d’essai synchronisé avec moteurs électriques
  
  Avantages : synchronisation modeste mais insuffisante ; possibilité de tester presque tous les véhicules jusqu’à un maximum de 250 CV.Inconvénients : Coûts d’achat et d’exploitation élevés (amélioration du réseau électrique à au moins 60 kW !) ;
  de plus, la synchronisation est insuffisante pour tester des véhicules de plus de 250 CV, en raison de la puissance limitée des moteurs électriques et de valeurs d’accélération maximum inférieures à 2 m/s 2 .

   

  Montage autonome impossible en raison de la nature complexe du produit ; coûts énergétiques élevées, d’où des coûts d’amélioration du système (60 kW minimum).

• liaison hydraulique entre les essieux :Avantages : Faible charge d’inertie/fourchette de prix basse/moyenne

  Inconvénients : Coûts élevés de maintenance ordinaire et extraordinaire ; montage autonome impossible ; retard de synchronisation entre les essieux en raison des limites techniques de la transmission hydraulique, suffisant pour rendre impossible l’exécution d’essai sur des véhicules dotés de contrôles électroniques particulièrement sensibles (probable intervention des dispositifs électroniques), d’où l’absence de reproductibilité des essais.

  La sensibilité et l’étalonnage du banc d’essai peuvent être compromis par différentes conditions de fonctionnement et la viscosité de l’huile dans le circuit hydraulique, notamment lors de la phase de décélération en roue libre (calcul de la puissance dissipée), pouvant entrainer des erreurs de mesure de plus de 20 % (reproductibilité des essais). Montage autonome impossible en raison de la nature complexe du produit.

• Liaison mécanique entre les essieux avec un joint de cardan :Avantages :

  Bonne synchronisation, fourchette de prix moyenne.Inconvénients : Coûts élevés, montage autonome impossible ; forte probabilité d’intervention de systèmes électroniques en raison de la charge d’inertie élevée ; impossibilité de déterminer précisément la puissance de frottement dissipée entre les composants de transmission, conduisant à des erreurs de mesure de plus de +/- 15 % et à l’absence de reproductibilité des essais.

  Particulièrement inadapté aux véhicules peu puissants, au point de compromettre la possibilité d’essai en raison de cette augmentation de la charge d’inertie, ce qui aggrave encore les défauts cités précédemment.
  Montage autonome impossible en raison de la nature complexe du produit et grandes dimensions dues au système de transmission.

• Liaison mécanique entre les essieux avec une courroie :
  
  Avantages : synchronisation modeste, faible charge d’inertie totale et fourchette de prix basse/moyenne.Inconvénients : Impossibilité de déterminer précisément la puissance de frottement dissipée entre les composants de transmission et l’hystérésis de la courroie (notamment lors de la phase de décélération en roue libre), d’où des erreurs de mesure de plus de +/- 15 %.
  Absence de reproductibilité des essais.

   

  Exige une maintenance fréquente (temps d’arrêt de la machine) pour la tension et le remplacement de la courroie, avec des pièces détachées coûteuses, pour garantir le bon fonctionnement et empêcher tout patinage entre la courroie et la poulie. (Le patinage se vérifie sur la plupart des bancs d’essai sur le marché.) Interventions fréquentes des systèmes de contrôle électroniques, d’où l’absence de reproductibilité des essais.
  Montage autonome impossible en raison de la nature complexe du produit.

• Banc d’essai synchronisé avec moteurs électriques
  
  Avantages : synchronisation modeste mais insuffisante ; possibilité de tester presque tous les véhicules jusqu’à un maximum de 250 CV.Inconvénients : Coûts d’achat et d’exploitation élevés (amélioration du réseau électrique à au moins 60 kW !) ;
  de plus, la synchronisation est insuffisante pour tester des véhicules de plus de 250 CV, en raison de la puissance limitée des moteurs électriques et de valeurs d’accélération maximum inférieures à 2 m/s 2 .

   

  Montage autonome impossible en raison de la nature complexe du produit ; coûts énergétiques élevées, d’où des coûts d’amélioration du système (60 kW minimum).