Dans le cadre de son programme de ressourcement, le Carnot ESP a soutenu et financé FROID, un projet de R&D collaborative réalisé par un partenariat de deux laboratoires: le CERTAM et le CEVAA. Son but: la conception un banc e-NVH pour optimiser la performance vibre-acoustique des moteurs électriques afin d’accompagner la mobilité électrique.
L’article est initialement paru sur le site du groupe 6-napse: https://6-napse.com/banc-e-motor-tester-acoustique-moteurs-electriques-de-demain/
Les moteurs électriques de demain
Depuis quelques années, l’électrification des véhicules représente un enjeu majeur de consommation et de production industrielle. Toute la dynamique actuelle du marché automobile en atteste : tous les constructeurs se tournent vers la mobilité électrique.
Une attention particulière est portée sur les moteurs électriques. En effet, les fabricants de moteurs et les constructeurs de véhicules automobiles cherchent à améliorer leur performance et leur durabilité. Cependant, aucune grande révolution n’est attendue. Il est estimé que d’ici quelques années, nous aurons atteint le maximum de rendement des motorisations électriques. Néanmoins, leurs performances vibro-acoustiques resteront des critères différenciants.
La bataille se jouera principalement sur les batteries électriques avec des technologies différentes et des autonomies plus longues.
Optimisation vibro-acoustique de la motorisation électrique
Le levier de conception des moteurs de demain reposera notamment sur la vibro-acoustique de la motorisation électrique. En effet, les moteurs électriques génèrent des bruits hautes fréquences (très aigus). C’est ce que l’on appelle par exemple le phénomène de sirènement.
Dans ce cadre, les constructeurs de véhicules électriques (particuliers, véhicules autonomes, professionnels, L6-L7) chercheront à réduire ces nuisances sonores très désagréables pour les occupants et pour l’environnement sonore extérieur.
Pour travailler sur l’optimisation des moteurs selon des critères vibro-acoustique, le CEVAA, bureau d’études spécialiste de l’acoustique et des vibrations, est doté d’outils de simulation. Il est ainsi possible de modéliser le comportement d’un moteur électrique, de calculer les forces électromagnétiques et d’en déduire le bruit rayonné par le moteur. D’un point de vue expérimental, le CEVAA est aussi en capacité de réaliser des mesures en chambre semi-anéchoïque et des mesures sur pistes (pour caractériser la performance vibro-acoustique du véhicule électrique).
Par ailleurs, le CEVAA s’est associé avec le CERTAM dans le cadre du projet FROID pour travailler directement sur le moteur électrique.
Projet FROID : étude du comportement vibro-acoustique d’un moteur en température
Le projet de recherche FROID est soutenu et financé par le Carnot ESP, Dans ce cadre, le CEVAA intervient pour étudier le comportement vibro-acoustique d’un moteur dans le cas de changement de température. Le moteur testé et support d’étude du projet FROID est celui de la Peugeot e208.
Le projet se décline en deux phases : une phase de campagne d’essais à température ambiante déjà menée et une phase en températures froides.
Lors de la 1ère phase de recherche, le CEVAA est venu coiffer le banc e-motor d’un caisson semi-anéchoïqueparfaitement adapté. Le spécialiste en ingénierie a ainsi validé le fait que ce caisson permettait de faire des mesures acoustiques permettant de déterminer la puissance acoustique rayonnée selon la norme ISO 3744.
Ce dispositif a permis de mesurer le rayonnement acoustique du moteur dans des conditions de bruit de fond faible. Il a également permis de relever des régimes de vitesse critique pour lesquels il est possible d’observer des couplages entre les ordres du moteur (les excitations) et les phénomènes de résonnance du carter moteur et de l’onduleur.
À la suite de l’identification des régimes critiques, le CEVAA a déployé de la vibrométrie laser 3D pour mesurer les déformées opérationnelles du moteur et comprendre comment elles participaient à son rayonnement acoustique.
La 2e phase du Projet FROID implique la réalisation d’une campagne d’essais en températures négatives. Dans ce cadre, le banc e-motor du CERTAM sera équipé d’un système de climatisation. L’analyse de son comportement structural fera aussi l’objet de développement R&D.
Déformées opérationnelles du moteur électrique
Le banc e-motor et l’expertise du CEVAA au service de l’Industrie
Suite au succès du Projet FROID et la création du banc e-NVH, le CEVAA propose dès à présent à ses clients de :
- Bénéficier de ce banc e-NVH pour mener des campagnes d’essais sur leur moteur en partenariat avec le CERTAM
- Déployer sur les bancs e-motor des industriels des solutions mobiles de mesures vibro-acoustiques (à savoir : caisson semi-anéchoïque, accélérométrie, mesure de puissance acoustique par microphonie et mesure de déformées opérationnelles par vibrométrie laser 3D)
Aujourd’hui peu de moyens de caractérisation vibro-acoustique sur moteurs électriques existent en Europe. Pourtant, ces tests sont nécessaires à l’amélioration et l’optimisation des motorisations électriques et ils représentent un véritable enjeu pour les constructeurs.
Le CEVAA peut intervenir sur l’ensemble du territoire français et chez ses voisins européens.
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