Oscilloscopes portables févr. 03, 2020

R&S®Scope Rider RTH – Débogage rapide de véhicules électriques

L'Elefant Racing Team de l'université de Bayreuth, en Allemagne, a besoin d'un oscilloscope portable multifonctions fiable pour le développement et la vérification de son véhicule de course électrique FR19 Loki. L'accent est mis sur la surveillance et l'analyse des données du capteur de bus CAN, les mesures CEM et les mesures sur système électrique du véhicule, ainsi que sur le système électrique haute tension. L'oscilloscope portable entièrement isolé R&S®Scope Rider RTH de Rohde & Schwarz, proposant des options de déclenchement et de décodage complètes pour les signaux de bus SPI, CAN, CAN-FD et SENT, est l'instrument T&M idéal pour cette tâche.

Essai d'endurance de véhicules électriques

Chaque année, des équipes d'étudiants de diverses universités participent à la compétition Formula Student motor racing, se déroulant sur des circuits de renommée mondiale tels que le German Hockenheimring, le Czech Autodrom Most ou le Dutch TT Circuit à Assen. Ces compétitions ne se résument pas à de simples courses, mais également à des disciplines statiques telles que l'évaluation des conceptions électriques et des business plans.

La discipline la plus prestigieuse est la course d'endurance, pour laquelle près d'un tiers de tous les points de la compétition sont attribués. Jusqu'à sept véhicules concourent les uns contre les autres sur une distance de 22 km. Le jury évalue également le rendement énergétique des véhicules. L'endurance est un défi particulier pour les participants au Formula Student en conduisant des véhicules électriques. Même un simple mauvais contact peut rapidement signifier la fin de leur course.

Exigence : vérification et débogage

Pour développer et optimiser leur voiture de course pour la saison 2018, l'Elefant Racing Team de l'université de Bayreuth recherchait un instrument pour des mesures CEM, ainsi que pour le débogage d'alimentations et de connexions de bus CAN. L'instrument devait à la fois être adapté à la vérification de cartes de circuits imprimés et pour la mesure de systèmes d'alimentation haute tension. Il devait également être portable et robuste, afin de permettre des mesures à la fois en laboratoire et sur les circuits de course.

La solution : le R&S®Scope Rider RTH

L'Elefant Racing Team a opté pour l'oscilloscope portable R&S®Scope Rider RTH, qui répond à toutes les exigences. Le R&S®Scope Rider RTH est très robuste et propose des entrées isolées permettant des mesures de tension jusqu'à 1000 V (RMS) en catégorie III, ainsi que des fonctions d'analyse spécifiques aux applications automobiles.

Très robuste et polyvalent

La robustesse de l'oscilloscope portable Rohde & Schwarz a été prouvée lors d'un accident qu'à eu l'équipe lors de son voyage retour après une course sur le circuit d'entraînement en 2018. La remorque transportant la voiture de course s'est retournée, la voiture et la plupart des outils et accessoires ont été projetés sur la route. La voiture de course était totalement hors d'usage, mais le R&S®Scope Rider RTH a survécu à l'impact sans aucun endommagement. L'instrument répond à la catégorie de protection IP 51 (IEC 60529) et aux normes militaires applicables pour la résistance aux chocs et aux vibrations.

Les sondes multivoies R&S®Scope Rider RTH peuvent être utilisées pour vérifier rapidement si la bonne tension a été appliquée et si les protocoles de communication associés tels que ceux des bus I2C, SPI ou CAN ont bien été transmis lors de la vérification des appareils et des modules ou pendant le débogage sur le circuit. Pour les applications automobiles, les options de déclenchement et de décodage de l'oscilloscope ne prennent pas seulement en charge les protocoles des bus classiques CAN et LIN, mais également des fonctions d'analyse de protocoles SENT (single edge nibble transmission), un protocole point par point utilisé pour la transmission de données de capteurs. Cela permet aux utilisateurs d'acquérir des événements, des données ou des états d'erreurs spécifiques des canaux de protocoles rapides et lents pour les transmissions SENT. Elles prennent également en charge le format des messages courts et avancés, ainsi que diverses méthodes de vérification CRC.

Exemple de mesures lors de la vérification PCB

Les sondes multivoies R&S®Scope Rider RTH ont contribué à réduire le temps passé par l'équipe sur le débogage. Bien avant que la saison des courses démarre, l'oscilloscope portable a grandement simplifié la vérification PCB. Il a fallu beaucoup moins de temps qu'avec un multimètre classique pour que l'équipe puisse vérifier si la bonne tension était appliquée partout et si les communications des bus étaient correctes. Cela concernait principalement le débogage de bus SPI et CAN. Une fois que les systèmes électroniques ont été intégrés au véhicule, le test dans le véhicule pouvait commencer.

Un voyant rouge est fixé au point le plus élevé du véhicule et il doit s'allumer de manière fiable à chaque fois qu'une tension élevée est appliquée à l'extérieur du boîtier de la batterie. Pendant la vérification, une erreur de transmission de bus CAN a été détectée. Il nous est alors paru évident qu'une résistance de terminaison avait été oubliée au cours de l'installation.

Exemple de mesure sur le circuit

La FR19 Loki est actuellement la voiture la plus rapide de l'Elefant Racing Team. La nouvelle boîte épicycloïdale permet une transmission de puissance extrêmement efficace. Le système à transmission intégrale (4 roues motrices) avec moteurs intégrés aux moyeux de roues (chacun 35 kW) et l'actionnement par vecteur de couple fournissent une traction optimale sur route dans les courbes.

Le véhicule a obtenu la cinquième place lors du test d'endurance sur le circuit Dutch Assen. Trois semaines plus tard sur le circuit Hockenheimring en Allemagne, le système haute tension s'est désactivé plusieurs fois, obligeant l'équipe à quitter la course. Afin de participer à l'Autodrom à Most à peine quelques jours plus tard, les techniciens ont immédiatement commencé à chercher

Les premières analyses n'ont révélées aucune anomalie logicielle. Donc l'équipe à utilisé le R&S®Scope Rider RTH pour analyser les communications des bus CAN. Rien. Seules les mesures sur le système électrique basse tension ont révélé une chute de tension sur la ligne de sécurité. Le système haute tension peut être activé uniquement lorsque la ligne de sécurité transporte une tension. Tout s'orientait vers un court-circuit, que l'équipe a trouvé sur une suspension de roue. Il avait été causé par le frottement d'un câble de la ligne de sécurité mal acheminé contre la direction, ce qui a été assez facile à réparer. L'Elefant Racing Team est arrivée à la quatrième place du test d'endurance et du classement général de la compétition suivante à Most.