La division Ingénierie Porsche travaille constamment à l’amélioration de la sécurité et de l’efficacité des batteries haute tension des deux voitures, en développant des procédures de test qui peuvent accélérer les processus de création d’accumulateurs de nouvelle génération. Pour ce faire, les ingénieurs du constructeur automobile allemand utilisent des méthodes de test spécifiquement adaptées aux exigences de la technologie haute tension. Par exemple, les batteries haute tension sont testées sur des bancs d’essai de véhicules et de composants à les bureaux de Bietigheim-Bissingen et Nardò, tandis que des environnements de simulation hardware-in-the-loop sont disponibles pour tester le logiciel d’inverseur d’impulsions (PI). Cela implique de tester du matériel réel dans un système de véhicule virtuel.
PI joue un rôle clé dans les véhicules électriques car il convertit la tension continue de la batterie en tension alternative multiphasée et le champ tournant associé pour le moteur d’entraînement électrique. Lorsque la récupération d’énergie est active en mode surcharge, le PI travaille en sens inverse et convertit la tension AC du moteur en une tension DC servant à charger la batterie. Avant le développement du système PI-HiL, les tests devaient être effectués dans le véhicule ou sur un banc d’essai réel, avec le risque que quelque chose soit endommagé en cas d’erreurs logicielles dans l’unité de contrôle. Ingénierie Porsche a donc développé un concept de banc d’essai pour tester le logiciel PI, où le véritable calculateur PI est intégré en tant que matériel dans la boucle (HiL). Lorsque les tests HiL sont exécutés, la carte de contrôle PI n’active pas le matériel réel, mais plutôt une simulation de l’unité de puissance PI.
Ceci, à son tour, est lié à des simulations de la batterie haute tension, du moteur électrique, du système de bus et du reste du véhicule pour tenir compte de l’impact sur le contrôle PI causé par les systèmes du véhicule tels que les airbags ou le système de contrôle du frein, et le conducteur, sur le contrôle PI. Au contraire, la simulation envoie les données du capteur virtuel tels que les courants de phase et les températures à l’unité de contrôle PI, fermant ainsi la boucle de régulation. En raison des exigences élevées en matière de capacité en temps réel, les simulations pour la batterie et le reste du véhicule sont effectuées sur un ordinateur en temps réel (RTPC), tandis que des FPGA (réseaux de portes programmables sur le terrain) encore plus rapides, qui permettent des temps de simulation dans de l’ordre de la nanoseconde, sont utilisés pour l’électronique de puissance et le moteur électrique.
Les portées de tests possibles sur le banc de test HiL comprennent principalement des tests fonctionnels selon les exigences du cahier des charges, mais aussi des tests flash de nouveaux logiciels, des tests de validation comme étape de sécurité avant d’effectuer d’autres analyses dans le véhicule et des tests d’interfaces, de fonctions de diagnostic, de temps d’exécution et de cybersécurité résistance. Le développement du banc d’essai PI-HiL est le résultat d’une étroite collaboration entre plusieurs sites Porsche Engineering. Six systèmes PI-HiL sont actuellement utilisés et des plans pour augmenter cette capacité sont prévus. À l’avenir, dans les plans de Porsche Engineering d’employer des méthodes d’intelligence artificielle (IA) : à l’aide du traitement du langage naturel (NLP), l’IA doit interpréter correctement les spécifications des exigences fournies sous la forme d’un simple document texte et les convertir en code lisible par machine. Ceci est utilisé comme base pour générer automatiquement des séquences de test. Aujourd’hui, cette activité est exercée par des experts qui doivent avoir une connaissance approfondie du système mondial. Les batteries peuvent être testées dans leur état installé sur des bancs d’essai de véhicules, par exemple pour mesurer la capacité de la batterie et les courants de cycle de conduite WLTP. Ceci est particulièrement important pour les véhicules de test d’endurance, où le test de la batterie tous les 20 000 kilomètres fait partie du périmètre obligatoire du test.
Depuis deux ans, Porsche Engineering a mis en place une installation de test complète au NTC pour les « tests d’utilisation abusive » sur batteries haute tension selon GB/T et ECE. Cela implique d’examiner comment la batterie réagit en cas d’emballement thermique d’une cellule de batterie, qui pourrait, par exemple, être causé par une surchauffe. Par conséquent, l’équipe d’ingénieurs de Nardò s’est associée aux experts en sécurité et aux pompiers de NTC pour développer un concept de sécurité sophistiqué. Après la livraison, les batteries sont préparées pour être examinées avant d’être testées. Les systèmes d’extinction d’incendie à déclenchement automatique garantissent un haut niveau de sécurité. L’état de la batterie est évalué après le test. Si elle est critique, la batterie doit reposer pendant 24 heures dans une boîte verrouillée équipée de détecteurs d’incendie jusqu’à ce que les experts du NTC puissent commencer à analyser les dommages et à faire leurs conclusions. Après examen, la batterie est stockée dans un abri équipé d’un système d’extinction d’incendie en attendant son élimination.