Le simulateur dynamique le plus perfectionné de l’industrie automobile

Basé sur une plate-forme mobile à haute dynamique constituée d’un hexapode mu par 6 vérins électriques, un rail rectiligne de 12 mètres de long et l’intégration de systèmes par Daimler AG, le nouveau simulateur de conduite dynamique renforce le réalisme des tests d’évaluation grâce à des mouvements en translation dans les axes x, y et z et en rotation sur 3 axes (tangage, roulis et lacet). 

Implanté au Centre de Technologie de Mercedes-Benz, le nouveau centre de simulation de conduite de Daimler AG, à Sindelfingen (Allemagne), abrite plusieurs types de simulateurs, tous optimisés pour des essais particuliers, notamment pour la recherche, l’évaluation (tests d’aptitude d’un conducteur à manœuvrer un véhicule de manière sûre) et la formation. Il comprend à la fois des simulateurs de conduite à base fixe et un simulateur d’analyse du confort de conduite déjà livré par l'entreprise Moog Industrial Group.

La cabine du nouveau simulateur abrite la maquette d’une voiture Mercedes-Benz complète, dans laquelle le pilote d’essai est assis, entouré d’un écran sur lequel sont projetées à 360° des scènes de circulation réelles avec piétons, véhicules en mouvement et bâtiments.  Elle est montée sur  la plate-forme mobile électrique de Moog Industrial Group et se présente sous la forme d’un hexapode composé de 6 vérins électriques. Elle permet des mouvements dans les 6 degrés de liberté (ou « 6DDL ») : la plate forme supérieure est mobile en translation dans les axes x, y et z et en rotation également sur 3 axes (tangage, roulis et lacet).

Le montage de l’ensemble sur un rail latéral (7^e DDL) de 12 mètres permet de simuler des mouvements latéraux de grande amplitude (comme dans le cas d’un changement de voie), ce que l’hexapode seul ne permettrait pas d’obtenir en raison de la course limitée des vérins. Le système Moog est mu sur le rail par des moteurs linéaires. Une table tournante à 90° montée dans la cabine permet d’utiliser le rail latéral à la fois pour les mouvements latéraux (pour les tests de conduite dynamiques) et longitudinaux (pour la simulation de conduite avec arrêts et démarrages).

Une technologie de pointe en matière d’efficacité énergétique

L’ensemble système cinématique hexapode – rail latéral est commandé en temps réel par un logiciel Moog. À partir de l’action du pilote sur les pédales et le volant de direction, la maquette de voiture Daimler calcule les données de position, de vitesse et d’accélération que le logiciel Moog convertit en mouvements de l’hexapode et du rail latéral, de manière à coïncider avec les réactions sensorielles attendues par le pilote. Ainsi, le pilote a l’impression de conduire une vraie voiture. Tout ce qu’il voit en projection sur l’écran correspond à ce qu’il ressent sous l’influence des mouvements de la voiture produits par l’hexapode et le rail. Ainsi, lorsqu’il appuie sur la pédale d’accélérateur, freine, tourne le volant ou roule sur une bosse virtuelle, la combinaison des images changeantes et des mouvements du système cinématique donne l’impression que la voiture circule sur une route réelle.

Avec son écran à 360° et son système de commande électrique de mouvement monté sur un rail pour les mouvements transversaux, ce simulateur dynamique est le plus perfectionné de l’industrie automobile. Le système, tel qu’il a été intégré par les ingénieurs de Daimler, est aussi doté d’une technologie de pointe en matière d’efficacité énergétique. Une partie de l’énergie de commande du simulateur provient de l’énergie qui est récupérée lors des freinages et réinjectée dans le réseau d’alimentation électrique des installations de Sindelfingen.

Si le précédent simulateur de Daimler, équipé de vérins hydrauliques, était capable de procurer une sensation de conduite suffisamment réaliste, le nouveau système électrique à haute dynamique a été spécialement conçu pour être à la fois extrêmement performant et permettre des évaluations de conduite réalistes par des conducteurs experts.

« Daimler avait songé monter tout le système sur un rail longitudinal pour disposer d’un 8^e DDL mais il a considéré que les avantages potentiels n’en justifiaient pas le surcoût » précise  Pim van den Dijssel, directeur général Europe chez Moog. « Le socle cinématique que nous avons mis au point à l’aide de nos plus récents développements en matière de conception répond aux exigences de Daimler. L’accélération et le freinage peuvent être extrêmement bien simulés en faisant basculer l’hexapode d’avant en arrière et vice versa. Si besoin est, le véhicule peut tourner sur 90°, transformant ainsi le rail latéral en rail longitudinal. Ceci permet de simuler des brusques changements de voie et des freinages brusques avec des accélérations supérieures à 1 g. »

La récupération d’énergie au freinage fait ses preuves

Après des tests couronnés de succès en Allemagne et aux Etats-Unis, le système d’entraînement hybride hydraulique HRB a démontré qu’il réduisait jusqu'à 25% la consommation de carburant ainsi que les émissions de CO2 des véhicules utilitaires tout en  diminuant de 50% l'usure des freins.  Explications.

Le concept de base d’un système de récupération d’énergie au freinage est de transformer, lors du freinage, l'énergie cinétique en énergie hydraulique et de la stocker au lieu de l'éliminer. L'énergie ainsi  stockée est ensuite réutilisée lors de la phase d'accélération, ce qui permet d'alléger le moteur à combustion. « Nos attentes concernant la réduction de consommation de diesel par le système de récupération d'énergie au freinage ont été comblées. D'après les premiers résultats, nous comptons sur une économie à hauteur de 15 à 18% pour le cycle complet. Cette tendance suffit pour justifier la prochaine acquisition d'un véhicule avec système hybride hydraulique » déclare Carsten Mielke, chef de service du transport pour le traitement des déchets du district urbain de Kassel.
« A New York, notre tournée de ramassage des ordures nous conduit dans différents quartiers avec des densités de bâtiments différentes. Pour cette raison un entraînement hybride hydraulique avec son mode de fonctionnement et de travail est la solution parfaite. De même, nous espérons que les coûts d'entretien de nos poids lourds vont sensiblement diminuer grâce à la réduction de l'usure des freins et des besoins en pièces de rechange » surenchérit  Rocco DiRico, gérant adjoint au service municipal de nettoyage de New York.
Après ces tests couronnés de succès en Allemagne et aux Etats-Unis, le système de récupération d’énergie au freinage de Rexroth  - l'entraînement hybride hydraulique HRB (Hydrostatic Regenerative Braking system) - est désormais en production. Il est plus particulièrement adapté aux véhicules utilitaires qui freinent fréquemment et de manière prolongée. Plus le freinage est intensif, plus la probabilité de diminuer la consommation de carburant par le système de récupération d'énergie est élevée, allant jusqu’à 25%.

Un processus reversible

Le HRB supporte les véhicules équipés d’une transmission mécanique conventionnelle et d’un moteur à combustion, comme par exemple les véhicules de collecte des ordures ménagères ou les véhicules de distribution. Une unité à pistons axiaux hydraulique est reliée par un réducteur à la transmission mécanique du véhicule (arbre à cadran) pour transformer l'énergie cinétique en énergie hydraulique lors du freinage. L'unité à pistons axiaux agit alors comme une pompe et exécute cette transformation d'énergie en remplissant un accumulateur à vessie hydraulique avec de l'huile hydraulique. En relation avec un bloc de commande des valves hydraulique, un boîtier de commande électronique pilote ce processus qui permet de réduire de 50% l’usure des freins.
Lors du démarrage, le processus s'inverse complètement : l'huile sous pression se décharge sous le contrôle du bloc de commande et est renvoyée via l'unité à pistons axiaux. Celle-ci devient donc un moteur, entrainé par cette huile sous pression, et transmet sa puissance à la transmission mécanique, réduisant notamment l’émission de particules grâce à une sollicitation moindre du moteur à combustion lors de l'accélération.