REESS — Système de stockage d'énergie rechargeable pour les essais CEM des VE

Qu’est-ce que le REESS ?

REESS signifie Rechargeable Energy Storage System (Système de Stockage d’Énergie Rechargeable). Dans le contexte des réglementations CEM automobiles, le REESS désigne le dispositif de stockage d’énergie rechargeable qui fournit l’énergie électrique pour la propulsion du véhicule. Cela comprend les packs de batteries haute tension utilisés dans les véhicules électriques à batterie (BEV), les véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV) et les véhicules électriques hybrides (HEV), ainsi que d’autres technologies de stockage rechargeables telles que les supercondensateurs ou les systèmes à volant d’inertie utilisés dans les chaînes de traction électrifiées.

Le terme REESS est largement utilisé dans le Règlement UNECE n° 10 (ECE R10) pour définir les exigences spécifiques d’essais CEM pour les véhicules qui tirent leur puissance de propulsion d’une source de stockage d’énergie rechargeable. Alors que les véhicules électriques sont devenus un segment majeur du marché automobile mondial, les dispositions relatives au REESS dans l’ECE R10 ont gagné en portée et en importance, en particulier avec la Révision 7.

Pourquoi le REESS est important pour les essais CEM

Les véhicules électriques présentent des défis uniques de compatibilité électromagnétique par rapport aux véhicules conventionnels à moteur à combustion interne (MCI). L’électronique de puissance haute tension qui gère le flux d’énergie entre le REESS et le moteur électrique génère des émissions électromagnétiques significatives sur un large spectre de fréquences. Les sous-systèmes clés pertinents pour la CEM associés au REESS comprennent :

Pack de batteries haute tension : le REESS lui-même, comprenant les modules de cellules, les barres omnibus et le câblage interne, peut agir comme une antenne ou un chemin de couplage pour les émissions conduites et rayonnées.
Système de gestion de batterie (BMS) : l’unité de commande électronique qui surveille les tensions des cellules, les températures et l’état de charge. Le BMS communique via des bus numériques et peut être à la fois une source et une victime d’interférences électromagnétiques.
Convertisseur DC-DC : convertit la sortie haute tension du REESS (typiquement 400 V ou 800 V) en bus auxiliaire 12 V. Les convertisseurs de puissance à commutation sont des sources bien connues d’émissions électromagnétiques large bande.
Chargeur embarqué (OBC) : convertit le courant secteur CA en CC pour charger le REESS. L’OBC fonctionne à des niveaux de puissance élevés avec un bruit de commutation significatif.
Onduleur/entraînement moteur : contrôle le moteur de traction électrique en utilisant la modulation de largeur d’impulsion (MLI) à haute tension et à courant élevé. Les fronts de commutation rapides produisent des émissions du kilohertz à des centaines de mégahertz.
Système de transfert d’énergie sans fil (WPT) : systèmes de charge par induction qui couplent l’énergie magnétiquement d’un socle au sol vers le véhicule. Les systèmes WPT fonctionnent à des fréquences spécifiques (typiquement 85 kHz) et nécessitent une gestion CEM soigneuse.

Le REESS dans l’ECE R10 : Annexes applicables

L’ECE R10 traite les véhicules équipés de REESS à travers plusieurs annexes qui définissent des procédures d’essai et des exigences spécifiques :

Annexe 7 — Émissions électromagnétiques large bande du véhicule

Pour les véhicules avec REESS, les essais d’émissions large bande doivent être réalisés avec la chaîne de traction électrique fonctionnant dans des conditions définies. Le véhicule doit être testé en mode de conduite électrique (le cas échéant) avec le REESS à un état de charge (SoC) spécifié. Le règlement définit la plage de SoC qui doit être maintenue pendant les essais pour garantir des niveaux d’émission représentatifs.

Annexe 8 — Émissions électromagnétiques bande étroite du véhicule

Les essais d’émissions en bande étroite suivent des exigences similaires de mode de fonctionnement du REESS. Le DUT (véhicule) doit être exploité dans des modes qui activent tous les systèmes d’électronique de puissance haute tension pertinents, y compris l’onduleur, le convertisseur DC-DC et tout système de gestion thermique actif pour le REESS.

Annexe 9 — Immunité du véhicule aux rayonnements électromagnétiques

Les essais d’immunité des véhicules équipés de REESS vérifient que les systèmes électroniques du véhicule, y compris le BMS et le contrôleur moteur, continuent de fonctionner en sécurité lorsqu’ils sont exposés à des champs électromagnétiques externes. L’essai doit démontrer que le véhicule ne présente aucun dysfonctionnement critique pour la sécurité tel qu’une accélération involontaire, une perte de freinage ou une décharge incontrôlée du REESS.

Annexes au niveau des SEE

Les composants individuels associés au REESS (tels que le BMS, l’OBC, le convertisseur DC-DC et l’onduleur) peuvent également être testés en tant que sous-ensembles électroniques (SEE) dans le cadre des annexes pertinentes de l’ECE R10. Les essais au niveau des composants nécessitent des configurations d’essai appropriées qui reproduisent l’environnement haute tension et les conditions de fonctionnement du véhicule.

Configurations d’essai pour les véhicules REESS

Exigences relatives à l’état de charge

L’état de charge du REESS pendant les essais CEM doit être contrôlé et documenté. L’ECE R10 spécifie que le REESS doit être à un état de charge qui permet au véhicule de fonctionner dans son mode de conduite normal pendant toute la durée de l’essai. Les exigences typiques comprennent :

Paramètre	Exigence
SoC minimum au début de l’essai	Suffisant pour une conduite électrique soutenue
Plage de SoC pendant l’essai	Maintenue dans la plage de fonctionnement normal spécifiée par le constructeur
Essai en état de charge	Essais séparés avec l’OBC actif (charge CA)
Essai en état de décharge	Véhicule fonctionnant en mode de conduite électrique

Modes de fonctionnement à tester

Les véhicules équipés de REESS doivent être testés dans plusieurs modes de fonctionnement pour capturer tous les scénarios d’émission et d’immunité pertinents :

Mode de conduite électrique : le véhicule est entraîné par le moteur électrique avec l’énergie fournie par le REESS. L’onduleur, le convertisseur DC-DC et le BMS sont tous actifs.
Mode de charge (CA) : le chargeur embarqué charge activement le REESS à partir d’une alimentation CA. Ce mode génère des émissions associées aux circuits de correction du facteur de puissance et à la conversion CA-CC.
Mode de charge (CC) : si le véhicule prend en charge la charge rapide CC, les émissions pendant la charge CC peuvent également être évaluées, bien que le chargeur hors véhicule ait typiquement ses propres exigences CEM.
Mode de freinage régénératif : le moteur électrique fonctionne comme un générateur, renvoyant l’énergie dans le REESS. Ce mode peut produire des caractéristiques d’émission différentes par rapport au mode de traction.
Mode veille/contact mis : le véhicule est sous tension mais ne se déplace pas. Le BMS, la gestion thermique et les systèmes auxiliaires sont actifs.

Sécurité haute tension pendant les essais

Les essais CEM des véhicules équipés de REESS nécessitent le strict respect des procédures de sécurité haute tension. Le personnel d’essai doit être formé à la sécurité haute tension, et l’installation d’essai doit être équipée d’équipements de sécurité appropriés comprenant des outils isolés, des équipements de protection individuelle (EPI) et des procédures de déconnexion d’urgence. Le REESS doit être correctement isolé et surveillé tout au long de l’essai.

Défis des essais CEM du REESS

Émissions électromagnétiques de l’électronique de puissance

L’électronique de puissance haute tension des véhicules équipés de REESS génère des émissions large bande qui peuvent s’étendre de quelques dizaines de kilohertz à plusieurs centaines de mégahertz. Les transitions de commutation rapides dans l’onduleur et le convertisseur DC-DC produisent des harmoniques qui peuvent se coupler dans le faisceau de câblage du véhicule et rayonner depuis les chemins de câbles et les interstices des panneaux de carrosserie. Une conception CEM efficace nécessite une attention particulière au filtrage, au blindage et à la mise à la masse des composants haute tension.

Le pack de batteries comme élément CEM

Le pack de batteries du REESS est une grande structure conductrice qui peut influencer le comportement électromagnétique du véhicule. Le boîtier du pack peut agir comme un blindage ou comme une cavité résonante, selon sa construction et sa mise à la masse. Le câblage interne et les interconnexions de cellules peuvent créer des chemins de couplage pour le bruit haute fréquence. La liaison appropriée du boîtier du REESS au châssis du véhicule est critique pour les performances CEM.

Reproductibilité des résultats d’essai

Le maintien de conditions de fonctionnement REESS cohérentes pendant les essais CEM est essentiel pour des résultats reproductibles. Les variations de l’état de charge, de la température de la batterie et des conditions de charge peuvent toutes affecter les niveaux d’émission. Les procédures d’essai doivent définir ces paramètres avec précision et les surveiller tout au long de la mesure.

Comment TESTUPS peut vous aider

TESTUPS a investi dans une infrastructure d’essai spécialisée pour les essais CEM des véhicules équipés de REESS, comprenant des chambres d’essai capables de supporter la haute tension, des alimentations CA et CC programmables pour les essais en mode de charge, et des systèmes dynamométriques pour les essais d’émissions et d’immunité en mode de conduite. Nos ingénieurs sont formés aux procédures de sécurité haute tension et expérimentés dans les exigences spécifiques des Annexes 7, 8 et 9 de l’ECE R10 pour les véhicules électriques. Nous prenons en charge les essais dans tous les modes de fonctionnement du REESS et fournissons des rapports détaillés adaptés à la soumission d’homologation de type.

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