Lilium souhaitait construire un laboratoire de systèmes d’alimentation électrique (EPSL) de pointe pour ses avions eVTOL, tout en étant confronté à des défis tels que l’évolution des normes EASA et FAA, une tension de batterie élevée jusqu’à 1 200 V CC et la nécessité de tests de sécurité robustes. Le laboratoire avait besoin d’une solution au développement rapide pour respecter les délais du marché et devait intégrer des tests fluidiques, mécaniques et électriques dans un seul système, exigeant des équipements avancés et un contrôle qualité strict.
NI et EN4, un partenaire NI, ont uni leurs forces et leur expertise pour développer l’installation EPSL dédiée aux avions eVTOL de Lilium, qui combine l’intégration du système EN4 avec les technologies de test et de mesure de NI. Cette collaboration a créé un environnement de test modulaire et extensible, permettant un développement immédiat et une pérennisation pour répondre aux exigences en constante évolution. L’atténuation des risques et l’intégration transparente entre EN4, NI et Lilium étaient essentielles à la réussite du projet.
La mission de Lilium de révolutionner la mobilité aérienne régionale avec ses avions électriques à décollage et atterrissage verticaux (eVTOL) est considérablement accélérée par son laboratoire de systèmes d’alimentation électrique de pointe. L’installation de test permet Lilium d’installer les composants clés de l’avion d’une manière représentative de son fonctionnement. Cette configuration produit un environnement de test intégré dans lequel les composants qui fonctionnent bien séparément sont évalués collectivement, ce qui permet de découvrir la manière dont ils fonctionnent ensemble dans différents scénarios. Les ingénieurs recréent des scénarios de vol à l’aide d’un logiciel personnalisé à partir d’une salle de contrôle, détectant ainsi toute défaillance potentielle en temps réel pour garantir que chaque système fonctionne correctement avant le premier vol habité de l’avion.
La capacité du laboratoire à effectuer des tests d’intégration approfondis est primordiale pour réduire les risques potentiels liés aux problèmes en vol. Plusieurs phases sont définies pour anticiper et réaliser divers tests. Par exemple, ces phases incluent une version préliminaire des unités sous test (UUT) avec une configuration de laboratoire partielle à l’aide de dynamomètres et de simulateurs de batterie, puis une version de vol des UUT avec un laboratoire de test complet et entièrement équipé comprenant de véritables blocs batterie. Le laboratoire garantit que ces pièces fonctionnent de manière harmonieuse en vérifiant le bon fonctionnement des différents composants. Cet environnement contrôlé permet à Lilium d’identifier et de gérer les lacunes qui pourraient se manifester uniquement lors de scénarios de vol réels, améliorant ainsi la fiabilité ainsi que la sécurité. Selon l’état du test, certains sont requis pour le premier vol habité, tandis que des tests ultérieurs sont nécessaires pour la certification.
De plus, le laboratoire permet de réaliser des tests d’abus qui ne sont pas pratiques ou dangereux à exécuter pendant un vol réel, tels que l’injection de court-circuit et de défaillance en circuit ouvert. Ces tests sont essentiels pour démontrer que l’eVTOL est suffisamment robuste en cas de défaillance et s’assurer que l’avion est capable de résister et de gérer en toute sécurité des scénarios inattendus. Ces tests rigoureux sont essentiels pour répondre aux normes de sécurité élevées stipulées pour l’aviation.
Alors que la réglementation aéronautique continue d’évoluer, les capacités de test complètes du laboratoire sont fondamentales pour la certification. Le laboratoire aide Lilium à répondre à des critères réglementaires stricts en testant et en simulant divers scénarios, ce qui ouvre la voie à l’obtention des certifications requises pour leurs avions. Même après la certification de l’avion et sa mise en service, le laboratoire continue de soutenir la recherche et le développement continus pour assurer la sécurité et améliorer les fonctionnalités, en faisant office de jumeau numérique et électrique pour l’avion tout au long de son cycle de vie.
Avec le matériel et les logiciels de pointe de NI, intégrés de manière transparente par EN4, Lilium dispose d’une solution de test complète. Cette solution comprend des convertisseurs de puissance pour le contrôle de dynamomètre, ERS-BIC 1 MW, tous contrôlés par le matériel NI PXI. Les systèmes PXI de NI facilitent l’acquisition de données, l’automatisation des cellules de test et le test HIL, tandis que NI LabVIEW pour Windows, LabVIEW Real-Time et LabVIEW FPGA permettent le développement de logiciels. Le driver NI EtherCAT assure une communication efficace et la gestion et l’analyse de données sont gérés par NI DIAdem.
En utilisant l’architecture de NI pour fournir à Lilium une solution clé en main, ce système unique intègre dans DIAdem la modélisation, le bus de communication, l’acquisition, le contrôle, l’électronique de puissance et le post-traitement. Le simulateur de batterie ERS-BIC est utilisé pour contrôler les niveaux de puissance et de tension élevés. L’utilisation des services NI, ressource vitale pour Lilium, garantissait la traçabilité de l’étalonnage. En outre, l’utilisation de la même plate-forme dans LabVIEW facilite la collaboration en ce qui concerne le développement de logiciels, permettant aux pièces développées par EN4 et Lilium de fonctionner ensemble de manière fluide. Cette intégration de l’expertise d’EN4 avec les produits matériels et logiciels avancés de NI, combinée aux contributions clés de Lilium à la conception et au développement de la solution, a fourni une base solide pour des tests et un développement rigoureux, garantissant ainsi la sécurité, la fiabilité et la conformité réglementaire.
Le partenariat entre EN4 et NI a permis de fournir à Lilium un environnement de test efficace et flexible adapté à ses systèmes eVTOL. Les solutions matérielles et logicielles de NI, ainsi que l’expérience d’EN4 dans la conception et l’intégration de systèmes, ont permis un contrôle, une collecte et une analyse précis des données tout au long du processus de test. Souvent, le client doit tester le même appareil sur différents bancs de test, en soulignant l’importance de l’ouverture du code pour utiliser des composants logiciels dans différents systèmes, ce qui permet de gagner du temps et des ressources.
Cette solution complète accélère le développement en facilitant les tests itératifs, l’identification précoce des problèmes et la rectification, réduisant ainsi les délais et les coûts. De plus, la solution EN4 et NI a permis de modéliser efficacement certains composants, ce qui est crucial pour maximiser les fonctionnalités et les performances. La précision et la fiabilité de haut niveau sont garanties dans les performances de mesure, ce qui est essentiel pour la certification dans un secteur aussi critique.
En outre, la vaste expérience d’EN4 dans l’industrie automobile a permis de surmonter les problèmes particuliers rencontrés par le secteur eVTOL, qui sont similaires à ceux des tests automobiles. Cette expertise était essentielle pour répondre aux exigences uniques du développement d’avions eVTOL. La solution EN4 et NI a fait preuve de dynamisme et d’évolutivité, s’adaptant rapidement aux exigences de test changeantes qui caractérisent une industrie technologique de pointe. Cette adaptabilité a permis de rationaliser davantage le processus de certification, en assurant le respect des normes aéronautiques strictes tout en accélérant le parcours de Lilium vers la préparation au marché.
NI, associé à l’expertise d’EN4, s’engage à accompagner Lilium tout au long du parcours de préparation au marché et de lancement commercial de l’eVTOL. Notre collaboration s’étend au-delà du laboratoire pour assurer le succès de l’avion révolutionnaire eVTOL de Lilium. En tirant parti de notre expertise en matière d’optimisation de la fabrication, d’intégration de systèmes, de tests, de contrôle qualité et de conformité réglementaire, nous continuons à travailler en étroite collaboration avec Lilium pour rationaliser ses processus et établir des chaînes d’approvisionnement robustes, répondant efficacement à la demande du marché pour ses avions eVTOL révolutionnaires.
Un partenaire NI est une entité professionnelle indépendante de NI et n’a aucune relation d’agence ou de « joint-venture » et n’est membre d’aucune association professionnelle incluant NI.