Medición de par en vehículos eléctricos

La transición gradual de los motores térmicos a los eléctricos no solo afecta a los conceptos de movilidad sino también a la tecnología de medida en bancos de ensayos. En un futuro próximo, esos efectos serán aún más pronunciados. En comparación con los motores térmicos clásicos, los sistemas eléctricos tienen una densidad de potencia significativamente más alta, puesto que pesan menos y tienen dimensiones más reducidas. Las pérdidas de calor de los motores eléctricos se han reducido a apenas un 10%. Por tanto, convierten en energía mecánica más del 90% de la energía eléctrica que consumen. Pero, además, los motores eléctricos de los vehículos tienen velocidades de rotación considerablemente más altas, lo cual es todo un desafío para la tecnología de medida de par de los bancos de ensayos.

Velocidades de rotación más altas y múltiples interfaces

Ya en el año 2004, el transductor de par T11 de HBM marcó una nueva cota de referencia en términos de velocidad de rotación nominal. Durante mucho tiempo, el T11 ha sido el estándar indiscutible en los deportes del motor, ya que podía alcanzar una velocidad de rotación de hasta 30.000 rpm gracias a la masa reducida de su rotor y a su bajo momento de inercia. Con todo, este sensor no dejó de desarrollarse y, en 2016, fue sustituido por la serie T40.

Además de una velocidad de rotación nominal de hasta 45.000 rpm, la nueva generación de transductores dispone de interfaces EtherCAT y PROFINET. Resulta ideal para aplicaciones dinámicas y facilita en gran medida la integración de las medidas de par y velocidad de rotación en sistemas de automatización y control de más alto nivel. 

Aparte de su mayor velocidad de rotación, el comportamiento dinámico de los motores eléctricos plantea grandes exigencias a los futuros conceptos de bancos de ensayos de movilidad eléctrica. Por ello, la reducción del momento de inercia y del peso son objetivos de desarrollo prioritarios. Sin embargo, la optimización de las cadenas cinemáticas eléctrica exige mucho más a los sistemas de medición. Teniendo en cuenta que la eficiencia en la conversión de energía es superior al 90%, la precisión del sistema de medida debe ser altísima —mucho más que en el caso de los motores de combustión—, con el fin de que sea posible detectar diferencias entre distintas variantes.

Nuevos retos: exactitud y rangos de medida seleccionables libremente

El transductor de par de alta precisión T12HP tiene todo lo que hace falta para abordar esa labor de optimización. Los modelos de la serie admiten una velocidad máxima de hasta 22.000 rpm y tienen una clase de precisión de 0,02. La alta precisión de serie de estos transductores ha permitido implementar una función FlexRange™ en todo el rango de medida, hasta 10 kNm. Así, los usuarios no tienen que cambiar de un rango de medida definido a otro, sino que pueden analizar rangos seleccionables libremente.

El futuro desarrollo de la movilidad eléctrica se verá influido por una conciencia medioambiental cada vez más acentuada y por una tendencia hacia una mayor sostenibilidad. Los transductores de par con tecnología de galgas extensométricas seguirán cumpliendo un papel importante y serán parte integral del proceso de optimización de componentes de máquinas y vehículos.

Concepto de medición integrado

Este proceso de optimización exige adquirir y analizar no solo el par como variable mecánica, sino también muchas otras magnitudes mecánicas y eléctricas, que influyen en el desarrollo de las cadenas cinemáticas eléctricas. Ahí es donde entra en juego el sistema eDrive de HBM para ensayos de máquinas e inversores eléctricos: este sistema es capaz de adquirir simultáneamente señales físicas (p. ej., par), eléctricas (tensión y corriente) y señales digitales de bus (CAN). Además, permite calcular y analizar datos en tiempo real. eDrive es un sistema integrado para analizar las cadenas cinemáticas y sus pérdidas con la máxima precisión.

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