La misurazione della coppia sui veicoli elettrici
La graduale modifica del concetto di mobilità dal motore a combustione al motore elettrico ha avuto delle conseguenze sulla tecnologia di misurazione sui banchi prova che sono destinate a diventare ancora più evidenti nel prossimo futuro. Rispetto ai motori a combustione tradizionali, i sistemi a trasmissione elettrica hanno una densità di potenza maggiore dovuta alle dimensioni inferiori e al peso ridotto. La perdita di calore dei motori elettrici è stata ridotta al 10 per cento, mentre oltre il 90 per cento dell’energia elettrica viene convertita in energia meccanica. Inoltre, i motori elettrici nei veicoli hanno velocità di rotazione nettamente superiori, il che fa sì che i banchi prova in e-mobility costituiscano una vera e propria sfida per la tecnologia di misurazione della coppia.
Velocità di rotazione superiori e interfacce multiple
Nel 2004, il torsiometro T11 di HBM ha stabilito dei nuovi standard in termini di velocità di rotazione nominale. Il T11 è stato per lungo tempo considerato lo standard negli sport con veicoli a motore e ha raggiunto velocità di rotazione fino a 30.000 rpm grazie alla massa ridotta del motore e a un momento di inerzia di massa molto basso. Questo sensore è stato oggetto di ulteriori sviluppi nel tempo e nel 2016 è stato sostituito dalla serie T40.
Oltre ad avere una velocità di rotazione nominale maggiore (fino a 45.000 rpm), la generazione di trasduttori più nuova utilizza le interfacce EtherCAT e PROFINET: è quindi la scelta ideale per le applicazioni dinamiche e semplifica notevolmente l’integrazione di coppia e velocità di rotazione in sistemi di automazione e controllo di livello superiore.
Oltre alla maggiore velocità di rotazione, anche il comportamento dinamico dei motori elettrici fa sì che i banchi prova in e-mobility del futuro debbano rispondere a requisiti più rigidi. Per questo, i futuri sviluppi del sistema prevedono un’ulteriore riduzione dei momenti di massa di inerzia e peso. L’ottimizzazione della trasmissione elettrica, però, impone altri requisiti ai sistemi di misura. Nell’ottica di un’efficienza di conversione dell’energia superiore al 90% e in opposizione a quanto avviene con i motori a combustione, è necessario imporre requisiti molto rigidi per quanto riguarda la precisione delle attrezzature di misura al fine di consentire l’implementazione di differenze tra le diverse versioni.
Nuove sfide: precisione e intervalli di misura selezionabili liberamente
Per svolgere questi compiti di ottimizzazione, è disponibile il torsiometro di precisione T12HP. Con una velocità massima ammissibile indicata fino a 22.000 rpm, questa serie è disponibile con una classe di precisione di 0,02. L’elevata precisione di base di questo trasduttore consente di utilizzare la funzionalità FlexRange™ in tutto l’intervallo di misura, fino a 10 kNm. Gli utenti non sono quindi costretti a scegliere tra intervalli di misura predefiniti, ma possono selezionare liberamente l’intervallo necessario.
Gli sviluppi futuri dell’e-mobility saranno sempre più influenzati dalla crescente attenzione all’ambiente e alla sostenibilità. I torsiometri basati su estensimetri continueranno a svolgere un ruolo importante e ad essere parte integrante del processo di ottimizzazione dei componenti di macchinari e veicoli.
Integrati in un concetto di misurazione olistico
Questo processo di ottimizzazione è finalizzato ad acquisire e analizzare non soltanto la grandezza meccanica della coppia, ma anche molte altre grandezze meccaniche ed elettriche nell’ambito dello sviluppo di motori con trasmissione elettrica. Ed è proprio qui che si inserisce il sistema eDrive di HBM per i test su inverter e macchinari elettrici: questo sistema acquisisce contemporaneamente segnali fisici (es. la coppia), elettrici (tensione e corrente) e segnali di bus digitali (CAN), consentendo il calcolo e l’analisi dei dati in tempo reale. Il sistema eDrive offre un sistema olistico in un unico prodotto e consente di analizzare la trasmissione e le perdite relativa con la massima precisione.