EtherCAT-TIM-EC이 장착되어 사용 가능해진 전기 자동차용 테스트 스탠드

전기 자동차 엔진용 테스트 벤치를 개발하기 위해 Dynosens사는 자체 T40B 토크 트랜스듀서를 EtherCAT 필드버스에 연결시킬 수 있는 인터페이스가 필요했습니다. 마침 HBM이 출시했던TIM-EC이 실 가동에 즉시 투입되었습니다.

Dynosens사는 모든 유형의 엔진 및 차량용 테스트 벤치 개발을 전문적으로 하는 기업으로, 1990년 라 로슈 쉬르 포롱(오트사부아)에 설립된 이후 다양한 시장(자동차, 오토바이, 스쿠터, 고카트, 트랙터, 농업용 엔진 등)을 공략하며 표준 및 맞춤형 디자인 부분에 매년 30대 정도의 테스트 벤치를 공급하고 있습니다.

Yves Rosnoblet 본부장(General Director)은 자체의 다양한 신 개발품에서 Dynosens사는 기존 자원을 최대한 이용하려고 노력하며 관련 공급업체에 의지하고 있다고 말합니다. “우리는 제품의 품질과 성능뿐만 아니라 양질의 기술적 지원으로 명성이 높은 공급업체를 이용합니다. 이게 바로 HBM이 15년 동안 저희의 포스 및 토크 센서 1차 공급업체로 선정된 이유입니다.”

수 년간 HBM은 Dynosens의 실제 협력업체로 발전을 거듭해 왔습니다. 이는 CEA (프랑스 원자력청)의 입찰 초청으로 다시 한번 확인되었고, Dynosens는 최근 이 입찰에서 선정되었습니다.

엄격한 기술사양에 따른 맞춤식 테스트 벤치

입찰 초청은 전기 엔진용 테스트 벤치와 관련된 행사로 르노 ZOE같은 전기 자동차의 대표적 엔진을 기반한 엔진 제어법 연구 및 최적화를 목적으로 하고 있습니다. 한편, CEA는 엔진 제어 전자장치와 그 계측 어플리케이션에 대한 책임을 맡고자 했습니다.

가감속 또는 오르막이나 내리막 주행 동안 엔진이 일으키는 변화를 시뮬레이션 하기 위해 테스트 벤치를 ZOE 엔진 한 대와 기계 한 대와 함께 인도할 예정이었습니다. 한편, 충전 시스템으로는 토크 및 속도 제어장치를 장착한 비동기식 전기 서보 모터가 사용됩니다.

테스트 벤치의 목적이 엔진 매개변수 연구이었기 때문에, 계측 정보의 기록이 필요했습니다(전압, 전류, 전기력, 토크, 속력 등). “시방서에서 이런 계측값은 EtherCAT 필드버스를 통해 전송된다고 명시하고 있었습니다”라고 Yves Rosnoblet는 거듭 설명합니다. 

EtherCAT은 이더넷의 실시간 산업용 버전으로 Beckhoff에 의해 2000년 대 초기 출시된 이후 한 독립 기관(ETG, 현재 2,400곳 이상의 기업이 회원으로 가입)의 제어에 기반한 공개 표준으로 급속히 자리잡고 있습니다. 이 기관은 표준에 따른 제품 개발에 필요한 모든 문서와 툴을 제공합니다.

보통, EtherCAT 버스는 30 µs에 1000 디지털 입출력이나 50 µs에 200 아날로그 입출력, 또는 100 µs에 100개의 축을 처리할 수 있습니다(사이클 타임).

상기 유형의 어플리케이션용으로 완벽한 T40B 토크센서

Dynosens사는 새로운 테스트 벤치용으로 HBM의 토크 센서를 사용하고 싶어 했고, 오래 전에 HBM의 기술로 전향해 회전 샤프트 대신 스트레인 게이지를 계측 플랜지에 설치하는 등 자체 생산 혁신 제품을 차별화 해 왔습니다. 이를 통해 샤프트에 일어나는 변형을 줄이고, 특히 역학 측면에서 확실히 더 나은 계측 성능도 이룰 수 있습니다.

또한 이 센서는 아주 튼튼해, 열기관용 테스트 벤치 어플리케이션에 아주 유용합니다. 왜냐하면 이 어플리케이션에서 엔진의 작동 방법과 전송 시스템 부분은 더욱 까다로운 기계 작동 조건을 만들기 때문입니다. 이런 상황으로 볼 때 이 센서가 Dynosens (및 기타 기업)의 열기관용 테스트 베드의 신 기준이 된 것은 당연한 결과입니다.

 

수 년간, 다양한 어플리케이션에 제품군을 더욱 구체적으로 겨냥하면서 그 범위가 확대되었고(계측 범위 50 Nm ~ 80 kNm), 이를 통해 T40B는 비할 데 없는 비용편익 비율을 이루게 되었습니다. 즉, 이전 세대의 모델과 비교하여 가격은 반으로 줄고 성능은 개선된 것입니다. 당연한 결과지만, 열기관 테스트 벤치의 표준이 된 HBM은 전기 엔진 부문에서 이미 상당한 진보를 거두고 있습니다.

게다가, Dynosens사는 T40B의 토크뿐만 아니라 속도 전송 능력을 인정하고 있어서, 디자인 공정이 더욱 간편합니다.

신호 처리:핵심 포인트

테스트 벤치가 설계되고 있었을 때, HBM은 T40B용 EtherCAT 커넥터를 제공하고 있지 않았습니다. 단지 센서를 EtherCAT의 I/O 모듈에 통합하는 전통적 솔루션을 계획하고 있었습니다.

그러나 Rosnoblet는 이를 통해서는 센서의 성능을 완벽히 활용할 수 없을 것이라고 생각했습니다. “센서 제조업체가 필드버스 커넥터에 내장되는 프로세싱 및 진단 루틴 기능 개발에 최적격입니다. 자동 장치 제조업체가 개발한 입출력 블록은 본디 일반성을 띠고 있어 모든 유형의 센서에 적합할 수 없습니다. 더 구체적으로 말해 T40B급에서 발전된 센서에 최적화될 수 없습니다”라고 덧붙였습니다

TIM-EC모듈로 EtherCAT에 직접 연결

물론, Dynosens사는 HBM에게 자체 실험 결과를 알렸고, 대응은 신속했습니다. 거의 동시에, 선진 유럽 자동차 제조업체가 동일한 요청을 했었기 때문에 HBM은 EtherCAT 인터페이스 개발에 바로 착수했습니다. 제품은 아직 시장에 출시되지 않았지만, 경험상 Dynosens 사는 효과적으로 EtherCAT 인터페이스 “베타 테스트”를 하게 될 거라는 걸 알고 있었기에 HBM을 믿고 테스트 벤치 설계에 착수할 수 있을 거라고 판단했습니다.

TIM-EC로 알려진 인터페이스는 합의 기한까지 인도되어 이제 Dynosens는 프랑스에서 최초 사용자가 되었습니다. Yves Rosnoblet는 “약간의 위험을 감수했지만 결실을 거뒀습니다. 이 제품은 즉시 운전 상태에 들어가, 테스트 벤치에 설치됐으며, 전혀 문제를 일으키지 않았습니다. 성능 면에서 보면 25비트의 분해능을 전달하여 산업용 입출력 모듈의 범위를 능가하는 수준을 보입니다. 아시는 바와 같이, 성능 개선과 직결되기 때문에 정밀성은 테스트 벤치 사용자에게 핵심 포인트입니다”라고 웃으면서 말합니다. 또한 HBM의 TIM-EC 인터페이스를 통해 다양한 여과 속력 선택이 가능하고 전체 계측 체인(센서에서 인터페이스까지)을 따라 진단 루틴 정보도 얻을 수 있습니다.

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"우리는 제품 성능과 품질에 있어 명성있는 업체를 선택할 뿐 아니라 기술지원의 품질 또한 고려합니다. 이것이 우리가 HBM을 15년동안 포스 및 토크센서의 제1의 공급자로 선택한 이유입니다.."

Yves Rosnoblet, General Director, Dynosens

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